Procedimiento para la preparación de la 3-aminometil-3,5,5-trimetil-ciclohexilamina.

Procedimiento para la preparación de la isoforonadiamina mediante una hidrogenación aminante del isoforonanitrilo o de la isoforonanitriloimina o de unas mezclas que contienen estos compuestos en presencia de por lo menos amoníaco e hidrógeno,

en el que se utiliza un catalizador de hidrogenación del tipo de Raney conformado, que había sido producido de acuerdo con un procedimiento de producción que comprende las siguientes etapas:

1) producción del precursor de catalizador por aplicación de una aleación pulverulenta sobre un material de soporte, estando compuesta la aleación por lo menos a base de un metal activo, y de un segundo componente de aleación extraíble por lixiviación, que se escoge entre aluminio, silicio o zinc,

2) desecación y calcinación opcionales de los cuerpos moldeados que se han obtenido en la etapa 1),

3) activación de los cuerpos moldeados que se han obtenido en la etapa 1) o 2) mediante un ácido y/o una lejía con la condición de que el catalizador no ha de comprender ningún polvo metálico inorgánico.

Procedimiento para la preparación de la 3-aminometil-3,5,5-trimetil-ciclohexilamina

El invento se refiere a un procedimiento mejorado para la preparación de la 3-aminometil-3,5,5-trimetil- ciclohexilamina, que en lo sucesivo se denominará isoforonadiamina o abreviadamente IPD, mediante una hidrogenación aminante de la 3-ciano-3,5,5-trimetil-ciclohexanona, que en lo sucesivo se denominará isoforonanitrilo o abreviadamente IPN, en presencia de un catalizador de hidrogenación conformado según Raney.

De manera preferida, el invento comprende una primera etapa para la reacción por lo menos parcial del IPN con amoniaco para formar la isoforonanitriloimina y una segunda etapa para la hidrogenación aminante de la mezcla de reacción en presencia de un catalizador de lecho fijo según Raney.

La IPD encuentra utilización como agente endurecedor de resinas epoxídicas, como componente amínico en poliamidas, al igual que como componente de partida para preparar el isoforonadiisocianato, que a su vez es de nuevo un componente de partida para preparar sistemas de poliuretanos. La IPD se prepara a escala industrial de manera preferida a partir del IPN, que de un modo conocido se puede obtener mediante la reacción por adición de ácido cianhídrico con isoforona (véanse p.ej. los documentos de patentes alemanas DE 12 4 854B1 y DE 39 42 371).

Ciertos catalizadores metálicos activados son conocidos en la técnica química como catalizadores de Raney. Ellos se emplean predominantemente como catalizadores en polvo 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 aleación que es soluble en álcalis. Como componentes activos catalíticamente pasan a emplearse principalmente níquel, cobalto, cobre y hierro. Para la preparación de la IPD a partir del IPN se prefieren con frecuencia unos catalizadores de cobalto y rutenio, puesto que ellos tienen una alta selectividad en lo que se refiere a la formación de la deseada diamina primaria. Como componente de aleación extraíble por lixiviación encuentra utilización predominantemente el aluminio, pero también son apropiados el zinc y el silicio. La denominada aleación de Raney usualmente se muele finamente y a continuación el componente extraíble por lixiviación se elimina total o parcialmente mediante una extracción por lixiviación con unos álcalis, tales como p.ej. una lejía de sosa.

Los catalizadores en polvo tienen la desventaja de que ellos se pueden emplear solamente en procedimientos discontinuos (por tandas, en inglés batch). Por lo tanto, se han descrito diferentes procedimientos que hacen posible la producción de unos catalizadores metálicos de lecho fijo activados. Tales catalizadores de lecho fijo según Raney son especialmente apropiados para la preparación a gran escala técnica de la IPD, puesto que ellos hacen posible una realización continua del proceso.

En el documento de patente DE 19 54 191 se describe un procedimiento de dos etapas para la preparación de la isoforonadiamina. En este proceso, en la primera etapa de reacción el isoforonanitrilo se transforma en la correspondiente imina mediante una reacción con amoniaco en presencia de un catalizador de iminación. En la segunda etapa de reacción, la hidrogenación para dar la isoforonadiamina se efectúa en presencia de un catalizador de Raney conformado que está constituido sobre la base de cobalto, como se puede obtener según los documentos DE 43 45 265 y DE 43 35 36. La desventaja del procedimiento consiste en que al catalizador se le tiene que añadir cobalto metálico como agente aglutinante. El cobalto añadido es poco activo catalíticamente en comparación con el cobalto según Raney y conduce a unos altos costos de los catalizadores a causa del alto precio para el cobalto en comparación con unos catalizadores, que se contentan sin cobalto metálico como agente aglutinante.

En el documento de patente europea EP 88 996 se describe un procedimiento para la preparación de la IPD, en el que se utiliza un catalizador de Raney conformado, que se produce sin la adición de cobalto metálico como agente aglutinante. Para la producción de estos catalizadores, una aleación de cobalto y aluminio, que se presenta 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 unos cuerpos moldeados. Los cuerpos moldeados se calcinan a continuación a unas temperaturas hasta de 85 °C. El tratamiento térmico conduce a la descomposición controlada del polímero y a la formación de un catalizador de lecho fijo 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 cobalto y aluminio que se emplea permanece sin usar, puesto que la extracción por lixiviación del aluminio y por consiguiente la activación del catalizador se efectúan solamente en la envoltura externa del cuerpo moldeado. El núcleo del catalizador se compone, por lo demás, a base de la aleación de cobalto y aluminio que se emplea y es catalíticamente inactivo, de modo tal que una parte considerable de las aleaciones de cobalto y aluminio, que son relativamente caras, permanece sin usar y sirve solamente como un soporte para la capa activada de metal Raney.

Un aprovechamiento optimizado de la aleación de un metal según Raney, que se emplea, se consigue cuando pasan a emplearse unos catalizadores de lecho fijo según Raney, que se presentan en forma de unos cuerpos

huecos, tal como ellos se pueden obtener según las enseñanzas del documento EP 1 68 9. Para la producción de los catalizadores, una mezcla de la deseada aleación, de un agente aglutinante orgánico y facultativamente de un agente aglutinante inorgánico se atomiza uniformemente a través de un lecho fluidizado que está constituido a base de bolas de poliestireno, en donde él revisite a las bolas. Las bolas revestidas se calcinan luego a unas temperaturas comprendidas entre 45 y 1. °C, con el fin de separar por combustión el poliestireno y sinterizar conjuntamente al metal, con el fin de hacer que la forma hueca sea más estable. Después de la calcinación, el catalizador se activa mediante una lejía de sosa. El uso de unos correspondientes catalizadores para la preparación de la IPD ha sido descrito en el documento EP 1 216 985. La ventaja especial de este tipo de catalizadores se encuentra en el hecho de que una gran parte de la aleación que se emplea es activa catalíticamente después de haber efectuado la activación, y por consiguiente es especialmente alta la actividad del catalizador referida a la masa de aleación que se emplea. El inventario de una aleación relativamente cara en el reactor puede ser reducido al mínimo de esta manera.

Es desventajoso en los catalizadores que se han descrito en el documento EP 1 216 985 el proceso de producción comparativamente costoso. Una fase especialmente crítica del proceso de producción es el período de tiempo que transcurre entre la separación por combustión de las bolas de Styropor y la formación de una envoltura estable. Además de esto, los catalizadores, a causa de su estructura de cuerpo hueco, poseen una más pequeña resistencia a la rotura que los catalizadores que tienen un núcleo macizo. Además, los catalizadores poseen una densidad aparente relativamente pequeña, de solamente ,3 a 1,3 g/ml, lo cual restringe su uso en unos reactores de lecho fijo que son recorridos desde abajo hacia arriba por la corriente de un líquido, puesto que las partículas del catalizador pueden ser fácilmente puestas en movimiento por el medio circulante, con lo que se aumenta la desactivación causada por una abrasión mecánica.

Es misión del presente invento desarrollar un procedimiento para la preparación de la isoforonadiamina a partir del isoforonanitrilo, en el que se empleen unos catalizadores de hidrogenación según Raney, que contengan la menor cantidad posible de una aleación metálica, y a pesar de ello se puedan conseguir los mismos o mejores rendimientos de IPD que con los procedimientos conocidos hasta ahora, en los que se emplean unos catalizadores de hidrogenación según Raney.

De modo sorprendente, se encontró por fin que el problema planteado por la misión establecida se puede resolver mediante una utilización de los catalizadores que se han descrito en el documento de patente PCT/EP/25/9656. Esta observación es sorprendente tanto más cuanto que no se puede partir forzosamente del hecho de que, en el caso del empleo de los catalizadores... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de la isoforonadiamina mediante una hidrogenación aminante del isoforonanitrilo o de la isoforonanitriloimina o de unas mezclas que contienen estos compuestos en presencia de por lo menos amoniaco e hidrógeno, en el que se utiliza un catalizador de hidrogenación del tipo de Raney conformado, que había sido producido de acuerdo con un procedimiento de producción que comprende las siguientes etapas:

1) producción del precursor de catalizador por aplicación de una aleación pulverulenta sobre un material de soporte, estando compuesta la aleación por lo menos a base de un metal activo, y de un segundo componente de aleación extrafble por lixiviación, que se escoge entre aluminio, silicio o zinc,

2) desecación y calcinación opcionales de los cuerpos moldeados que se han obtenido en la etapa 1),

3) activación de los cuerpos moldeados que se han obtenido en la etapa 1) o 2) mediante un ácido y/o una lejía con la condición de que el catalizador no ha de comprender ningún polvo metálico inorgánico.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que

como un metal activo están contenidos unos metales de los grupos VIII y/o Ib del sistema periódico.

3. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

como un metal activo están contenidos cobalto, níquel, hierro y/o cobre.

4. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

están contenidas unas aleaciones constituidas sobre la base de una mezcla de cobalto y aluminio y/o de una mezcla de níquel y aluminio.

5. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, 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.

6. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

la aleación pulverulenta contiene unos metales dopantes.

7. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

como promotores y/o metales dopantes están contenidos unos compuestos de los elementos de los siguientes grupos del sistema periódico: lia, lllb, IVb, Vb, Vlb, Vllb, VIII, Ib, llb, Illa, IVa y/o Va.

8. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

están contenidos unos promotores que se escogen entre magnesio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, vanadio, tántalo, titanio, cerio, wolframio, renio, platino, paladio, rutenio, níquel, cobre, planta, oro y/o molibdeno.

9. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

como soportes están contenidos alúmina, sílice, una mezcla de sílice y alúmina, óxido de magnesio, óxido de zinc, dióxido de titanio, dióxido de zirconio, unas mezclas de éstos óxidos, unos materiales cerámicos, unos cuerpos moldeados a base de ciertos metales, unas bolas de vidrio, carbón activo, carburo de silicio, carbonato de calcio y sulfato de bario.

1. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

el tamaño de partículas de la aleación pulverulenta está situado en el intervalo comprendido entre 1 y 2 pm.

11. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

el catalizador que ha sido activado en la etapa 3) es modificado ulteriormente.

12. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

la aleación pulverulenta es aplicada por atomización sobre un material de soporte.

13. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

el catalizador es acondicionado con amoníaco antes de la hidrogenación.

14. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

se procede en una o múltiples etapas de una manera discontinua o continua.

15. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

4) el catalizador que ha sido activado en la etapa 3) es modificado ulteriormente por aplicación de unos metales y/o de unas sales metálicas y/o de unos ácidos o respectivamente de unas bases, y/o por tratamiento en una atmósfera reductora u oxidante.

16. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que

en la primera etapa, por lo menos una parte del IPN empleado se transforma en isoforonanitriloimina en presencia o ausencia de amoníaco,

en la segunda etapa, el producto de reacción de la primera etapa, tal como resulta o después de un tratamiento ulterior y/o de la adición de más cantidad de amoníaco, se hidrogena aminantemente en presencia de por lo menos amoníaco e hidrógeno y en presencia o ausencia de un disolvente orgánico a una temperatura de desde 2 hasta 15 °C, y a una presión de desde ,3 hasta 5 MPa, en presencia de un catalizador que se ha de utilizar conforme

al invento.

17. Procedimiento de acuerdo con lo por lo menos una de las precedentes reivindicaciones, efectuándose la conversión química del IPN en la IPD en tres recintos de reacción separados unos de otros:

en el primer recinto de reacción se efectúa la conversión química del IPN en la isoforonanitriloimina con amoníaco en exceso en presencia de unos catalizadores de formación de iminas a unas temperaturas comprendidas entre 2 y 15 °C y a unas presiones comprendidas entre 5 y 3 MPa;

en el segundo recinto de reacción, los productos de reacción resultantes se hidrogenan con hidrógeno en presencia de amoníaco en exceso en presencia de los catalizadores que se han de emplear conforme al invento a unas temperaturas comprendidas entre 2 y 13 °C y a unas presiones de 5 a 3 MPa;

en el tercer recinto de reacción, los productos de reacción resultantes se hidrogenan en presencia de los catalizadores que se han de emplear conforme al invento a unas temperaturas comprendidas entre 1 y 16 °C y a unas presiones de 5 a 3 MPa.