Procedimiento para la elaboración de un éster crudo.

Procedimiento para la elaboración de un éster crudo de una reacción de esterificado,

que es catalizada con uncatalizador de esterificado que contiene metal, en el que

a) el éster crudo se mezcla con una base acuosa a una temperatura T de más de 100ºC bajo una presión p,que es igual o mayor que la presión de vapor de agua a la temperatura T,

b) la mezcla de éster-base se descomprime y el agua se evapora,

c) la fase líquida obtenida se mezcla con agua bajo formación de una emulsión de agua en aceite,

d) a partir de la emulsión se separa agua por destilación, y

e) se filtra el éster

Procedimiento para la elaboración de un éster crudo La invención se refiere a un procedimiento para la elaboración de un éster crudo de una reacción de esterificado, que es catalizada con un catalizador de esterificado que contiene metal.

Esteres de ácido ftálico, ácido adípico, ácido sebácico o ácido maleico encuentran amplia aplicación en resinas de esmalte, como componentes de pinturas y en especial como plastificante para materiales sintéticos.

Es conocida la obtención de carboxilatos mediante reacción de ácidos carboxílicos con alcoholes. Esta reacción se puede llevar a cabo por vía autocatalítica o catalítica, a modo de ejemplo mediante ácidos de Brönsted o de Lewis. Más bien se emplean compuestos metálicos como catalizadores, como los alcoholatos, carboxilatos y compuestos quelato de titanio, circonio, estaño, cinc y aluminio.

Aunque las propiedades catalíticas de estos catalizadores que contienen metales son satisfactorias, la eliminación de residuos de catalizador a partir de los productos de esterificado ocasiona dificultades. Para la purificación se mezclan los ésteres crudos, generalmente en primer lugar para la neutralización de ácidos no transformados, o no transformados completamente (ésteres parciales) con hidróxidos alcalinos, y se eliminan los alcoholes libres mediante destilación de vapor de agua. Tras breve destilación en vacío para el secado del producto, después se eliminan los residuos de catalizador mediante filtración. Ya que los residuos de catalizador son generalmente de consistencia mucilaginosa, gelatinosa, la filtración es posible casi siempre sólo con ayuda de agentes auxiliares filtrantes, como por ejemplo carbón activo, harina de madera o kieselgur. Sin embargo, tal filtración está vinculada a inconvenientes graves: se requieren tiempos de filtración largos, y el rendimiento en éster se reduce, ya que en la torta de filtración se determinan grandes cantidades de producto.

De la DE 194 53 59 se desprende un procedimiento para la elaboración de plastificantes crudos, que presenta los siguientes pasos sucesivos: (i) el ácido residual se neutraliza en el plastificante crudo con substancias alcalinas (por ejemplo hidróxido sódico al 25 %) ; (ii) los alcoholes libres se eliminan en el plastificante crudo mediante destilación de vapor de agua; (iii) el producto se enfría a temperaturas que se sitúan por debajo del punto de ebullición del agua a la presión respectiva; (iv) se añaden al menos 0, 5 partes en peso de agua, referido al producto a elaborar; (v) la mezcla de agua y producto a elaborar se agita intensivamente al menos 15 minutos a temperaturas que se sitúan por debajo de la temperatura de ebullición del agua a la presión respectiva; (vi) el agua añadida se elimina mediante destilación en vacío; (vii) el plastificante se filtra.

En el caso de adición de hidróxido sódico bajo las condiciones indicadas se evapora inmediatamente una parte esencial de agua alimentada con la lejía acuosa, de modo que precipita hidróxido sódico sólido. El hidróxido sódico sólido reacciona de manera sensiblemente más lenta que NaOH disuelto. Además, la precipitación conduce a depósitos en conducto tubulares y depósitos, que hacen necesaria una limpieza frecuente.

La DE 23 30 435 describe un procedimiento para la elaboración de ésteres crudos, en el que el éster crudo, caliente a 140-250ºC, se neutraliza a presión reducida simultáneamente con disoluciones acuosas de hidróxido alcalino o alcalinotérreo, y se somete a una destilación de vapor de agua mediante mezclado con agua a presión reducida, se seca a continuación, y los componentes sólidos formados se separan por filtración. La presión y la velocidad de adición de agua se deben regular de modo que el agua añadida se evapore rápidamente.

Bajo las condiciones de procedimiento, en las que el agua añadida se evapora inmediatamente, puede precipitar hidróxido alcalino o alcalinotérreo sólido, lo que conduce a los inconvenientes descritos anteriormente. Ya que hidróxido sólido reacciona de manera sensiblemente más lenta, para la neutralización completa son necesarios hasta la fecha excesos de base elevados.

La EP 1 300 388 da a conocer un procedimiento para la obtención de carboxilatos, eliminándose el alcohol excedente tras la reacción de esterificado, neutralizándose el éster crudo obtenido mediante adición de base, y filtrándose a continuación. El alcohol se separa mediante al menos una destilación de vapor de agua, y la adición de base se efectúa durante una destilación de vapor de agua. La lejía se introducirá por tobera inferiormente en la mezcla de reacción. Mediante la temperatura elevada se evapora el agua. A través de velocidades de dosificación reducidas de la lejía se reducirán reacciones secundarias, como por ejemplo la saponificación de ésteres. No obstante, esto tiene el inconveniente de tiempos de neutralización largos, o bien rendimientos reducidos.

La US 5 434 294 describe un procedimiento para la obtención de ésteres plastificantes catalizada con titanato. El producto se trata con base acuosa, y después se filtra con ayuda de un agente auxiliar de filtración, como tierras de blanqueo, hidrotalcita o silicato de magnesio.

La WO 97/11048 ilustra la obtención de ftalatos mixtos. La reacción de un semiéster de ácido ftálico con un monometiléter de polietilenglicol se cataliza con tetraisopropil-titanio. Una vez concluida la reacción se añade disolución de bicarbonato sódico gota a gota. Tras el enfriamiento se añade un 2 % de agua, se separa por destilación en vacío compuestos volátiles, como agua y disolvente, y se filtra.

La DE 197 21 347 da a conocer un procedimiento para la obtención de plastificantes de éster, en el que se hace reaccionar entre sí una mezcla de ácido o anhídrido de ácido y alcohol, en primer lugar a 100 hasta 160ºC, bajo eliminación de agua formada en caso dado, la reacción se finaliza bajo adición de catalizador y mediante aumento de la temperatura a hasta 250ºC, la mezcla de reacción se hace reaccionar con una disolución de hidróxido alcalino o alcalinotérreo, después se separa el alcohol excedente, se seca y se filtra el éster crudo remanente. De modo conveniente, el tratamiento alcalino se efectuará inmediatamente a continuación del paso de esterificado sin enfriamiento previo de la mezcla de reacción.

La invención toma como base la tarea de indicar un procedimiento para la elaboración de una mezcla de ésteres cruda, que conduzca a ésteres con índice de ácido reducido en rendimiento elevado de modo convenientemente reproducible, y en el que los residuos de catalizador sólidos se produzcan en forma convenientemente filtrable.

El problema se soluciona mediante un procedimiento para la elaboración de un éster crudo de una reacción de esterificado, que es catalizada con un catalizador de esterificado que contiene metal, en el que a) el éster crudo se mezcla con una base acuosa a una temperatura T de más de 100ºC bajo una presión p, que es igual o mayor que la presión de vapor de agua a la temperatura T,

b) la mezcla de éster-base se descomprime y el agua se evapora,

c) la fase líquida obtenida se mezcla con agua bajo formación de una emulsión de agua en aceite,

d) a partir de la emulsión se separa agua por destilación, y

e) se filtra el éster.

El procedimiento según la invención comprende varios pasos: una neutralización bajo presión con descompresión subsiguiente (pasos a) y b) ) : una aglomeración de humectación periférica (pasos c) y d) ) y una filtración (paso e) ) .

El procedimiento se puede llevar a cabo continuamente, llevándose a cabo los pasos aislados en instalaciones conectadas en serie, accionadas continuamente. Alternativamente se puede llevar a cabo el procedimiento de manera discontinua, llevándose a cabo los pasos aislados sucesivamente en una única instalación, por ejemplo un depósito de agitación.

En primer lugar se desactiva y se precipita el catalizador de esterificado mediante adición de una base acuosa. Simultáneamente se transforman en sales los ácidos no transformados en la reacción de esterificado, o bien ésteres parciales de ácido. Se verificó que se consigue una neutralización suficientemente rápida y completa si la base acuosa se añade a una temperatura T de más de 100ºC bajo una presión p, que es igual o mayor que la presión de vapor de agua a la temperatura T. El éster crudo, que se presenta tras la reacción de esterificado, o bien tras la separación de alcohol excedente, presenta generalmente una temperatura elevada. En caso dado se puede enfriar, pero sólo hasta que su temperatura ascienda aún a más de 100ºC.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la elaboración de un éster crudo de una reacción de esterificado, que es catalizada con un catalizador de esterificado que contiene metal, en el que a) el éster crudo se mezcla con una base acuosa a una temperatura T de más de 100ºC bajo una presión p, que es igual o mayor que la presión de vapor de agua a la temperatura T,

b) la mezcla de éster-base se descomprime y el agua se evapora,

c) la fase líquida obtenida se mezcla con agua bajo formación de una emulsión de agua en aceite,

d) a partir de la emulsión se separa agua por destilación, y

e) se filtra el éster.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, llevándose a cabo el paso a) de manera continua inyectándose la base acuosa en una corriente de éster crudo, y conduciéndose la corriente mezclada a través de un mezclador estático.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, manteniéndose la mezcla éster-base a la presión p un tiempo de retención de 15 segundos a 10 minutos.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, introduciéndose con la base acuosa un 100 a un 300 % de equivalentes de neutralización, referido al índice de ácido del éster crudo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, siendo la base acuosa una disolución acuosa de hidróxido de metal alcalino.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, ascendiendo la concentración de base acuosa a un 0, 5 hasta un 25 % en peso.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, descomprimiéndose la mezcla de éster-base en el paso b) a una presión de menos de 800 mbar.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, agitándose mecánicamente la fase líquida obtenida en el paso b) durante un tiempo de residencia de 5 minutos a 1 hora.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, mezclándose la fase líquida en el paso c) con 10 a 60 g de agua, referido a 1 kg de éster crudo.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, separándose agua por destilación en el paso d) a una temperatura de 60 a menos de 100ºC, y a una presión de menos de 500 mbar.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, no empleándose ningún agente auxiliar de filtración en el paso e) .

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, eliminándose antes del paso a) la cantidad principal de alcohol no transformado a partir del éster crudo.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, siendo seleccionado el catalizador de esterificado que contiene metal entre alcoholatos, carboxilatos y compuestos quelato de titanio, circonio, estaño, aluminio y cinc.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo la reacción de esterificado la reacción de un ácido carboxílico seleccionado entre ácidos monocarboxílicos alifáticos con al menos 5 átomos de carbono, ácidos dicarboxílicos alifáticos con 4 a 10 átomos de carbono, ácidos monocarboxílicos aromáticos, ácidos dicarboxílicos aromáticos, ácidos tricarboxílicos aromáticos, ácidos tetracarboxílicos aromáticos, y/o anhídridos de los mismos.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo la reacción de esterificado la reacción de un alcohol seleccionado entre alcoholes con 4 a 13 átomos de carbono, monoéteres de alquilenglicol, monoéteres de polialquilenglicol, y mezclas de los mismos.