Sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina.

Un sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina,

que comprende:

(a) una zona de formación de hidroxilamina, en donde se reduce nitrato a hidroxilamina con gas hidrógeno en presencia de un catalizador en una solución de elaboración inorgánica que contiene un agente tampón ácido;

(b) una zona de oximación, en donde la hidroxilamina formada en la zona de formación de hidroxilamina y ciclohexanona se someten a una reacción de oximación para formar ciclohexanonoxima;

(c) una zona de purificación provista de un tanque de adsorción con carbón activo, en donde se separan las impurezas orgánicas presentes en la solución de elaboración inorgánica; y

(d) una zona de ajuste que comprende una torre de absorción de ácido nítrico en donde la solución de elaboración inorgánica se suplementa con iones nitrato; en donde la solución de elaboración inorgánica alimentada a la zona de ajuste comprende una primera porción que se alimenta a la torre de absorción de ácido nítrico y una segunda porción que no se alimenta a la torre de absorción de ácido nítrico, y en donde el volumen de la primera porción de la solución de elaboración inorgánica no excede del 20% (en volumen) del volumen total de la solución de elaboración inorgánica; y en donde la primera porción de la solución de elaboración inorgánica, después de ser suplementada con iones nitrato en la torre de absorción de ácido nítrico, se mezcla con la segunda porción de la solución de elaboración inorgánica.

Sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina Campo de la invención La presente invención se refiere a sistemas de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina y, de un modo 5 más particular, a un sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina que facilita la producción de una alta concentración de fosfato de hidroxilamina.

Antecedentes de la invención En la industria, la producción de hidroxilamina está acoplada normalmente con otros procedimientos en donde la hidroxilamina se recicla generalmente para su uso. Un ejemplo consiste en un sistema de reciclo para la formación y 10 oximación de hidroxilamina, en donde una solución acuosa de una sal fosfato se emplea como la solución de elaboración inorgánica; la hidroxilamina se forma en una zona de formación de hidroxilamina mediante reducción de nitrato con gas hidrógeno en presencia de un catalizador en la solución de elaboración inorgánica; y entonces la hidroxilamina se somete a una reacción de oximación con ciclohexanona para formar ciclohexanonoxima. Después de la oximación, la solución de elaboración inorgánica forma iones nitrato por adición de ácido nítrico o adsorción de NO2 (que forma ácido nítrico en el medio acuoso) , tras lo cual la solución de elaboración inorgánica se recicla a la zona de formación de hidroxilamina. Las reacciones involucradas en el sistema anterior son como sigue:

Producción de fosfato de hidroxilamina NH4NO3 + 2H3PO4 + 3H2 NH3OH·H2PO4 + NH4H2PO4 + 2H2O

Producción de ciclohexanonoxima NH3OH·H2PO4 + C6H10O C6H10NOH + H2O + H3PO4

Suplementación de iones nitrato en la solución de elaboración inorgánica que contiene una sal fosfato HNO3 + H2PO4- NO3-+ H3PO4

La figura 1 es un diagrama simplificado en bloques del sistema de reciclo convencional para la formación y oximación de hidroxilamina. El sistema de reciclo convencional para la formación y oximación de hidroxilamina, 25 como se muestra en la figura 1, comprende una torre de formación de hidroxilamina (10) , una torre de oximación (30) , una torre de extracción (50) , una torre de rectificación (70) y una torre de absorción de ácido nítrico (90) . En el sistema, una solución de elaboración inorgánica que contiene fosfato y que comprende iones nitrato, y gas hidrógeno se suministran respectivamente por las líneas 101 y 103 a la torre de formación de hidroxilamina (10) , en donde se sintetiza fosfato de hidroxilamina. El gas hidrógeno sin reaccionar y otros gases formados se descargan 30 por la línea de descarga 105. La solución de elaboración inorgánica que contiene fosfato de hidroxilamina se suministra por la línea 111 a la parte superior de la torre de oximación (30) , y una solución orgánica que contiene ciclohexanona se suministra por las líneas 113 y 115 a la parte inferior de la torre de oximación (30) . Las dos soluciones que fluyen en direcciones opuestas se mezclan entre sí y experimentan una oximación. La fase orgánica que contiene la ciclohexanonoxima producida se descarga por la parte superior de la torre de oximación (30) por 35 medio de una línea de producción 117, y la solución de elaboración inorgánica residual se descarga por la parte inferior de la torre de oximación (30) por medio de la línea 119. La solución de elaboración inorgánica descargada se descarga por la línea 119 a una torre de extracción (50) , en donde se separa la ciclohexanonoxima residual y entonces la solución de elaboración inorgánica se suministra por la línea 125 a una torre de rectificación (70) , en donde se separan las impurezas orgánicas residuales. Por último, la solución de elaboración inorgánica rectificada se suministra por la línea 129 a una torre de absorción de ácido nítrico (90) , en donde la solución de elaboración inorgánica se suplementa con iones nitrato y entonces la solución de elaboración inorgánica se recicla a la torre de formación de hidroxilamina (10) para su uso en la síntesis de fosfato de hidroxilamina en el siguiente ciclo.

En el sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina, una vez completada la oximación de ciclohexanona con hidroxilamina, la solución de elaboración inorgánica descargada de la torre de oximación puede 45 tener impurezas orgánicas residuales, las cuales pueden afectar de manera adversa al sistema de reacción. En primer lugar, las impurezas orgánicas de la solución de elaboración inorgánica pueden tener un efecto tóxico sobre el catalizador a utilizar en la formación de hidroxilamina, dando ello como resultado una menor actividad y selectividad del catalizador; y, como resultado, la concentración y el rendimiento de hidroxilamina no se pueden optimizar de manera eficaz. Además, cuando la solución de elaboración inorgánica que contiene impurezas 50 orgánicas residuales se alimenta a la torre de absorción de ácido nítrico, el gas residual allí formado es capaz de causar la corrosión con los materiales con los cuales entra en contacto. Por tanto, el hallazgo de un modo de reducir

las impurezas orgánicas en la solución de elaboración inorgánica es un objetivo clave en la producción de altas concentraciones de hidroxilamina.

En US 2004/0039231 A1 se describe un procedimiento para la producción de ciclohexanonoxima en donde se forma hidroxilamonio por una reducción catalítica de nitrato con hidrógeno. El hidroxilamonio obtenido se convierte a ciclohexanonoxima y el medio de reacción acuoso de la zona de extracción pasa a una columna de rectificación en donde la ciclohexanonoxima se hidroliza a ciclohexanona la cual se descarga; el medio de reacción acuoso restante se recicla pasándolo a través de una zona en donde se produce ácido nítrico y se retorna a la zona de síntesis de hidroxilamonio.

En EP 1428792 A1 se describe un procedimiento para la formación y oximación de hidroxilamina como el descrito anteriormente. Después de la zona de extracción está dispuesta una columna de absorción que se alimenta con una primera parte del medio de reacción acuoso obtenido de la zona de extracción y en donde son absorbidos los óxidos de nitrógeno. La solución acuosa ácida obtenida se mezcla con una segunda parte del medio de reacción acuoso obtenido de la zona de extracción y la solución mezclada se emplea como medio de reacción acuoso en el reactor de formación de hidroxilamina.

La Patente US No. 3.997.607 describe un método para reducir impurezas orgánicas en la solución de elaboración inorgánica mediante el uso de un tratamiento térmico. Sin embargo, el gas residual formado durante el tratamiento térmico es capaz de causar la corrosión de los materiales con los que entre en contacto. Además, en el caso de que la temperatura del tratamiento térmico sea elevada para reducir adicionalmente el contenido total en carbonilo de la solución de elaboración inorgánica, puede presentarse una condensación entre las materias orgánicas. Como resultado, la solución de elaboración inorgánica se hace amarilla y, además, llega a ser más difícil separar las impurezas orgánicas de la solución de elaboración inorgánica.

Según otro aspecto, cuando la solución de elaboración inorgánica se suplementa con iones nitrato en la torre de absorción de ácido nítrico, la hidroxilamina residual en la solución de elaboración inorgánica puede degradarse, causando una pérdida de la hidroxilamina de utilidad. En consecuencia, para la producción de ciclohexanonoxima mediante el uso de una alta concentración de fosfato de hidroxilamina, es deseable desarrollar un sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina que pueda separar de un modo efectivo las impurezas orgánicas presentes en la solución de elaboración inorgánica y, al mismo tiempo, evitar la degradación de la hidroxilamina residual presente en la solución de elaboración inorgánica.

Resumen de la invención Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina.

Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina, en donde puede reducirse el contenido de las impurezas orgánicas en la solución de elaboración inorgánica descargada de la torre de oximación.

Otro objeto más de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina, en donde puede reducirse la pérdida de la hidroxilamina residual debido a degradación cuando la solución de elaboración... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de reciclo para la formación y oximación de hidroxilamina, que comprende:

(a) una zona de formación de hidroxilamina, en donde se reduce nitrato a hidroxilamina con gas hidrógeno en 5 presencia de un catalizador en una solución de elaboración inorgánica que contiene un agente tampón ácido;

(b) una zona de oximación, en donde la hidroxilamina formada en la zona de formación de hidroxilamina y ciclohexanona se someten a una reacción de oximación para formar ciclohexanonoxima;

(c) una zona de purificación provista de un tanque de adsorción con carbón activo, en donde se separan las impurezas orgánicas presentes en la solución de elaboración inorgánica; y

(d) una zona de ajuste que comprende una torre de absorción de ácido nítrico en donde la solución de elaboración inorgánica se suplementa con iones nitrato; en donde la solución de elaboración inorgánica alimentada a la zona de ajuste comprende una primera porción que se alimenta a la torre de absorción de ácido nítrico y una segunda porción que no se alimenta a la torre de absorción de ácido nítrico, y en donde el volumen de la primera porción de la solución de elaboración inorgánica no excede del 20% (en volumen) del volumen total de la solución de elaboración inorgánica; y en donde la primera porción de la solución de elaboración inorgánica, después de ser suplementada con iones nitrato en la torre de absorción de ácido nítrico, se mezcla con la segunda porción de la solución de elaboración inorgánica.

2. Un sistema según la reivindicación 1, en donde la solución de elaboración inorgánica que sale de la zona de oximación comprende hidroxilamina e impurezas orgánicas.

3. Un sistema según la reivindicación 2, en donde las impurezas orgánicas comprenden cetonas, cetonoximas, ácidos carboxílicos y aminas.

4. Un sistema según la reivindicación 1, en donde la zona de purificación comprende además una torre de extracción.

5. Un sistema según la reivindicación 1, en donde la zona de purificación comprende además una torre de 25 rectificación.

6. Un sistema según la reivindicación 5, en donde la rectificación se efectúa a una temperatura de 50 a 150º C en la torre de rectificación.

7. Un sistema según la reivindicación 1, en donde el agente tampón ácido es una sal fosfato.

8. Un sistema según la reivindicación 7, en donde la solución de elaboración inorgánica descargada de la zona de 30 formación de hidroxilamina contiene más de 1, 0 mol/kg de fosfato de hidroxilamina.

9. Un sistema según la reivindicación 8, en donde la zona de formación de hidroxilamina y la zona de oximación comprenden además un tanque de pre-mezcla entre las mismas.

10. Un sistema según la reivindicación 9, en donde, en el tanque de pre-mezcla, la solución de elaboración inorgánica que contiene una alta concentración de fosfato de hidroxilamina se pre-mezcla con una porción de la

ciclohexanona, de manera que la concentración de fosfato de hidroxilamina en la solución de elaboración inorgánica se reduce a 80% o menos de su concentración inicial.

(TECNICA ANTERIOR)