Procedimiento para el enriquecimiento de un catalizador homogéneo a partir de una corriente de proceso.

Procedimiento para el enriquecimiento de un catalizador homogéneo a partir de una corriente de proceso,

quecontiene este catalizador homogéneo como un componente, siendo conducida la corriente de proceso sobre por lomenos una membrana y estando compuesta la membrana total o parcialmente a base de un polímero conmicroporosidad intrínseca, que tiene unas unidades poliméricas planas, que están unidas entre sí a través de unengarzador rígido, estando el engarzador retorcido en sí mismo, de tal manera que por lo menos una unidadpolimérica plana esté unida, a través del engarzador en una disposición no coplanaria, con por lo menos unasegunda unidad polimérica plana.

teniendo el polímero dentro de la estructura polimérica unos enlaces de espiro-bis-indano, que actúan comoengarzadores,

caracterizado por que

la corriente de proceso contiene unos compuestos de alto punto de ebullición y un catalizador homogéneoprocedente de un material orgánico descargado de la reacción, catalizado de manera homogénea, de una reaccióncatalizada por compuestos complejos metálicos orgánicos, y los compuestos de alto punto de ebullición se separancon el material permeado y el sistema de catalizador permanece en el material retenido,

tratándose en el caso de la corriente de proceso de un material de sumidero del material destilado producido a partirdel material descargado de la reacción, que está enriquecido con compuestos de alto punto de ebullición.

Procedimiento para el enriquecimiento de un catalizador homogéneo a partir de una corriente de proceso El presente invento se refiere a un procedimiento para el enriquecimiento de un catalizador homogéneo a partir de una corriente de proceso, que contiene este catalizador homogéneo como un componente. Para el enriquecimiento, la corriente de proceso se conduce a través de por lo menos una membrana.

Los sistemas de catalizadores empleados en la catálisis homogénea deben de ser eliminados total o parcialmente por regla general a partir de la respectiva mezcla de reacción. Los motivos para esto pueden ser las exigencias en cuanto a la pureza de los productos o a la recuperación del sistema de catalizador como material valioso, que p.ej. puede ser devuelto directa o indirectamente a la reacción.

En particular, en el caso del empleo de compuestos complejos de metales de transición, tales como p.ej. rodio como catalizador, o en el caso del empleo de unos ligandos caros, la separación del sistema de catalizador, a causa de los costos del catalizador, constituye una importante etapa del proceso. Los procedimientos técnicos, que se llevan a cabo mediando utilización de compuestos complejos de metales de transición en una fase homogénea son, por ejemplo, telomerizaciones, metátesis, hidrogenaciones o hidroformilaciones. Están técnicamente propagadas y vinculadas con unos costos relativamente altos del catalizador, las reacciones con compuestos complejos de rodio.

Los compuestos complejos de rodio se utilizan como catalizador p.ej. en el caso de la hidroformilación a gran escala técnica de olefinas para dar los aldehídos y/o alcoholes más ricos en un átomo de C. En este caso se emplean en particular unos compuestos complejos de rodio con unos ligandos de fosfina, fosfito, fosfonito o fosfinito como catalizador.

El modo de efectuar la separación puede poseer una influencia esencial sobre la rentabilidad del proceso global. La separación del catalizador a partir de la mezcla de reacción puede efectuarse de una manera sencillísima exclusivamente mediante procedimientos térmicos de separación, por ejemplo separando por evaporación el producto de reacción y eventualmente un educto (producto de partida) a partir de la mezcla de reacción que contiene un catalizador. Es desventajoso en el caso de tales procedimientos el hecho de que el catalizador y/o el ligando se pueden descomponer durante la destilación. Los productos consiguientes del catalizador en el residuo de destilación frecuentemente no pueden ser transformados en el proceso en un sistema de catalizador activo. Por lo tanto, deben ser retirados y tratados de un modo costoso antes de la devolución al proceso. Esto es válido en particular para el tratamiento de unas mezclas de hidroformilación, que contienen como catalizadores unos compuestos complejos de rodio con unos ligandos, que convierten al rodio en compuestos complejos más débilmente que las fosfinas. Al realizar la destilación, estos compuestos complejos con ligandos, a causa de la falta de estabilización, pueden ser descompuestos por el monóxido de carbono, lo cual puede conducir al arracimamiento del rodio. Los racimos de rodio no pueden ser convertidos químicamente en condiciones de hidroformilación en el catalizador activo. Además de esto, al realizar la destilación, puede aparecer una descomposición parcial de los ligandos.

Una separación potencialmente moderada de sistemas de catalizadores homogéneos la ofrece el aumento de la concentración de unas corrientes de proceso, que contienen un catalizador homogéneo, con unas membranas en una conexión de uno o múltiples escalones.

En el documento de patente europea EP 0 781 166 se describe la separación de un catalizador complejo de rodio y un fosfito orgánico así como de un ligando libre a partir de una mezcla no acuosa de reacción de hidroformilación, en presencia de una membrana, de por lo menos 90 % en masa del catalizador y del ligando libre. Como polímeros para las membranas se exponen Teflón, un poli (dimetilsiloxano) (PDMS) , un polietileno, un poli (isobutadieno) , un poliestireno, un poli (metacrilato de metilo) , un poli (cloruro de vinilo) , un diacetato de celulosa, un poli (cloruro de vinilideno) y un poli (acrilonitrilo) . No se describe la separación de los compuestos de alto punto de ebullición con respecto del sistema de catalizador.

En el documento EP 1 232 008 se describe la separación de compuestos de alto punto de ebullición a partir de una corriente de retorno de catalizador por medio de una membrana (de PDMS) . La corriente de retorno resulta en el caso del tratamiento por destilación de un material descargado de una reacción catalizada por compuestos metálicos orgánicos. En este caso, los eductos y los productos primarios se separan por destilación y como producto de sumidero (= de colas) queda una mezcla de compuestos de alto punto de ebullición, en la que está disuelto el sistema de catalizador. Ésta es devuelta de nuevo al reactor. Puesto que en el proceso se forman pequeñas cantidades de compuestos de alto punto de ebullición, con el fin de mantener constante la concentración de los compuestos de alto punto de ebullición, debe de ser separada una parte de los mismos. En el documento EP 1 232 008 se efectúa la separación de los compuestos de alto punto de ebullición a partir del producto de sumidero mediando una adición de un agente diluyente. Se añade tanta cantidad del agente diluyente, que la proporción de compuestos de alto punto de ebullición en la solución, que es aportada a la membrana, es más

pequeña que 50 % en masa. La separación de los compuestos de alto punto de ebullición se realiza en el intervalo de temperaturas de 10 a 50 ºC y en el intervalo de presiones de 0, 1 a 10 MPa. La adición de un agente diluyente es desventajosa, puesto que se aumenta la cantidad de materiales que se conducen a través de la membrana. Además, una parte del agente diluyente añadido es separada junto con los compuestos de alto punto de ebullición, con lo cual resultan costos para el agente diluyente o para la recuperación.

En el documento de solicitud de patente alemana DE 10 2005 046250 se describe un procedimiento para la separación de un sistema de catalizador metálico orgánico. En este caso, en una primera etapa, el material orgánico descargado de la reacción es separado en un material retenido, que contiene la mayor parte del sistema de catalizador, y en un material permeado, que se compone de unos eductos, unos productos primarios, unos compuestos de alto punto de ebullición y el sistema de catalizador. El material retenido es devuelto directamente al reactor. El material permeado es separado por destilación en un producto de cabeza, que contiene principalmente eductos y productos primarios de reacción, y en un producto de sumidero con el sistema de catalizador, disuelto en compuestos de alto punto de ebullición. En este documento se expone, como opcional variante del tratamiento, separar mediante una membrana a partir del producto de sumidero, antes de que éste sea devuelto al reactor, una parte de los compuestos de alto punto de ebullición. Como materiales para la membrana, que se pueden emplear en principio, se mencionarán un poli (dimetilsiloxano) (PDMS) , una poliimida (PI) , una poli (amido-imida) (PAI) , un copolímero de acrilonitrilo y metacrilato de glicidilo (PANGMA) , una poliamida (PA) , una poli (éter-éter-cetona) (PEEK) , unos polímeros con microporosidad intrínseca (PIM = acrónimo de Polymere mit Intrinsischer Mikroporosität) así como unas membranas cerámicas hidrofugadas. Para la retirada con membranas de los compuestos de alto punto de ebullición no se menciona, sin embargo, ningún detalle, tal como por ejemplo los tipos de membranas que se pueden utilizar.

En el documento DE 10 2005 060784A1 se describe un procedimiento para la recuperación de una corriente enriquecida con un catalizador complejo metálico (> 200 Dalton) . El material descargado del reactor es separado por destilación en una corriente que hierve a bajas temperaturas y en una corriente de sumidero que hierve a más alta temperatura, que contiene el catalizador. La corriente de sumidero es separada con una membrana en una corriente de material permeado y en una corriente de material retenido enriquecida con el catalizador, que se conduce total o parcialmente de retorno a la reacción. Se indican solamente unas membranas de materiales cerámicos con un límite de separación (MWCO) situado por encima de 500 Dalton así como unas membranas de materiales poliméricos con unos límites de separación situados por encima de 10.000 Dalton. Acerca de la actividad como medida esencial de la calidad del sistema de catalizador retenido no se hace ninguna manifestación.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el enriquecimiento de un catalizador homogéneo a partir de una corriente de proceso, que contiene este catalizador homogéneo como un componente, siendo conducida la corriente de proceso sobre por lo menos una membrana y estando compuesta la membrana total o parcialmente a base de un polímero con microporosidad intrínseca, que tiene unas unidades poliméricas planas, que están unidas entre sí a través de un engarzador rígido, estando el engarzador retorcido en sí mismo, de tal manera que por lo menos una unidad polimérica plana esté unida, a través del engarzador en una disposición no coplanaria, con por lo menos una segunda unidad polimérica plana.

teniendo el polímero dentro de la estructura polimérica unos enlaces de espiro-bis-indano, que actúan como 10 engarzadores,

caracterizado por que la corriente de proceso contiene unos compuestos de alto punto de ebullición y un catalizador homogéneo procedente de un material orgánico descargado de la reacción, catalizado de manera homogénea, de una reacción catalizada por compuestos complejos metálicos orgánicos, y los compuestos de alto punto de ebullición se separan con el material permeado y el sistema de catalizador permanece en el material retenido,

tratándose en el caso de la corriente de proceso de un material de sumidero del material destilado producido a partir del material descargado de la reacción, que está enriquecido con compuestos de alto punto de ebullición.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el polímero tiene unas unidades repetitivas a base de una o varias de las siguientes fórmulas, siendo n el número de las unidades y estando situado 20 de manera preferida en el intervalo de 10 hasta 100.000.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el catalizador homogéneo contiene uno o varios compuestos complejos metálicos.

4. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo en presencia de unas membranas con un límite de separación de 200 hasta 2.000 g/mol.

5. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo a una temperatura de 40 a 150 ºC.

6. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo a una presión transmembranal de 0, 5 a 6 MPa.

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo en presencia de monóxido de carbono y/o de hidrógeno.

8. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo mediando el empleo de 1 hasta 3 membranas.

9. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo mediando el empleo de 1 hasta 3 etapas de separación con membranas.

10. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que la proporción de los compuestos de alto punto de ebullición en la corriente de proceso está situada en 50 hasta 98 % en masa.

11. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo sin ninguna adición de un agente diluyente.

12. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que unos catalizadores homogéneos a base de unos compuestos complejos metálicos, que tienen por lo menos un metal del grupo 4º, 5º, 6º, 7º, 8º, 9º o 10º del sistema periódico de los elementos, y de por lo menos un ligando orgánico, son separados con respecto de los compuestos de alto punto de ebullición.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que unos catalizadores complejos metálicos, que contienen unos compuestos orgánicos de fósforo, son separados con respecto de los compuestos de alto punto de ebullición.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que unos catalizadores complejos metálicos que contienen rodio y unos compuestos orgánicos de fósforo, son separados con respecto de los compuestos de alto punto de ebullición.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que los compuestos de alto punto de ebullición son separados a partir de una corriente de proceso de una mezcla de hidroformilación, teniendo la mezcla de hidroformilación unos compuestos de alto punto de ebullición, por lo menos un catalizador complejo que contiene rodio y un compuesto orgánico de fósforo, y unos compuestos orgánicos de fósforo.

16. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el espesor de la capa de separación de la membrana es de 10 a 1.000 mm.

17. Procedimiento para la preparación de tridecanol, que comprende las siguientes etapas:

a. Una hidroformilación de tributeno para dar tridecanol mediando utilización de un sistema homogéneo de catalizador, que se compone de rodio y de un compuesto orgánico de fósforo,

b. Una separación por destilación del material descargado desde la reacción en un material destilado, que

contiene las olefinas y los aldehídos que no se han convertido químicamente, y en un producto de sumidero que contiene unos compuestos de alto punto de ebullición y el sistema de catalizador,

c. Una realización del procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 16, siendo separados entre sí los compuestos de alto punto de ebullición como material permeado y el sistema de catalizador como material retenido,

d. Una devolución del material retenido con el sistema de catalizador enriquecido al reactor de hidroformilación.

18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado por que como compuesto orgánico de fósforo se emplea el fosfito de tris (2, 4-di- (butil terciario) -fenilo) .