Procedimiento para la preparación de metacrilato de metilo usando metanol reciclado.

Procedimiento para la producción de ácido metacrílico, que comprende las etapas del procedimiento

a) proporcionar una composición de alimentación que comprende al menos un compuesto de alimentación deC4 seleccionado de isobutileno y butanol terciario;

b) proporcionar metanol;

c) someter el al menos un compuesto de alimentación de C4 y el metanol a una primera zona de reaccióncatalítica para obtener una fase de reacción que comprende metil terc-butil éter;

d) separar al menos una primera parte del metanol de la fase de reacción para obtener una primera fase demetanol y una fase de reacción sin metanol;

e) someter al menos una de la fase de reacción y la fase de reacción sin metanol a una segunda zona dereacción catalítica para obtener una fase de disociación que comprende isobutileno y metanol;

f) opcionalmente separar al menos una primera parte de isobutileno procedente de la fase de disociación paraobtener una primera fase de isobutileno y una fase de disociación sin isobutileno;

g) someter opcionalmente al menos una de la fase de disociación y la primera fase de isobutileno a unaprimera zona de purificación;

h) someter al menos una de la fase de disociación opcionalmente purificada y la primera fase de isobutilenoopcionalmente purificada a una tercera zona de reacción catalítica para obtener una fase de oxidación quecomprende al menos un producto de oxidación de C4 seleccionado de metacroleína y ácido metacrílico;

i) someter opcionalmente la fase de oxidación a una segunda zona de purificación.

Procedimiento para la preparación de metacrilato de metilo usando metanol reciclado La invención se refiere en general a un procedimiento para la producción de ácido metacrílico, a un procedimiento para la producción de metacrilato de metilo, a un aparato para la producción de ácido metacrílico, a un aparato para la producción de metacrilato de metilo, a un procedimiento llevado a cabo en el aparato, a un procedimiento para la preparación de un polímero que comprende al menos una unidad monomérica de ácido metacrílico, de metacrilato de metilo o de éster de metacrilato, a un procedimiento para la preparación de una composición que comprende al menos uno de ácido metacrílico, de metacrilato de metilo, éster de metacrilato, y/o un polímero.

El ácido metacrílico (MAA) y el ácido polimetacrílico (PMAA) son productos industriales importantes con aplicaciones en, por ejemplo, agentes espesantes, agentes de suspensión, floculantes, resinas y materiales absorbentes, entre otras aplicaciones. Una proporción significativa del MAA producido industrialmente se usa, sin embargo, en la producción de sus ésteres, en particular de metacrilato de metilo y polimetacrilato de metilo, así como ésteres especiales para aplicaciones específicas.

El propio metacrilato de metilo (MMA) es un producto industrial valioso con una producción mundial actual estimada de 3, 3 millones de toneladas métricas por año. Se usa principalmente en la producción de plásticos acrílicos de polimetacrilato de metilo (PMMA) . Los materiales de PMMA tienen una transparencia elevada, una estabilidad climatológica y resistencia al rayado, así como son fácilmente moldeados, son ligeros y tienen una elevada resistencia a la ruptura. Se usan, entre otras aplicaciones, en sistemas de automóviles y de transporte, en óptica y en comunicaciones, en tecnología médica y en construcción e iluminación.

Otras aplicaciones importantes son en la producción de copolímeros tales como el copolímero de metacrilato de metilo-butadieno-estireno (MBS) , que se usa como un modificador para PVC; en pinturas y barnices tales como revestimientos portados por agua, por ejemplo pintura de casas de látex; en adhesivos; y más recientemente en placas que dispersan la luz uniformemente en pantallas de ordenador y de TV de LCD, por ejemplo en pantallas planas, y en lentes de contacto. El metacrilato de metilo también se usa en preparación de piezas moldeadas anticorrosivas de órganos anatómicos, tales como arterias coronarias del corazón.

Los derivados especiales de ésteres de metacrilato, por ejemplo de alcoholes alquílicos y arílicos, hidroxialcoholes, polietilenglicoles, derivados de amonio cuaternario y aminoalcoholes, entre otros, tienen aplicaciones, por ejemplo, en lentes de contactos, revestimientos, suministro de fármacos, liberación controlada de sustancias activas, adhesivos, lubricantes, mejoradores del flujo, agentes de compatibilidad para mezclas de polímeros, agentes enlazantes, envasado de alimentos, lacas y compuestos de sellado anticorrosivo libres de PVC para la fabricación de automóviles.

En la técnica se conocen diversos procedimientos para preparar metacrilato de metilo, tales como los basados en la hidrólisis de acrilonitrilo o en la reacción de acetileno, monóxido de carbono y un alcohol en presencia de un complejo carbonílico de níquel. También se aplica una ruta de cianohidrina de acetona (ACH) , con acetona y cianuro de hidrógeno como materiales de partida. Una desventaja de estas rutas es la toxicidad extremadamente elevada del carbonil níquel y de la cianohidrina de acetona.

Una ruta preferida es la esterificación de ácido metacrílico con metanol.

Según un procedimiento industrial ampliamente usado para la preparación de ácido metacrílico, se oxida isobutileno o alcohol butílico terciario (TBA) sobre catalizadores adecuados, primero a metacroleína, y después posteriormente a ácido metacrílico. La metacroleína o el ácido metacrílico se puede esterificar entonces con metanol, en el caso de metacroleína en una reacción de oxiesterificación, para formar metacrilato de metilo.

Los denominados procedimientos de oxiesterificación son conocidos, por ejemplo, a partir de los documentos US 4.060.545, US 4.014.925, US 3.925.463, US 3.758.551, US 5.670.702, US 6.107.515, en los que la oxidación de propileno, isobutileno, acroleína o metacroleína, y la esterificación del producto oxidado a un acrilato o metacrilato tienen lugar en el mismo reactor.

Las fracciones de C4 suministradas directamente de craqueadores no comprenden generalmente isobutileno en una pureza suficientemente elevada para el uso directo en la oxidación a metacroleína y/o ácido metacrílico, puesto que contienen, entre otros, otros compuestos de C4 insaturados que también pueden sufrir oxidación para formar productos indeseados que sólo se pueden separar con dificultad de la metacroleína deseada, ácido metacrílico y/o metacrilato de metilo, y de ese modo disminuye la eficiencia del procedimiento global. Además, estos otros compuestos de C4 insaturados pueden envenenar el catalizador, necesitando una regeneración más frecuente, y de este modo tiempos de parada, o pueden dar como resultado tiempos de vida más cortos del catalizador. Como tal, un efluente de C4 del craqueador generalmente no es así adecuado para la oxidación directa a metacroleína, ácido metacrílico y/o metacrilato de metilo, y el isobutileno se debe de aislar generalmente a partir de tal fracción de C4 antes de que se someta a oxidación a metacroleína y/o ácido metacrílico. Sin embargo, la separación de isobutileno de los otros compuestos de C4, por ejemplo mediante destilación, es difícil y no eficiente. Un método eficiente conocido en la técnica anterior para separar isobutileno de otros compuestos de C4 saturados y no saturados en la

fracción de C4 del craqueador es hacer reaccionar isobutileno con metanol para formar metil terc-butil éter (MTBE) , que es él mismo un producto valioso, con uso, por ejemplo, como un agente contra la detonación. La reacción para formar MTBE es muy selectiva para isobutileno, facilitando así una separación de los otros compuestos de C4. MTBE se craquea nuevamente entonces (“se disocia”) para dar isobutileno y metanol. El isobutileno también se puede obtener de la disociación de etil terc-butil éter (ETBE) para dar principalmente isobutileno y etanol, junto con productos secundarios.

Un objeto de la presente invención fue superar al menos parcialmente algunos de los problemas asociados con la técnica anterior.

Otro objeto fue proporcionar un procedimiento económico y flexible para producir ácido metacrílico, metacrilato de metilo y otros ésteres del mismo, a partir de una materia prima de C4 que comprende isobutileno y/o TBA.

Un objeto adicional fue proporcionar un procedimiento para producir ácido metacrílico y sus ésteres, incluyendo metacrilato de metilo, en el que los agentes reaccionantes se pueden reciclar en un grado tan elevado como sea posible, en particular para permitir el uso eficiente y económico de fuentes, sin afectar desventajosamente el rendimiento y/o calidad de los productos.

Un objeto particular fue evitar el uso de sustancias químicas muy tóxicas en la producción de metacrilato de metilo.

Una contribución a la solución de al menos uno de los problemas anteriores se realiza mediante la materia objeto de las reivindicaciones que forman la categoría. Las sub-reivindicaciones dependientes de las reivindicaciones que forman la categoría describen realizaciones preferidas según la invención.

Una contribución a la solución de los objetos anteriores se realiza mediante un procedimiento según la presente invención para la preparación de ácido metacrílico, que comprende las etapas:

a) proporcionar una composición de alimentación que comprende al menos un compuesto de alimentación de C4 seleccionado de isobutileno y butanol terciario;

b) proporcionar metanol;

c) someter el al menos un compuesto de alimentación de C4 y el metanol a una primera zona de reacción catalítica para obtener una fase de reacción que comprende metil terc-butil éter;

d) separar al menos una primera parte del metanol de la fase de reacción para obtener una primera fase de metanol y una fase de reacción sin metanol;

e) someter al menos una de la fase de reacción y la fase de reacción sin metanol a una segunda zona de reacción catalítica para obtener una fase de disociación que comprende isobutileno y metanol;

f) opcionalmente separar al menos una primera parte de isobutileno procedente de la fase de disociación para obtener una primera fase de isobutileno y una... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de ácido metacrílico, que comprende las etapas del procedimiento a) proporcionar una composición de alimentación que comprende al menos un compuesto de alimentación de C4 seleccionado de isobutileno y butanol terciario; b) proporcionar metanol; c) someter el al menos un compuesto de alimentación de C4 y el metanol a una primera zona de reacción

catalítica para obtener una fase de reacción que comprende metil terc-butil éter;

d) separar al menos una primera parte del metanol de la fase de reacción para obtener una primera fase de metanol y una fase de reacción sin metanol; e) someter al menos una de la fase de reacción y la fase de reacción sin metanol a una segunda zona de

reacción catalítica para obtener una fase de disociación que comprende isobutileno y metanol;

f) opcionalmente separar al menos una primera parte de isobutileno procedente de la fase de disociación para obtener una primera fase de isobutileno y una fase de disociación sin isobutileno; g) someter opcionalmente al menos una de la fase de disociación y la primera fase de isobutileno a una

primera zona de purificación; h) someter al menos una de la fase de disociación opcionalmente purificada y la primera fase de isobutileno

opcionalmente purificada a una tercera zona de reacción catalítica para obtener una fase de oxidación que comprende al menos un producto de oxidación de C4 seleccionado de metacroleína y ácido metacrílico; i) someter opcionalmente la fase de oxidación a una segunda zona de purificación.

2. Un procedimiento para la producción de metacrilato de metilo, que comprende el procedimiento según la reivindicación 1 y

j) someter la fase de oxidación opcionalmente purificada a una cuarta zona de reacción catalítica para obtener una fase de esterificación que comprende metacrilato de metilo;

k) someter opcionalmente la fase de esterificación a una tercera zona de purificación.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o reivindicación 2, en el que en la etapa b) el metanol se proporciona en una relación molar de metanol a compuesto de alimentación de C4 de 10 a 1, preferiblemente 9 a 1, más preferiblemente 8 a 1, más preferiblemente 7 a 1, aún más preferiblemente 6 a 1, más preferiblemente 5 a 1, incluso más preferiblemente 4 a 1, más preferiblemente 3 a 1, más preferiblemente 2 a 1, más preferiblemente 1, 5 a 1, incluso más preferiblemente 1, 3 a 1, aún más preferiblemente 1, 3 a 1, más preferiblemente 1, 05 a 1, incluso más preferiblemente 1, 03 a 1, basado en el número de moles de compuesto de alimentación de C4.

4. El procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, en el que al menos una parte de la primera fase de metanol se proporciona a la cuarta zona de reacción catalítica.

5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa f) se separa una segunda fase de metanol.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que al menos una parte de la segunda fase de metanol se proporciona a al menos una de la primera zona de reacción catalítica y de la cuarta zona de reacción catalítica.

7. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa h) al menos una parte de la primera fase de isobutileno se somete a oxidación.

8. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que la oxidación tiene lugar en al menos dos etapas de oxidación separadas.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que el producto principal de una primera fase de oxidación es metacroleína, y el producto principal de una etapa de oxidación posterior es ácido metacrílico.

10. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos la etapa h) ocurre al menos parcialmente en la fase gaseosa.

11. Un aparato (1) para la producción de ácido metacrílico, que comprende

i) al menos un suministro (2) para al menos un compuesto de alimentación de C4 y al menos un suministro (3) para metanol, estando cada suministro en comunicación fluida con

ii) una primera zona (4) de reacción catalítica para la conversión al menos parcial de la composición de alimentación en MTBE; en comunicación fluida con iii) al menos una primera unidad (5) de separación para la separación de metanol a partir del efluente de la primera zona (4) de reacción catalítica; en comunicación fluida con iv) una unidad (6) de mezclamiento; en comunicación fluida con v) una segunda zona (7) de reacción catalítica para la disociación al menos parcial de MTBE; en comunicación fluida con vi) al menos una segunda unidad (8) de separación para la separación de una primera fase de isobutileno a partir del efluente de la segunda zona (7) de reacción catalítica; en comunicación fluida con vii) una tercera zona (9) de reacción catalítica para la oxidación al menos parcial de la primera fase de isobutileno hasta una fase de oxidación que comprende al menos un producto de oxidación de C4 seleccionado de metacroleína y ácido metacrílico.

12. Un aparato (1) para la producción de metacrilato de metilo, según la reivindicación 11, y que comprende viii) una cuarta zona (10) de reacción catalítica para la esterificación de al menos un componente de la fase de oxidación; en comunicación fluida con ix) un suministro (11) para metanol, en comunicación fluida con la al menos una primera unidad (5) de separación.

13. El aparato (1) según la reivindicación 11 o reivindicación 12, en el que el al menos un suministro (2) para el al menos un compuesto de alimentación de C4 está en comunicación fluida con un craqueador (12) .

14. El aparato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la al menos una segunda unidad

(8) de separación comprende una salida (13) para una segunda fase de metanol.

15. El aparato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que la tercera zona (9) de reacción catalítica comprende al menos una primera área (14a) de oxidación y un área (14b) de oxidación posterior.

16. El aparato (1) según la reivindicación 15, en el que la primera área (14a) de oxidación comprende un primer catalizador de oxidación, y el área (14b) de oxidación posterior comprende un catalizador de oxidación posterior.

17. El aparato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en el que la tercera zona (9) de reacción catalítica comprende al menos una unidad (33) de oxidación.

18. El aparato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, en el que la al menos un área (14) de oxidación comprende al menos una capa de catalizador de al menos un catalizador de oxidación.

19. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3 a 10, en el que dicho procedimiento se realiza en un aparato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18.

20. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que dicho procedimiento se realiza en un aparato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18.

21. Un procedimiento para la preparación de éster de metacrilato con la fórmula [CH2=C (CH3) C (=O) O]n-R, que comprende las etapas del procedimiento

!1 preparar ácido metacrílico según un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 ó 19; o

!2 preparar metacrilato de metilo según un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10 ó 20; y

!3 hacer reaccionar el ácido metacrílico obtenido en la etapa !1 o el metacrilato de metilo obtenido en la etapa !2 con un alcohol de fórmula R (OH) m,

en las que n y m representan un número entero de 1 a 10, preferiblemente 1 a 6, más preferiblemente 1 a 5, más preferiblemente 1 a 4, más preferiblemente 1 a 3, y

R se selecciona del grupo que consiste en hidrocarburos lineales o ramificados, saturados o insaturados, alifáticos o aromáticos, anulares o de cadena lineal, e hidrocarburos que comprenden heteroátomos, ramificados, saturados o insaturados, alifáticos o aromáticos, anulares o de cadena lineal.

22. Un procedimiento para producir un polímero que comprende una unidad monomérica seleccionada de ácido

metacrílico, metacrilato de metilo o un éster metacrílico con la fórmula [CH2=C (CH3) C (=O) O]n-R, en la que n representa un número entero de 1 a 10, preferiblemente 1 a 6, más preferiblemente 1 a 5, más preferiblemente 1 a 4, más preferiblemente 1 a 3, y

R se selecciona del grupo que consiste en hidrocarburos lineales o ramificados, saturados o insaturados, alifáticos o 5 aromáticos, anulares o de cadena lineal, e hidrocarburos que comprenden heteroátomos, ramificados, saturados o insaturados, alifáticos o aromáticos, anulares o de cadena lineal,

que comprende las etapas de:

A1. preparar al menos uno de ácido metacrílico según un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 ó 19, metacrilato de metilo según un procedimiento de acuerdo con una cualquiera 10 de las reivindicaciones 2 a 10 ó 20, y al menos un éster de metacrilato según un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 21,

A2. polimerizar

A2a. al menos uno del metacrilato de metilo y del al menos un éster de metacrilato obtenido en la etapa A1, y

A2b. opcionalmente al menos un comonómero que es copolimerizable con al menos uno de ácido metacrílico, metacrilato de metilo y éster de metacrilato.

23. El procedimiento según la reivindicación 22, en el que el al menos un comonómero es al menos un comonómero seleccionado del grupo que consiste en: estireno, butadieno, acrilonitrilo, acrilato de butilo, acetato de vinilo, acrilato de metilo.

24. Un procedimiento para producir una composición que comprende al menos un primer componente seleccionado de ácido metacrílico, metacrilato de metilo, al menos un éster de metacrilato, y un polímero que comprende al menos una unidad monomérica seleccionada de ácido metacrílico, metacrilato de metilo y un éster de metacrilato, que contiene las etapas:

B1.

i) preparar ácido metacrílico según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3 a 10 ó 19, y/o ii) preparar metacrilato de metilo según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10 ó 20, y/o iii) preparar un éster de metacrilato según la reivindicación 21, y/o iv) preparar un polímero según la reivindicación 22 ó 23,

B2. combinar el al menos un primer componente proporcionado en B1 con al menos un componente 30 adicional.