Procedimiento para la preparación de trimetilhexametilendiamina.

Procedimiento para la preparación de la trimetilhexametilendiamina mediante una hidrogenación aminante deunas mezclas que contienen el trimetilhexametilendinitrilo en presencia de por lo menos amoníaco e hidrógeno,

encuyo caso se utiliza un catalizador de hidrogenación conformado del tipo de Raney, que se había producido deacuerdo con un procedimiento de producción que comprende las siguientes etapas:

1) producción de la fase precursora de catalizador mediante una aplicación de una aleación pulverulentaconstituida sobre la base de cobalto/níquel/aluminio sobre un material de soporte, estando contenidas/oscomo soportes alúmina, sílice, unas mezclas de sílice y alúmina, magnesia, óxido de zinc, dióxido de titanio,dióxido de zirconio, unas mezclas de estos óxidos, unos materiales cerámicos, unos cuerpos moldeados abase de metales, unas bolas de vidrio, carbón activo, carburo de silicio, carbonato de calcio y sulfato debario, y siendo aplicada la aleación pulverulenta mediante una aplicación por atomización sobre el materialde soporte,

2) desecación y calcinación de los cuerpos moldeados obtenidos en la etapa 1),

3) activación de los cuerpos moldeados obtenidos en la etapa 1) o 2) mediante un ácido y/o una lejía.

Procedimiento para la preparación de trimetilhexametilendiamina El invento se refiere a un procedimiento mejorado para a la preparación de la trimetilhexametilendiamina, denominada seguidamente de modo abreviado TMD, por hidrogenación del trimetilhexametilendinitrilo, denominado seguidamente de modo abreviado TMN, en presencia de un catalizador de hidrogenación conformado según Raney.

La TMD encuentra utilización como agente endurecedor de resinas epoxídicas, como un componente amínico en poliamidas, así como en calidad de un componente de partida para obtener el trimetilhexametilendiisocianato, que por su parte es de nuevo un componente de partida para sistemas de poliuretanos. La TMD se prepara a escala industrial de manera preferida por hidrogenación del TMN:

Condicionado por el proceso de preparación del TMN, en la hidrogenación se emplea una mezcla de los 2, 4, 4-y 2, 2, 4-trimetilhexametilendinitrilos (aproximadamente 60:40) . Por hidrogenación se obtiene una correspondiente mezcla de isómeros a base de las 2, 4, 4- y 2, 2.4-trimetilhexametilendiaminas.

Unas esenciales reacciones secundarias son la formación de trimetilciclopentildiamina y de trimetilazacicloheptano trimetilciclopentildiamina trimetilazacicloheptano En comparación con la conversión química afín del adiponitrilo en la hexametilendiamina, la hidrogenación del TMN para dar la TMD es manifiestamente más exigente, puesto que por medio de los sustituyentes metilo se favorece la formación de anillos, que conduce a los productos secundarios descritos. Esto ha de ser atribuido, por una parte, a una hidrogenación dificultada de los grupos nitrilo mediante el impedimento estérico de los sustituyentes metilo, con lo que se aumenta la velocidad relativa de la formación de productos secundarios. Por otra parte, los sustituyentes metilo estabilizan a los compuestos intermedios polares, que aparecen según el mecanismo de la ciclización de Thorpe-Ziegler en el caso de la formación de anillos a partir de dinitrilos:

Así, en el documento de patente alemana DE 15 18 345 se menciona el hecho de que, mediando una utilización de un catalizador de níquel Raney, en el caso de la hidrogenación de adiponitrilo se obtiene el producto diana hexametilendiamina en unos rendimientos mayores que 90 %, al contrario de lo cual, en condiciones idénticas de reacción, en el caso de la conversión química del TMN resulta solamente un rendimiento de la TMD de aproximadamente 15 %. Unos catalizadores metálicos activados son conocidos en la tecnología química como catalizadores de Raney. Ellos se emplean predominantemente como catalizadores en forma de polvos en el caso de un gran número de reacciones de hidrogenación. Los catalizadores de Raney se producen a partir de una aleación del metal activo catalíticamente y de un componente de la aleación que es soluble en álcalis. Como componente activo catalíticamente pasan a emplearse principalmente níquel, cobalto, cobre y hierro. Como componente de aleación extraíble por lixiviación encuentra utilización predominantemente aluminio, pero también son apropiados zinc y silicio. La denominada aleación de Raney es de manera usual molida finamente, y a continuación el componente extraíble por lixiviación es eliminado total o parcialmente por lixiviación con unos álcalis, tales como p.ej. una lejía de sosa (= una solución de hidróxido de sodio) . Los catalizadores en forma de polvos tienen la desventaja de que ellos se pueden emplear solamente en procedimientos discontinuos (en inglés batch) . Se han descrito por lo tanto diferentes procedimientos, que hacen posible la producción de catalizadores metálicos de lecho sólido activados. Tales catalizadores de lecho sólido según Raney son especialmente apropiados para la preparación a gran escala técnica de la TMD, puesto que ellos hacen posible una realización continua del proceso.

En los documentos DE 43 45 265 y DE 43 35 360 se describen unos catalizadores de Raney conformados, constituidos sobre la base de Ni, Co, Cu y Fe, que son apropiados para la hidrogenación de compuestos orgánicos. La desventaja de los catalizadores se encuentra en el hecho de que a estos catalizadores se les tiene que añadir un polvo metálico como agente aglutinante, y el polvo metálico añadido es poco activo catalíticamente en comparación con el metal de Raney.

En el documento EP 880 996 se describe la producción de catalizadores de Raney conformados, que se producen sin la adición de agentes aglutinantes metálicos y se pueden emplear para la hidrogenación de nitrilos. Para la producción de estos catalizadores, una aleación de aluminio y de otro metal presente en forma de polvo se mezcla con un polímero de alto peso molecular así como eventualmente con unos promotores, y a continuación se conforma, p.ej. por extrusión, para dar cuerpos moldeados. Los cuerpos moldeados se calcinan a continuación a unas temperaturas hasta de 850 ºC. El tratamiento térmico conduce a la descomposición controlada del polímero y a la formación de un catalizador de lecho sólido que tiene una suficiente estabilidad mecánica. A continuación, se efectúa la activación mediante una extracción por lixiviación del aluminio mediante una lejía de sosa. Es desventajoso en este procedimiento el hecho de que una gran parte de la aleación de aluminio y otro metal, que se ha empleado, permanece sin aprovechar puesto que la extracción por lixiviación del aluminio y por consiguiente la activación del catalizador, se efectúan solamente en la cáscara (envoltura) externa del cuerpo moldeado. El núcleo del catalizador se compone por lo demás a base de la aleación de aluminio y de otro metal que se ha empleado, y es inactivo catalíticamente, de manera tal que una parte considerable de las aleaciones relativamente caras permanece sin aprovechar y solamente sirve como un soporte para la capa activada de metal de Raney.

Se consigue un aprovechamiento optimizado de la aleación de un metal de Raney que se emplea, cuando pasan a emplearse unos catalizadores del lecho sólido de Raney, que se presentan en forma de cuerpos huecos, tal como ellos se pueden obtener según la enseñanza del documento de patente europea EP 1 068 900. Para la producción de los catalizadores, una mezcla de la aleación deseada, de un agente aglutinante orgánico y facultativamente de un agente aglutinante inorgánico se atomiza uniformemente a través de un lecho fluido constituido a base de bolas de poliestireno, en donde ella reviste a las bolas. Las bolas revestidas son calcinadas entonces a unas temperaturas comprendidas entre 450 y 1.000 ºC, con el fin de separar por combustión el poliestireno y sinterizar conjuntamente el metal, con el fin de hacer más estable a la forma hueca. Después de la calcinación, el catalizador es activado mediante una lejía de sosa. Los catalizadores son apropiados para la hidrogenación, la deshidrogenación, la hidratación y la isomerización de compuestos orgánicos. La ventaja especial de este tipo de catalizadores se encuentra en el hecho de que una gran parte de la aleación empleada es activa catalíticamente después de la activación, y por consiguiente la actividad del catalizador, referida a la masa empleada de la aleación, es especialmente alta. La existencia de inventario de una aleación relativamente cara en el reactor se puede con ello reducir al mínimo.

Es desventajoso en los catalizadores descritos en el documento EP 1 068 900 el proceso de producción comparativamente costoso. Una fase especialmente crítica del proceso de producción es el período de tiempo que transcurre entre la eliminación por combustión de las bolas de Styropor y la formación de una cáscara estable. Además de ello, los catalizadores, a causa de su estructura de cuerpos huecos, poseen una menor resistencia a la rotura que los catalizadores que tienen un núcleo macizo. Además, los catalizadores poseen una densidad aparente relativamente pequeña de solamente 0, 3 a 1, 3 g/ml, lo cual restringe su uso en reactores de lecho sólido, que son atravesados desde abajo hacia arriba por la corriente de un líquido, puesto que las partículas del catalizador pueden ser puestas en movimiento con facilidad por el medio circulante, con lo cual se refuerza la desactivación causada mediante una abrasión mecánica.

El documento de solicitud de patente internacional WO 2005/039766A describe la utilización de una irradiación con rayos IR (infrarrojos) , rayos IR en la región próxima, visible y rayos UV (ultravioletas) para la producción de unos catalizadores en forma de cuerpos huecos activados.

Una misión del presente invento es la de desarrollar un procedimiento para la preparación de la TMD a partir del TMN, en el que se empleen unos catalizadores de hidrogenación según... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de la trimetilhexametilendiamina mediante una hidrogenación aminante de unas mezclas que contienen el trimetilhexametilendinitrilo en presencia de por lo menos amoníaco e hidrógeno, en cuyo caso se utiliza un catalizador de hidrogenación conformado del tipo de Raney, que se había producido de acuerdo con un procedimiento de producción que comprende las siguientes etapas: 1) producción de la fase precursora de catalizador mediante una aplicación de una aleación pulverulenta constituida sobre la base de cobalto/níquel/aluminio sobre un material de soporte, estando contenidas/os como soportes alúmina, sílice, unas mezclas de sílice y alúmina, magnesia, óxido de zinc, dióxido de titanio, dióxido de zirconio, unas mezclas de estos óxidos, unos materiales cerámicos, unos cuerpos moldeados a base de metales, unas bolas de vidrio, carbón activo, carburo de silicio, carbonato de calcio y sulfato de bario, y siendo aplicada la aleación pulverulenta mediante una aplicación por atomización sobre el material de soporte,

2) desecación y calcinación de los cuerpos moldeados obtenidos en la etapa 1) , 3) activación de los cuerpos moldeados obtenidos en la etapa 1) o 2) mediante un ácido y/o una lejía.

2. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la aleación pulverulenta contiene unos agentes aglutinantes inorgánicos y/u orgánicos y/o unos promotores, y/o unos ácidos y/o unas bases.

3. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la aleación pulverulenta contiene unos metales dopantes.

4. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que como promotores y metales dopantes están contenidos unos compuestos de los siguientes Grupos del Sistema Periódico de los Elementos: IIa, IIIb, IVb, Vb, VIb, VIIb, VIII, Ib, IIb, IIIa, IVa y/o Va.

5. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que están contenidos unos promotores escogidos entre magnesio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, vanadio, tántalo, titanio, cerio, wolframio, renio, platino, paladio, rutenio, níquel, cobre, plata, oro y/o molibdeno.

6. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que están contenidos unos soportes constituidos sobre la base de aluminio, sílice y unas mezclas de alúmina y sílice.

7. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que como agentes aglutinantes inorgánicos están contenidos unos polvos metálicos y/o polvos orgánicos.

8. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que como agente aglutinante orgánico está contenido un poli (alcohol vinílico) .

9. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tamaño de partículas de la aleación pulverulenta está situado en el intervalo comprendido entre 1 y 200 μm.

10. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, el catalizador activado en la etapa 3) es modificado adicionalmente.

11. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la aleación pulverulenta es aplicada mediante una aplicación por atomización a partir de una suspensión líquida.

12. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, el catalizador es acondicionado con amoníaco antes de la hidrogenación.

13. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que 4) el catalizador activado en la etapa 3) es modificado adicionalmente mediante una aplicación de metales y/o de sales metálicas y/o de ácidos o respectivamente de bases, y/o por tratamiento en una atmósfera reductora u

oxidante.

14. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se procede de un modo discontinuo o continuo en una o múltiples etapas.

15. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la hidrogenación se lleva a cabo de un modo continuo en unos reactores de lecho sólido que se hacen funcionar en un modo de funcionamiento de corrimiento o de sumidero.

16. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la hidrogenación se lleva a cabo a unas temperaturas comprendidas entre 20 y 150 ºC, de manera preferida entre 40 y 130 ºC y a unas presiones de 0, 3 a 50 MPa, de manera preferida de 5 a 30 MPa.