Procedimiento para la preparación de bis(para-aminociclohexil)metano.

Procedimiento para la preparación de bis(para-aminociclohexil)metano (PACM) a partir de metilendianilina,

quese encuentra en una fase líquida, e hidrógeno, que se encuentra en un gas de proceso, en presencia decatalizadores heterogéneos, caracterizado porque se realiza bajo condiciones adiabáticas en 5 a 50 zonas dereacción conectadas en serie, en las que están presentes los catalizadores heterogéneos.

Procedimiento para la preparación de bis (para-aminociclohexil) metano La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de bis (para-aminociclohexil) metano mediante reacciones multifásicas de metilendianilina con hidrógeno, en el que la reacción se realiza bajo condiciones adiabáticas en 5 a 50 zonas de reacción conectadas en serie.

El bis (para-aminociclohexil) metano (PACM) se prepara en general bajo acción catalítica de catalizadores de metales de transición como, por ejemplo, catalizadores de rutenio o catalizadores de rodio, a partir de una fase líquida que comprende metilendianilina y una fase gaseosa que comprende hidrógeno en una reacción catalítica exotérmica según la fórmula (I) :

El PACM preparado mediante la reacción según la fórmula (I) es un producto intermedio en la preparación de poliuretano que, a su vez, posee una amplia gama de posibilidades de uso.

Así, el poliuretano resultante se usa, por ejemplo, como base para barnices. Alternativamente puede espumarse y usarse así como espuma de poliuretano, por ejemplo, como aislante o como amortiguador.

En la reacción según la fórmula (I) se libera una cantidad considerable de calor que inicialmente se absorbe en la fase líquida y de la cual debe evacuarse de nuevo para, por ejemplo, evitar una evaporación de la fase líquida. Además, la temperatura de aquellas reacciones debe controlarse para evitar la posibilidad de reacciones secundarias explosivas como son corrientes para el experto en relación con la química de los compuestos aromáticos.

En el documento US 6.998.507 B1 se da a conocer un procedimiento para la preparación de PACM que en una etapa preliminar también comprende la preparación de la metilendianilina. La preparación de PACM según el objeto de esta invención se realiza en un reactor que comprende un catalizador monolítico en un recipiente con agitación. El catalizador es preferiblemente un catalizador de un catalizador bimetálico de rodio/rutenio.

La revelación del documento US 6.998.507 B1 no comprende ninguna indicación a eventuales modos de operación adiabáticos de la zona de reacción, aunque da a conocer una refrigeración previa de la metilendianilina antes de la entrada en la zona de reacción para la preparación de PACM.

El procedimiento es desventajoso porque en caso de fracaso de esta sencilla refrigeración prevista según el documento US 6.998.507 B1, la reacción transcurre incontrolada y pueden alcanzarse los estados de operación con riesgo de explosión previamente expuestos. Además, por tanto, simplemente ya no es posible un control de temperatura fiable y preciso con el procedimiento dado a conocer en el documento US 6.998.507 B1 debido a que se forman volúmenes considerables de la zona de reacción no en contacto directo con una superficie de intercambio de calor, de manera que es probable la formación de gradientes de temperatura no controlados dentro de la zona de reacción, lo que probablemente también constituye el motivo para el modo de operación esencialmente por lotes según el procedimiento del documento US 6.998.507 B1.

El documento EP 1 566 372 A1 da a conocer otro procedimiento para hidrogenaciones generales, entre las que también figura la hidrogenación aquí considerada de metilendianilina en PACM según la fórmula (I) , en el que en el procedimiento aquí dado a conocer se dan a conocer disposiciones de lecho fluidizado en tubos. Las zonas de reacción formadas mediante esto pueden llenarse de distintos materiales de catalizador. Además, el documento EP 1 566 372 da a conocer que sólo antes y/o después de un número de tres zonas de reacción conectadas en serie puede realizarse una refrigeración.

El documento EP 1 566 372 A1 no contiene una revelación concreta referente a un modo de operación adiabático o isotérmico. A falta de una revelación referente al aislamiento térmico para las zonas de reacción y en vista de la alta relación de superficies con respecto a volumen de la disposición de tubos según el documento EP 1 566 372 A1, de ello se puede concluir que se desea evacuar calor por las superficies de los tubos, lo que conduce a un modo de operación más bien polítropo del procedimiento.

El procedimiento según la revelación del documento EP 1 566 372 A1 es desventajoso, ya que al igual que en el caso del procedimiento según el documento US 6.998.507 B1, no pueden controlarse suficientemente estados de operación no seguros de la reacción fuertemente exotérmica según la fórmula (I) , ya que una refrigeración de los correactantes se prevé sólo antes y/o después de una pluralidad de zonas de reacción. Además, el calor de reacción se disipa en el medioambiente a falta de medidas para su absorción y, por tanto, se pierde, lo que es poco rentable. Además, la falta de control de la temperatura del procedimiento según el documento EP 1 566 372 A1 va acompañada de que las selectividades y rendimientos deseados de PACM sólo pueden mantenerse muy difícilmente cuando se producen perturbaciones en la operación.

El documento US 5.196.594 A da a conocer un tercer procedimiento para la preparación de PACM, según el cual, entre otros, PACM puede formarse a partir de metilendianilina con hidrógeno en al menos un reactor de lecho fijo a temperaturas de 100 ºC a 190 ºC bajo una presión de 50 a 350 bar (5 a 35 MPa) .

El número máximo de zonas de reacción que pueden usarse en serie según la revelación según el documento US

5.196.594 A asciende a dos, no dándose a conocer entre las zonas de reacción refrigeración. Además, no se facilita ninguna revelación concreta sobre el modo de operación, de la cual se derivaría una diferenciación entre un modo de procedimiento preferiblemente isotérmico o adiabático.

Pero el procedimiento según el documento US 5.196.594 A presenta al menos las desventajas del procedimiento según las revelaciones de los documentos EP 1 566 372 A1 y US 6.998.507 B1, ya que aquí tampoco puede alcanzarse un control de temperatura suficiente, lo que conduce a su vez a al menos un potencial de riesgo o a rendimientos/selectividades insuficientes.

En el documento EP 1 251 951 (B1) se da a conocer un dispositivo y la posibilidad de realización de reacciones químicas en el dispositivo, estando caracterizado el dispositivo por una cascada de zonas de reacción y dispositivos intercambiadores de calor en contacto entre sí que están conectados entre sí por unión de materiales. El procedimiento que va a realizarse aquí también se caracteriza por el contacto de las distintas zonas de reacción con un dispositivo intercambiador de calor respectivo en forma de una cascada.

No tiene lugar una revelación referente a la capacidad de uso del dispositivo y del procedimiento para la síntesis de PACM a partir de metilendianilina líquida e hidrógeno gaseoso. En general no se da a conocer especialmente una aplicabilidad en sistemas de reacción multifásicos.

Por tanto, a partir de la revelación del documento EP 1 251 951 (B1) no queda claro como se realizará una reacción de este tipo mediante el dispositivo y el procedimiento allí explicado. Además, por razones de uniformidad debe partirse de que el procedimiento dado a conocer en el documento EP 1 251 951 (B1) se realiza en un dispositivo igual o similar al de la revelación en lo referente al dispositivo. De esto resulta que mediante el contacto de gran superficie según la revelación de las zonas de intercambio de calor con las zonas de reacción se transfiere una cantidad significativa de calor por conducción de calor entre las zonas de reacción y las zonas de intercambio de calor contiguas. Por tanto, la revelación referente al perfil de temperatura oscilante sólo puede entenderse por el hecho de que los picos de temperatura aquí establecidos caerían más fuertemente si este contacto no existiera. Otro indicio para esto es el aumento exponencial de los perfiles de temperatura dados a conocer entre los picos de temperatura individuales. Éstos indican que está presente un cierto sumidero de calor con capacidad perceptible, pero limitada, en cada zona de reacción que puede reducir el aumento de temperatura en las mismas. Nunca puede excluirse que tenga lugar una cierta evacuación de calor (por ejemplo, por radiación) ; no obstante, en el caso de una reducción de la posible evacuación de calor de la zona de reacción se indicaría un transcurso de la temperatura lineal o de pendiente decreciente, ya que no está prevista una dosificación posterior de productos de partida y, por tanto, después de la reacción exotérmica, la reacción siempre sería más lenta y, por tanto, se reduciría la exotermicidad generada. Por tanto, el documento EP 1 251 951 (B1) da a conocer... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de bis (para-aminociclohexil) metano (PACM) a partir de metilendianilina, que se encuentra en una fase líquida, e hidrógeno, que se encuentra en un gas de proceso, en presencia de catalizadores heterogéneos, caracterizado porque se realiza bajo condiciones adiabáticas en 5 a 50 zonas de reacción conectadas en serie, en las que están presentes los catalizadores heterogéneos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la conversión se produce en 10 a 40, preferiblemente 15 a 35 zonas de reacción conectadas en serie.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la temperatura de entrada de la fase líquida que entra en la primera zona de reacción asciende a de 10 a 170 ºC, preferiblemente a de 50 a 150 ºC, con especial preferencia a de 90 a 140 ºC.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque la presión absoluta a la entrada de la primera zona de reacción asciende a más de 5 bar (0, 5 MPa) , preferiblemente a entre 10 y 200 bar (1 y 20 MPa) , con especial preferencia a entre 20 y 160 bar (2 y 16 MPa) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tiempo de permanencia del gas de proceso y de la fase líquida en todas las zonas de reacción asciende en conjunto a entre 1 y 100 s, preferiblemente a entre 2 y 80 s, con especial preferencia a entre 5 y 50 s.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los catalizadores están presentes en disposición de lecho fijo.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los catalizadores están presentes en lechos de partículas con tamaños de partícula medios de 1 a 10 mm, preferiblemente de 1, 5 a 8 mm, con especial preferencia de 2 a 6 mm.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado después de al menos una zona de reacción se encuentra por lo menos una zona de intercambio de calor, por la que se conducen el gas de proceso y la fase líquida.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque después de cada zona de reacción se encuentra por lo menos una zona de intercambio de calor, preferiblemente una, por la que se conduce el gas de proceso y la fase líquida.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre una zona de reacción y una zona de intercambio de calor se encuentra al menos una zona de aislamiento térmico.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque por cada zona de reacción se encuentra una zona de aislamiento térmico.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las zonas de intercambio de calor están diseñadas como intercambiadores de calor microestructurados, en los que los canales que conducen fluido presentan un diámetro hidráulico entre 50 μm y 5 mm.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque en la refrigeración de la fase líquida y del gas de proceso en las zonas de intercambio de calor se genera vapor por parte del intercambiador de calor en el lado del medio de refrigeración.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque en los intercambiadores de calor se realiza una evaporación parcial en el lado del medio de refrigeración.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la temperatura de salida máxima de la fase líquida y/o de los gases de proceso de las zonas de reacción se encuentra en un intervalo de 130 ºC a 250 ºC, preferiblemente de 140 ºC a 230 ºC, con especial preferencia de 150 ºC a 210 ºC.