Procedimiento para la preparación de terc-butanol.

Procedimiento para la preparación de terc-butanol (TBA) mediante reacción de una mezcla que presenta agua,

TBA y una mezcla de hidrocarburos con contenido en isobuteno, en un catalizador ácido en una cascada dereactores que presenta al menos dos reactores, a 30 hasta 120ºC, y subsiguiente separación por destilación de loshidrocarburos que no han reaccionado, caracterizado porque a partir de la cantidad descargada del reactor de almenos un reactor, que no es el último de la cascada de reactores, se separa una parte del TBA antes de que lacantidad descargada del reactor empobrecida en TBA sea conducida al siguiente reactor.

Procedimiento para la preparación de terc-butanol

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de terc-butanol (TBA) mediante reacción de mezclas de hidrocarburos con contenido en isobuteno con agua en catalizadores sólidos de carácter ácido en varios reactores, el que para el aumento de la conversión se separa, antes del último reactor, una parte del TBA presente en la mezcla de reacción.

El terc-butanol (TBA) es un importante producto preparado a gran escala y se utiliza como disolvente y como producto intermedio para la preparación de éster metílico del ácido metacrílico. Es precursor para la preparación de peróxidos tales como peroxicetales, perésteres o peróxidos de dialquilo con al menos un grupo butilo terciario. Estos compuestos se emplean como agentes oxidantes y como iniciadores de reacciones en los radicales tales como, por ejemplo, la polimerización de olefinas o la reticulación de materiales sintéticos. Como etapa intermedia, el terc-butanol sirve para la obtención de isobuteno puro a partir de mezclas de isobuteno. Además de ello, es un reactivo para la introducción de grupos butilo terciarios. Sus sales de metales alcalinos son bases fuertes que encuentran aplicación en muchas síntesis.

El butanol terciario puede obtenerse mediante reacción de adición, catalizada en condiciones ácidas, de agua a isobuteno. Mezclas de isobuteno técnicas contienen a menudo también otras olefinas tales como, p. ej., 2-butenos. Procedimientos técnicos aplican, por lo tanto, condiciones en las que se hidrata casi exclusivamente el isobuteno, pero no las otras olefinas, y se suprimen casi por completo reacciones secundarias tales como la homo- o heterooligomerización de las olefinas. Procesos de este tipo trabajan habitualmente en fase líquida y pueden dividirse en dos grupos: a) procedimientos en los que la reacción tiene lugar en una disolución acuosa de catalizador, y b) procesos catalíticos heterogéneos en los que se emplean catalizadores sólidos, insolubles en la fase de reacción.

La hidratación de isobuteno para formar terc-butanol con ayuda de catalizadores de carácter ácido, sólidos, pero no solubles en los precursores ni en los productos, tiene la ventaja de que la mezcla de reacción está exenta de ácidos y puede ser elaborada sin pérdidas mediante retro-disociación o mediante otras reacciones secundarias para formar terc-butanol. La reacción discurre en la superficie del catalizador. Con el fin de que tenga lugar una reacción, los dos participantes en la reacción deben encontrarse al mismo tiempo en el lugar activo del catalizador. Esto se dificulta debido a que el agua e isobuteno o bien una mezcla de hidrocarburos con contenido en isobuteno no son miscibles entre sí. Con el fin de obtener conversiones aceptables se utilizan solventes que posibilitan una mezcla homogénea a base de agua y mezcla de partida de isobuteno.

En el documento DE 30 31 702 A1 se describe al metanol para este fin como disolvente, tanto para el agua como también para isobuteno o bien para una mezcla de hidrocarburos con contenido en isobuteno. En calidad de productos se obtienen uno junto a otro terc-butanol y metil-terc-butil-éter.

En el documento EP 0 010 993 A1 se emplean ácidos carboxílicos alifáticos con 1 a 6 átomos de C en calidad de disolventes para los dos precursores. En tal caso, en calidad de productos secundarios se forman los ésteres butílicos terciarios de estos ácidos. Estos deben hidrolizarse para formar terc-butanol y ácidos carboxílicos.

En el documento DE 30 31 702 A1 se emplean sulfolanos y en el documento US 4 327 231 se emplean alcoholes polivalentes del tipo neo tales como, por ejemplo, neopentilglicol. Estos disolventes deben separarse del tercbutanol. Además de ello, existe el riesgo de que el disolvente utilizado sea descompuesto durante un funcionamiento permanente de una instalación de este tipo.

Con el fin de evitar estos inconvenientes, en algunos procedimientos se emplea el producto objetivo, TBA, como solubilizante. Procedimientos de este tipo se describen, por ejemplo, en el documento WO 99/33775 o DE 30 25

262. En tal caso, se hace reaccionar una mezcla a base de una fracción hidrocarbonada que contiene isobuteno, TBA y agua en una cascada de reactores en catalizadores ácidos dispuestos en un lecho fijo. El primer reactor se hace funcionar, la mayoría de las veces, en un modo en bucle, y los otros en un paso recto. Delante de cada reactor puede aportarse dosificadamente agua de reacción. La cantidad descargada del último reactor se separa por destilación en una mezcla de hidrocarburos con el isobuteno que no ha reaccionado y TBA bruto. Una parte del TBA bruto se devuelve al primer reactor. La otra parte puede aprovecharse como tal o elaborarse para formar TBA y/o un azeótropo de TBA/agua.

En el caso de estos procedimientos, el contenido en TBA aumenta de reactor a reactor en virtud del avance de la reacción y disminuye el contenido en isobuteno. La composición de la mezcla de reacción se aproxima en este caso con una velocidad decreciente al equilibrio termodinámico entre agua, isobuteno y TBA, de modo que no puede alcanzarse ninguna conversión completa. Partiendo de corrientes de isobuteno técnicas, por ejemplo producto refinado I, se alcanzan sólo conversiones de aprox. 82%.

En la solicitud DE 102 60 991, todavía no divulgada, se describe un procedimiento para la preparación de TBA en el que se emplea una destilación reactiva relativamente compleja.

Con estos antecedentes, existía la misión de mejorar la rentabilidad del procedimiento para la preparación de TBA.

Sorprendentemente, se ha encontrado ahora que se pueden aumentar las conversiones de isobuteno en TBA y, por consiguiente, se puede mejorar también la rentabilidad si el procedimiento se lleva a cabo en al menos dos reactores conectados en serie, en el que a partir de la cantidad descargada de la reacción del penúltimo reactor se separa una parte del TBA antes de que éste sea alimentado al último reactor.

Por consiguiente, objeto de la invención es un procedimiento para la preparación de terc-butanol (TBA) mediante reacción de una mezcla que presenta agua, TBA y una mezcla de hidrocarburos con contenido en isobuteno, en un catalizador ácido en una cascada de reactores que presenta al menos dos reactores, a 30 hasta 120ºC, y subsiguiente separación por destilación de los hidrocarburos que no han reaccionado, el cual se caracteriza porque a partir de la cantidad descargada del reactor de al menos un reactor, que no es el último de la cascada de reactores, se separa una parte del TBA, antes de que el resto remanente de la cantidad descargada del reactor empobrecida en TBA sea conducida al siguiente reactor.

En procedimientos técnicos para la preparación de TBA, en virtud del avance de la reacción, en la mezcla de reacción la concentración de isobuteno desciende de reactor a reactor y aumenta la concentración de TBA. Con la velocidad decreciente de reactor a reactor, la composición de la mezcla de reacción se aproxima al equilibrio termodinámico entre isobuteno, agua y TBA. Con el fin de aumentar la velocidad de reacción y, por consiguiente, el rendimiento espacio – tiempo y de alcanzar una mayor conversión del isobuteno, en el procedimiento de acuerdo con la invención se aumenta la concentración del isobuteno y se reduce la concentración de TBA. Esto sucede debido a que se separa una parte del TBA procedente de la cantidad descargada de la reacción de un reactor y la mezcla de reacción empobrecida en TBA se alimenta al siguiente reactor, preferiblemente al último. El procedimiento de acuerdo con la invención tiene la ventaja de que se alcanzan conversiones claramente superiores en comparación con procedimientos habituales. Debido a las elevadas conversiones, el procedimiento se hace, además, más rentable. Una ventaja muy particular puede conseguirse si para el empobrecimiento de la cantidad descargada del reactor de TBA, éste es introducido, en su totalidad o en parte, en la columna de TBA bruto, y esto se aprovecha para el empobrecimiento en TBA, en donde una parte del producto de cabeza de la columna de TBA bruto es conducida en forma de una corriente de producto bruto empobrecida en TBA y, eventualmente, una parte del sumidero de la columna es conducida al siguiente reactor. En este modo de proceder puede renunciarse a una columna adicional para el empobrecimiento en TBA de la cantidad descargada del reactor del no último reactor de la cascada de reactores. De esta manera, se pueden reducir los costes de inversión y, con ello, aumentar la rentabilidad.

El procedimiento de acuerdo con la invención se describe en lo que sigue. Si en el texto que sigue se indican intervalos... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de terc-butanol (TBA) mediante reacción de una mezcla que presenta agua, TBA y una mezcla de hidrocarburos con contenido en isobuteno, en un catalizador ácido en una cascada de reactores que presenta al menos dos reactores, a 30 hasta 120ºC, y subsiguiente separación por destilación de los hidrocarburos que no han reaccionado, caracterizado porque a partir de la cantidad descargada del reactor de al menos un reactor, que no es el último de la cascada de reactores, se separa una parte del TBA antes de que la cantidad descargada del reactor empobrecida en TBA sea conducida al siguiente reactor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la separación de una parte del TBA a partir de la cantidad descargada de la reacción del reactor, que no es el último de la cascada de reactores, tiene lugar mediante destilación o rectificación, en donde la corriente de producto empobrecida en TBA es conducida al siguiente reactor, y la corriente de producto enriquecida en TBA es alimentada junto la cantidad descargada del siguiente reactor a una columna para el tratamiento de TBA bruto (columna de TBA bruto) .

1.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la separación de una parte del TBA tiene lugar mediante evaporación instantánea/sencilla o destilación sencilla.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad descargada del reactor, que no es el

último de la cascada de reactores, es alimentada, en su totalidad o en parte, junto con la cantidad descargada del último reactor a una columna para la separación de TBA bruto (columna de TBA bruto) , y porque una parte del producto de cabeza y una parte del producto de sumidero de la columna de TBA bruto son alimentadas al último reactor.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la separación del TBA tiene lugar de manera que el producto empobrecido en TBA, que es conducido al siguiente o último reactor, presenta un contenido en TBA de 10 a 50% en masa.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la separación del TBA tiene lugar

a partir de una cantidad descargada del reactor de al menos un reactor, que no es el último de la cascada de reactores, y que presenta un contenido en isobuteno menor que 15% en masa.