Proceso para la conversión de glicerol en propilenglicol y aminoalcoholes.

Un proceso para transformar glicerol en una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un productode tipo aminoalcohol,

caracterizado por que el proceso comprende:

- hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico a una temperatura que está en el intervalo de 160°Ca 300°C, para obtener hidroxiacetona; y

- hacer reaccionar la hidroxiacetona con una mezcla de un agente reductor y un compuesto de tipo amina,en donde el agente reductor comprende hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenaciónseleccionado del grupo que consiste en níquel, níquel RANEY®, níquel RANEY® dopado con otrosmetales de transición, óxido de níquel, y combinaciones de cualquiera de los mismos, a una temperaturaque está en el intervalo de 20°C a 250°C, para obtener una mezcla de productos que comprendepropilenglicol y un producto de tipo aminoalcohol;

en donde la reacción de la hidroxiacetona se produce en un reactor y comprende reducir una primera parte dela hidroxiacetona en el reactor con el agente reductor para producir el propilenglicol en la mezcla de productos,y hacer reaccionar una segunda parte de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina para producir unaducto y reducir el aducto con el agente reductor en el reactor para producir el producto de tipo aminoalcoholen la mezcla de productos.

Proceso para la conversión de glicerol en propilenglicol y aminoalcoholes Campo de la invención Las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren generalmente a un proceso para la producción de productos que comprenden propilenglicol y un aminoalcohol a partir de glicerol.

Antecedentes de la invención Algunos aminoalcoholes se pueden representar mediante la fórmula general:

HO N

R1

R2

Estos aminoalcoholes pueden ser materiales valiosos, ya que se pueden utilizar como disolventes, productos intermedios para fabricar agentes tensioactivos, inhibidores de la corrosión en fluidos para trabajo con metales, agentes neutralizantes en el lavado ácido durante los procesos de purificación de gas natural y gas de síntesis, y como coadyuvantes en la preparación de compuestos para usar en la industria farmacéutica.

En la actualidad, existen procesos para la preparación de aminoalcoholes, por ejemplo, aminoalcoholes que tienen la fórmula general indicada en la presente memoria. Estos procesos pueden implicar hacer reaccionar compuestos polihidroxilados, como etilenglicol, 1, 2-dioles, 1, 3-dioles, y poliglicoles, con compuestos de amina e hidrógeno en presencia de un catalizador heterogéneo. Una preocupación con este tipo de procesos es que muestran conversiones y selectividades de bajas a moderadas. Este resultado indeseado procede del hecho de que las reacciones pueden producir complejas mezclas de productos que consisten en aminoalcoholes, diaminas y triaminas, poliaminas oligoméricas, aminas cíclicas (p. ej. pirrolidinas, piperidinas, y piperazinas) , materiales de partida sin reaccionar y otros compuestos sin identificar. Se pueden encontrar ejemplos de estos catalizadores y procesos en US-6.376.713; US-6.057.442; US-5.288.911; US-4.123.462; US-4.151.204; y US-4.111.840.

Alternativamente, los aminoalcoholes se pueden preparar haciendo reaccionar un compuesto de tipo amina con 2cloro-1-propanol (véase, por ejemplo, JP-01056652) o mediante reducción estequiométrica de los correspondientes derivados de aminoácidos y ésteres con una variedad de agentes reductores (A. Abiko y col., Tetrahedron Lett. 1992, 33, 5517; M.J. McKennon, y col., J. Org. Chem. 1993, 58, 3568, y referencias en dicho documento) , y mediante hidrogenación catalítica de aminoácidos, por ejemplo según se recoge en US-5.536.879; US-5.731.479; y US-6.310.254. En los trabajos descritos por Miller, y col., (Organic Letters, 2003, 5 (4) , 527) sobre la conversión de alanina en productos deseados se resalta la importancia de realizar las hidrogenaciones a pH bajo de forma que el aminoácido esté en forma protonada en lugar de en la forma de carboxilato. En general, la hidrogenación catalítica de los aminoácidos requiere una solución de pH bajo junto a una elevada carga de catalizador, tiempos de reacción prolongados, y una elevada presión de hidrógeno. Así, estos procesos son frecuentemente costosos, ya que se requieren materias primas y reactivos adicionales caros. La solicitud de patente WO 2005/095536 describe un proceso de separación reactiva mediante el cual la glicerina se transforma en alcoholes inferiores que tienen puntos de ebullición inferiores a 200°C con rendimientos elevados.

El propilenglicol, también conocido como 1, 2-propanodiol, es un compuesto químico de carácter industrial de gran importancia y de una gran diversidad de usos finales. En los Estados Unidos, se consumen más de 400 millones de kilogramos de propilenglicol al año. Un uso final de gran importancia del propilenglicol es como materia prima en la fabricación de resinas de poliéster. El propilenglicol se usa también en cosméticos, productos para la higiene personal, compuestos farmacéuticos, y aplicaciones alimentarias, al menos debido en parte a su baja toxicidad, ausencia de color y de olor, excelentes características como disolvente, y buenas propiedades como emoliente. La Food and Drug Administration de los Estados Unidos ha determinado que el propilenglicol es “seguro en términos generales” (GRAS) para usar en alimentos, cosméticos, y medicina. Otras categorías de uso incluyen aplicaciones como fluidos funcionales, por ejemplo, fluidos para la eliminación del hielo en aeronaves, anticongelantes, lubricantes, tintas, y fluidos de transferencia de calor, pinturas y recubrimientos, plastificantes, y celofán. El propilenglicol puede usarse también como disolvente y/o estabilizador de enzima en aplicaciones detergentes.

El propilenglicol es producido generalmente mediante la hidratación del óxido de propileno que, a su vez, puede obtenerse a partir de propileno procedente de fuentes petroquímicas como, por ejemplo, carbón, gas natural o craqueo del petróleo. Por lo tanto, una gran cantidad del propilenglicol se deriva de fuentes derivadas del petróleo no renovables. Además, las mezclas que comprenden propilenglicol y un 2-amino-1-propanol pueden tener diversos usos en determinados procesos industriales y en productos comerciales.

La producción industrial de sustancias químicas puede verse motivada por intereses económicos. La producción a escala industrial de determinadas sustancias químicas requiere operaciones en plantas de gran tamaño, a menudo con aparatos y reactores dedicados a la producción de un producto químico específico. La reducción de la

infraestructura industrial necesaria para la producción de diversas sustancias químicas puede dar como resultado una ventaja económica para la empresa. Por ejemplo, si una compañía pudiera usar instalaciones con una infraestructura específica para la producción de múltiples productos químicos finales, podrían obtenerse diversas ventajas económicas.

Por lo tanto, siguen siendo necesarios procesos para producir un producto que comprende un aminoalcohol y propilenglicol a partir de materias primas económicas y renovables como, por ejemplo, glicerol, de un modo rentable, lo que también puede reducir o eliminar la producción de cantidades sustanciales de subproductos no deseados.

Sumario de la invención La presente invención es según se define en las reivindicaciones.

Las realizaciones de la presente descripción generalmente se refieren a un proceso para la producción simultánea de un aminoalcohol y propilenglicol a partir de una fuente de glicerol.

En una realización ilustrativa, los procesos de la presente descripción generalmente se refieren a un proceso para convertir glicerol en una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un producto de tipo aminoalcohol. El proceso comprende la reacción de glicerol con un catalizador metálico para obtener hidroxiacetona y hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de tipo amina y un agente reductor para obtener una mezcla de productos que comprende propilenglicol y el producto de tipo aminoalcohol.

En otra realización ilustrativa, los procesos de la presente descripción se refieren en general a un proceso para convertir glicerol en una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un 2-amino-1-propanol. El proceso comprende la reacción de glicerol con un catalizador metálico en un primer reactor para obtener hidroxiacetona y hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de tipo amina y un agente reductor para obtener una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un 2-amino-1-propanol. Según los procesos, la reacción de la hidroxiacetona comprende: reducir una primera parte de la hidroxiacetona en un reactor con el agente reductor para producir el propilenglicol en la mezcla de productos y hacer reaccionar una segunda parte de la hidroxiacetona en el reactor con el compuesto de tipo amina para producir un aducto y reducir el aducto con el agente reductor en el reactor para producir el 2-amino-1-propanol en la mezcla de productos.

En otra realización ilustrativa, los procesos de la presente descripción se refieren en general a un proceso para transformar el glicerol en una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un compuesto de tipo aminoalcohol que tiene la fórmula:

HO

N R1

R2.

El proceso comprende la reacción de glicerol con un catalizador metálico en un primer reactor para obtener hidroxiacetona y hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de tipo amina y un agente reductor para obtener una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un compuesto de tipo aminoalcohol. Según los procesos, la reacción de la hidroxiacetona comprende: reducir una primera parte de la hidroxiacetona en un reactor con el agente reductor para producir el propilenglicol en la mezcla de productos y hacer reaccionar una segunda parte de la hidroxiacetona en el reactor con el compuesto de tipo amina para producir un aducto y reducir el aducto con el agente reductor... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para transformar glicerol en una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un producto de tipo aminoalcohol, caracterizado por que el proceso comprende:

-hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico a una temperatura que está en el intervalo de 160°C 5 a 300°C, para obtener hidroxiacetona; y

-hacer reaccionar la hidroxiacetona con una mezcla de un agente reductor y un compuesto de tipo amina, en donde el agente reductor comprende hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenación seleccionado del grupo que consiste en níquel, níquel RANEY®, níquel RANEY® dopado con otros metales de transición, óxido de níquel, y combinaciones de cualquiera de los mismos, a una temperatura

que está en el intervalo de 20°C a 250°C, para obtener una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un producto de tipo aminoalcohol;

en donde la reacción de la hidroxiacetona se produce en un reactor y comprende reducir una primera parte de la hidroxiacetona en el reactor con el agente reductor para producir el propilenglicol en la mezcla de productos, y hacer reaccionar una segunda parte de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina para producir un aducto y reducir el aducto con el agente reductor en el reactor para producir el producto de tipo aminoalcohol en la mezcla de productos.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que el catalizador metálico se selecciona del grupo que consiste en cobre, cromo, níquel, cinc, cobalto, manganeso, silicio, aluminio, cromito de cobre, cobre cinc, óxidos de los mismos, y combinaciones de cualquiera de los mismos.

3. El proceso de la reivindicación 1 ó 2, en el que el compuesto de tipo amina se selecciona del grupo que consiste en amoniaco, hidróxido amónico, hidroxilamina, aminas primarias, aminas secundarias, alcanolaminas y combinaciones de cualquiera de los mismos.

4. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además separar, al menos, uno de entre el propilenglicol y el producto de tipo aminoalcohol de la mezcla de productos, preferiblemente en donde al menos uno de entre el propilenglicol y el producto de tipo aminoalcohol en la mezcla de productos se separan mediante un proceso seleccionado del grupo consistente en destilación en equilibrio de la mezcla de productos, destilación fraccionada de la mezcla de productos, solidificación por enfriamiento lento de la mezcla de productos, hacer pasar la mezcla de productos a través de una resina ácida, y combinaciones de cualquiera de los mismos.

5. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde una relación del propilenglicol y del producto de tipo aminoalcohol en la mezcla de productos se determina mediante un factor seleccionado del grupo que consiste en una velocidad de reacción de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina; una velocidad de reacción de la hidroxiacetona con el agente reductor; una temperatura de la reacción de la hidroxiacetona con el agente reductor o con el compuesto de tipo amina; una presión parcial del compuesto de tipo amina; una reactividad del agente reductor; una transferencia de masa de los reactivos en un reactor; una relación molar del compuesto de tipo amina y del agente reductor; una relación molar de hidroxiacetona al compuesto de tipo amina; un tiempo de residencia de los reactivos en un reactor; y combinaciones de cualquiera de los mismos.

6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción del glicerol con el catalizador

metálico para obtener hidroxiacetona y hacer reaccionar la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina y con el agente reductor tiene lugar en un reactor seleccionado del grupo que consiste en un reactor en discontinuo, un reactor de tanque con agitación, un reactor en semicontinuo, un reactor en continuo, un reactor de tanque con agitación en continuo, un reactor de suspensión acuosa, un reactor de lecho fijo, un reactor tubular, un reactor de columna, un reactor de lecho compactado, un reactor de lecho fluidizado, un reactor de 45 lecho con flujo descendente, un reactor de membrana, un reactor de placa y marco, un reactor de tipo Carberr y , un aparato de destilación reactiva, y combinaciones de cualquiera de los mismos, preferiblemente, el reactor es un reactor de lecho con flujo descendente.

7. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la reacción del glicerol con el catalizador metálico para obtener hidroxiacetona se produce en un primer reactor, y la reacción de la hidroxiacetona con el 50 compuesto de tipo amina y con el agente reductor se produce en un segundo reactor, en donde el primer reactor y el segundo reactor son seleccionados, independientemente entre sí, del grupo que consiste en un reactor en discontinuo, un reactor de tanque con agitación, un reactor en semicontinuo, un reactor en continuo, un reactor de tanque con agitación en continuo, un reactor de suspensión acuosa, un reactor de lecho fijo, un reactor tubular, un reactor de columna, un reactor de lecho compactado, un reactor de lecho fluidizado, un 55 reactor de lecho con flujo descendente, un reactor de membrana, un reactor de placa y marco, un reactor de tipo Carberr y , un reactor de flujo pistón, un aparato de destilación reactiva, y combinaciones de cualquiera de los mismos, preferiblemente en donde al menos uno de entre el primer reactor y el segundo reactor es un reactor de lecho con flujo descendente.

8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina y con el agente reductor además comprende añadir un catalizador ácido.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidrógeno tiene una presión parcial que está en el intervalo de 0, 1 MPa a 35 MPa (de 1 bar a 350 bar) .

10. Un proceso para transformar glicerol en una mezcla de productos según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende propilenglicol y un 2-amino-1-propanol que comprende:

- hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico en un primer reactor para obtener hidroxiacetona; y

-hacer reaccionar la hidroxiacetona con una mezcla de un agente reductor y un compuesto de tipo amina, donde el agente reductor comprende hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenación

seleccionado del grupo que consiste en níquel, níquel RANEY®, níquel RANEY® dopado con otros metales de transición, óxido de níquel, y combinaciones de cualquiera de los mismos, para obtener una mezcla de productos que comprende propilenglicol y 2-amino-1-propanol,

en donde la reacción de la hidroxiacetona comprende:

reducir una primera parte de la hidroxiacetona en un reactor con el agente reductor para producir el

propilenglicol en la mezcla de productos; y hacer reaccionar una segunda parte de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina para producir un aducto y reducir el aducto con el agente reductor en el reactor para producir el 2-amino-1-propanol en la mezcla de productos.

11. El proceso de la reivindicación 10, en el que la reacción de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina y

con el agente reductor tiene lugar en el primer reactor, preferiblemente un reactor de lecho con flujo 20 descendente.

12. El proceso de la reivindicación 10, en el que la reacción de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina y con el agente reductor se produce en un segundo reactor, preferiblemente en el que al menos uno de entre el primer reactor y el segundo reactor es un reactor de lecho con flujo descendente.

13. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde una relación del propilenglicol y del 2

amino-1-propanol en la mezcla de productos se determina mediante un factor seleccionado del grupo que consiste en una velocidad de reacción de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina; una velocidad de reacción de la hidroxiacetona con el agente reductor; una temperatura de la reacción de la hidroxiacetona con el agente reductor o con el compuesto de tipo amina; una presión parcial del compuesto de tipo amina; una reactividad del agente reductor; una transferencia de masa de los reactivos en un reactor; una relación molar

del compuesto de tipo amina y del agente reductor; una relación molar de hidroxiacetona al compuesto de tipo amina; un tiempo de residencia de los reactivos en un reactor; y combinaciones de cualquiera de los mismos.

14. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, para transformar glicerol en una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un producto de tipo aminoalcohol que tiene la fórmula;

HO

N

comprendiendo el proceso:

-hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico en un primer reactor, preferiblemente un reactor de lecho con flujo descendente, para obtener hidroxiacetona; y

-hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de tipo amina y con el agente reductor para obtener una mezcla de productos que comprende propilenglicol y un producto de tipo aminoalcohol,

en donde la reacción de la hidroxiacetona comprende:

reducir una primera parte de la hidroxiacetona en un reactor con el agente reductor para producir el propilenglicol en la mezcla de productos; y hacer reaccionar una segunda parte de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina para producir un aducto y

reducir el aducto con el agente reductor en el reactor para producir el producto de tipo aminoalcohol en la 45 mezcla de productos, en donde el agente reductor comprende hidrógeno y un catalizador de hidrogenación seleccionado del grupo que consiste en níquel, níquel RANEY®, níquel RANEY® dopado con otros metales de transición, óxido de níquel, y combinaciones de cualquiera de los mismos, y en el que R1 y R2 del producto de tipo aminoalcohol son independientes entre sí y se seleccionan del grupo que

consiste en H, alquilo C1-C20, cicloalquilo C3-C20, hidroxialquilo C1-C20, arilo, alquil-arilo C7-C20, aril-alquilo

C7-C20, o R1 y R2 se unen al nitrógeno para formar un anillo heterocíclico que tiene de 5 a 7 átomos en el

anillo.

15. El proceso de la reivindicación 14, en donde una relación del propilenglicol y del producto de tipo aminoalcohol

5 en la mezcla de productos se determina mediante un factor seleccionado del grupo que consiste en una

velocidad de reacción de la hidroxiacetona con el compuesto de tipo amina; una velocidad de reacción de la

hidroxiacetona con el agente reductor; una temperatura de la reacción de la hidroxiacetona; una presión parcial

del compuesto de tipo amina; una reactividad del agente reductor; una transferencia de masa de los reactivos

en un reactor; una relación molar del compuesto de tipo amina y del agente reductor; una elación molar de

10 hidroxiacetona al compuesto de tipo amina; un tiempo de residencia de los reactivos en un reactor; y

combinaciones de cualquiera de los mismos.