Procedimiento para la conversión de un alcohol o alcoholes en un alcohol o alcoholes con una cadena de carbonos incrementada.

Un procedimiento para la homologación de un alcohol o alcoholes,

caracterizado por las siguientes etapas:

1. introducir un alcohol o alcoholes en una unidad de eterificación para producir un éter o éteres alquílicos,

2. introducir al menos una parte del éter o los éteres alquílicos procedentes de la etapa 1, junto con CO yopcionalmente H2, en una unidad de carbonilación, en presencia de un catalizador de carbonilaciónhomogéneo o heterogéneo ácido, para producir un éster o ésteres alquílicos,

3. introducir al menos una parte del éster o los ésteres alquílicos procedentes de la etapa 2, junto con H2, enuna unidad de hidrogenación, para producir un alcohol o alcoholes homologados,

4. opcionalmente reciclar al menos una parte del alcohol o los alcoholes homologados procedentes de laetapa 3 a la unidad de eterificación de la etapa 1, y

5. recuperar un alcohol o alcoholes de la unidad de hidrogenación de la etapa 3.

Procedimiento para la conversión de un alcohol o alcoholes en un alcohol o alcoholes con una cadena de carbonos incrementada.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la conversión de un alcohol o alcoholes en un alcohol o alcoholes superiores. La presente invención también se refiere a un procedimiento para la producción de alcoholes a partir de gas de síntesis.

En particular, la presente invención se refiere a la producción de un alcohol o alcoholes a partir de una materia prima carbonosa; en donde la materia prima carbonosa se convierte en primer lugar en gas de síntesis que a continuación se convierte en un éster o ésteres de carboxilato de alquilo que a continuación se hidrogenan para producir un alcohol o alcoholes.

En los últimos año, s la utilización y la demanda incrementadas de alcoholes tales como metanol, etanol y alcoholes superiores ha conducido a un mayor interés en procedimientos relacionados con la producción de alcoholes. Dichos alcoholes se pueden producir mediante la fermentación de, por ejemplo, azúcares y/o materiales celulósicos.

Alternativamente, los alcoholes, tales como etanol, se pueden producir a partir de gas de síntesis. Gas de síntesis se refiere a una combinación de H2 y óxidos de carbono producida en una planta de gas de síntesis a partir de una fuente de carbono tal como gas natural, líquidos petrolíferos, biomasa y otros materiales carbonosos que incluyen hulla, plásticos reciclados, residuos municipales o cualquier material orgánico. Así, el alcohol y los derivados de alcohol pueden proporcionar rutas no basadas en petróleo para la producción de productos químicos y combustibles valiosos.

Generalmente, la producción de alcoholes, por ejemplo metanol, tiene lugar a través de tres etapas de procesamiento: preparación de gas de síntesis, síntesis de metanol y purificación de metanol. En la etapa de preparación de gas de síntesis, se puede emplear una fase adicional en la que se trata el material de alimentación,

p. ej. la materia prima se purifica para retirar azufre y otros venenos de catalizador potenciales antes de convertirse en gas de síntesis. Este tratamiento también se puede efectuar después de la preparación del gas de síntesis; por ejemplo, cuando se emplea biomasa o hulla.

La reacción para producir un alcohol o alcoholes a partir de gas de síntesis generalmente es exotérmica. Se cree que la formación de alcoholes C2 y C2+ avanza a través de la formación de metanol para catalizadores de metanol modificados y catalizadores de sulfuro de cobalto y molibdeno. Sin embargo, la producción de metanol está limitada por el equilibrio y así requiere altas presiones a fin de alcanzar rendimientos viables. De ahí que se pueda utilizar presión para incrementar el rendimiento, ya que la reacción que produce metanol exhibe una diminución en el volumen, según se divulga en US 3326956.

Un catalizador de síntesis de metanol basado en cobre de baja presión está disponible comercialmente de proveedores tales como BASF, Johnson Matthey y Haldor-Topsoe. Los rendimientos de metanol a partir de catalizadores basados en cobre están generalmente por encima de 99, 5% de CO+CO2 convertidos presentes. El agua es un subproducto de la conversión de CO2 en metanol y la conversión de CO, gas de síntesis, en oxigenados C2 y C2+. En presencia de un catalizador activo de desplazamiento de agua-gas, tal como un catalizador para metanol o un catalizador de cobalto-molibdeno, el agua se equilibra con el CO para dar CO2 y H2. Un documento titulado "Selection of Technology for Large Methanol Plants", de Helge Holm-Larsen, presentado en la 1994 World Methanol Conference, 30 nov. 1 dic. 1994, en Ginebra, Suiza, revisa los avances en la producción de metanol y muestra cómo una reducción adicional en los costes de producción de metanol dará como resultado la construcción de plantas muy grandes con capacidades que llegan a 10.000 t al día.

Otros procedimientos para la producción de un alcohol o alcoholes C2 y C2+ incluyen los procedimientos descritos posteriormente en la presente memoria.

WO 8303409 describe un procedimiento mediante el cual se produce etanol mediante la carbonilación de metanol mediante la reacción con CO en presencia de un catalizador de carbonilación para formar ácido etanoico que a continuación se convierte en un éster de etanolato seguido por la hidrogenolisis del éster de etanoato formado para dar etanol o una mezcla de etanol y otro alcohol que se puede separar mediante destilación. La carbonilación se puede efectuar utilizando una mezcla de CO/H2 y la hidrogenolisis se puede efectuar de forma similar en presencia de CO, conduciendo a la posibilidad de hacer circular gas entre las zonas de carbonilación e hidrogenolisis con gas de síntesis, preferiblemente una mezcla molar de H2:CO 2:1 que se utiliza como gas de composición.

US 4122110 se refiere a un procedimiento para fabricar alcoholes, particularmente alcoholes primarios saturados lineales, haciendo reaccionar CO con H2 a una presión entre 2 y 25 MPa y una temperatura entre 150 y 400°C, en presencia de un catalizador, caracterizado porque el catalizador contiene al menos 4 elementos esenciales: (a)

cobre (b) cobalto (c) al menos un elemento M seleccionado de cromo, hierro, vanadio y manganeso, y (d) al menos un metal alcalino.

US 4831060 se refiere a la producción de alcoholes mixtos a partir de CO y H2 gaseosos utilizando un catalizador, opcionalmente con un cocatalizador, en donde los metales del catalizador son molibdeno, volframio o renio, y los metales del cocatalizador son cobalto, níquel o hierro. El catalizador está promovido con un catalizador de Fischer-Tropsch como un metal de la serie alcalina o alcalinotérrea o una cantidad menor de torio y se trata adicionalmente mediante sulfurización. La composición de la fracción de alcoholes mixtos se puede seleccionar seleccionando la extensión de contacto íntimo entre los componentes catalíticos.

Journal of Catalysis, 1988, 114, 90-99 divulga un mecanismo de formación de etanol a partir de gas de síntesis sobre CuO/ZnO/Al2O3. La formación de etanol a partir de CO y H2 sobre un catalizador para metanol de CuO/ZnO se estudia en un microrreactor de lecho fijo midiendo la distribución isotópica del carbono en el etanol obtenido como producto cuando se añadía a la alimentación metanol 13C enriquecido isotópicamente.

US 4.454.358 divulga un procedimiento continuo para la producción de etanol a través de la carbonilación de metanol, al (a) carbonilar metanol, en un reactor R, en presencia de un complejo carbonílico de un metal del grupo VIII de la tabla periódica y de un compuesto halogenado, (b) separar, en una columna de destilación D1, la descarga del reactor, en una fracción superior que comprende acetato de metilo, metanol, éter dimetílico y un compuesto organohalogenado, y en una fracción inferior que comprende agua, cantidades pequeñas de ácido acético y el catalizador, si el último no está en un lecho fijo, ajustándose el tiempo de permanencia de modo que la mayor parte del ácido acético reaccione con el metanol presente para dar acetato de metilo, (c) separar la fracción superior procedente de D1, en una columna de destilación D2, en una fracción superior que comprende pequeñas cantidades de acetato de metilo, metanol, éter dimetílico y el compuesto organohalogenado, y una fracción inferior que comprende acetato de metilo y metanol, y reciclar la fracción superior al reactor R, (d) separar por destilación, a través de la parte superior de la columna de destilación D3, la mayor parte del agua procedente de la fracción inferior procedente de D1 y retirar el agua de la circulación, y reciclar al reactor R la fracción inferior que consiste en pequeñas cantidades de agua, ácido acético y el catalizador, (e) utilizar hidrógeno para hidrogenar, en el reactor de hidrogenación H, la fracción inferior procedente de D2, de un modo convencional, para dar una mezcla de metanol y etanol, y (f) separar la mezcla en etanol y metanol en una columna de destilación D4, y reciclar el metanol al reactor

R.

US 4.831.060 divulga un procedimiento para producir selectivamente alcoholes mixtos a partir de gas de síntesis que comprende poner en contacto una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono con una cantidad catalítica de un catalizador en donde el catalizador es de componentes de

(1) un metal catalíticamente activo de molibdeno, volframio o renio, en forma libre o combinada;

(2) un metal cocatalítico de cobalto, níquel o hierro, en forma libre o combinada;

(3) un promotor de Fischer-Tropsch; y

(4) un soporte opcional;

dichos componentes... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la homologación de un alcohol o alcoholes, caracterizado por las siguientes etapas:

1. introducir un alcohol o alcoholes en una unidad de eterificación para producir un éter o éteres alquílicos,

2. introducir al menos una parte del éter o los éteres alquílicos procedentes de la etapa 1, junto con CO y opcionalmente H2, en una unidad de carbonilación, en presencia de un catalizador de carbonilación homogéneo o heterogéneo ácido, para producir un éster o ésteres alquílicos,

3. introducir al menos una parte del éster o los ésteres alquílicos procedentes de la etapa 2, junto con H2, en una unidad de hidrogenación, para producir un alcohol o alcoholes homologados,

4. opcionalmente reciclar al menos una parte del alcohol o los alcoholes homologados procedentes de la etapa 3 a la unidad de eterificación de la etapa 1, y

5. recuperar un alcohol o alcoholes de la unidad de hidrogenación de la etapa 3.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el alcohol o los alcoholes introducidos en la unidad de eterificación en la etapa 1 de la reivindicación 1 se preparan mediante las siguientes etapas:

1. introducir una materia prima carbonosa en una unidad de generación de gas de síntesis, a fin de producir una mezcla de óxido u óxidos de carbono y H2 (gas de síntesis) , y

2. introducir al menos una parte del óxido o los óxidos de carbono y el H2, procedentes de la etapa 1, en una unidad de síntesis de alcohol, para producir un alcohol o alcoholes.

3. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el alcohol introducido en la unidad de eterificación es metanol.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la unidad de eterificación emplea un catalizador o catalizadores seleccionados de los siguientes: zeolitas; resinas de intercambio iónico fuertemente ácidas; heteropoliácidos soportados; o mezclas de los mismos.

5. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el procedimiento de carbonilación se realiza en presencia de un catalizador homogéneo ácido o heterogéneo ácido, y se selecciona de un catalizador o catalizadores fuertemente ácidos homogéneos, p. ej. ácido fosfórico; análogos heterogéneos - tales como catalizadores de ácido fosfórico y SAPO soportados; y catalizadores heterogéneos que incluyen zeolitas, catalizadores de resinas iónicas fuertemente ácidas; o una mezcla de los mismos.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el procedimiento de carbonilación se realiza en presencia de un catalizador que comprende una zeolita que tiene al menos un canal de un anillo de 8 miembros.

7. Un procedimiento según la reivindicación 6, en el que el catalizador de zeolita para la utilización en el procedimiento de carbonilación se utiliza en forma ácida.

8. Un procedimiento según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que el catalizador de carbonilación está compuesto por mordenita o ferrierita, o mezclas o combinaciones de las dos.

9. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el procedimiento de carbonilación se realiza bajo condiciones sustancialmente anhidras.

10. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el procedimiento de carbonilación se efectúa a temperaturas de 150 a 600°C.

11. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la unidad de hidrogenación emplea un catalizador basado en cobre.

12. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la corriente de éster alquílico que entra en el reactor de hidrogenación contiene menos de 5% en peso de ácidos carboxílicos.

13. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la corriente de éster

alquílico que entra en la unidad de hidrogenación contiene menos de 20% en moles de agua.

14. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que lahidrogenación se hace funcionar a una temperatura que es mayor de 150°C y menor de 250°C. unidad de

5 15. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que lahidrogenación se hace funcionar a una presión de más de 1 MPa y a una presión de menos de 15 MPa. unidad de