Procedimiento para la hidrogenación de glicerol a propilenglicol.

Procedimiento para la producción de propilenglicol mediante la reacción de un material de alimentación que comprende glicerol en presencia de hidrógeno,

que comprende las etapas de:

(a) suministrar una corriente que comprende el material de alimentación a una primera zona de vaporización y poner en contacto dicha alimentación con gas de ciclo que comprende hidrógeno, de manera que al menos una parte de la alimentación es vaporizada por el gas de ciclo y en el mismo;

(b) suministrar al menos una parte del gas de ciclo y el material de alimentación vaporizado a una primera zona de reacción que comprende catalizador y que opera bajo condiciones de reacción que permiten que tengan lugar la hidrogenación y la deshidratación, de manera que se convierte una parte mayoritaria del glicerol;

(c) recuperar de la primera zona de reacción una corriente de producto intermedio que comprende gas de ciclo, cantidades menores de glicerol sin convertir, y el producto o productos deseados;

(d) suministrar la corriente del producto intermedio desde la zona de reacción anterior hasta una zona de vaporización final y ponerla en contacto con material de alimentación adicional, de manera que una cantidad de glicerol, aproximadamente equivalente a la vaporizada en la zona de vaporización anterior, es vaporizada por la corriente del producto intermedio y en la misma;

(e) suministrar la corriente de la etapa (d) a una zona de reacción final que comprende catalizador y que opera bajo condiciones de reacción que permiten que tengan lugar la hidrogenación y la deshidratación, de manera que se convierte una parte mayoritaria del glicerol; y

(f) recuperar de la zona de reacción final una corriente de producto final que comprende gas de ciclo, cantidades menores de glicerol de alimentación sin convertir y el producto o productos deseados.

Procedimiento para la hidrogenación de glicerol a propilenglicol

[1] La presente invención se refiere a un procedimiento para la hidrogenación en fase vapor de 1,2,3-propanotriol, también conocido como glicerol. Más particularmente, se refiere a un procedimiento que minimiza los requisitos de circulación de hidrógeno mientras se mantiene una alta selectividad y conversión.

[2] El glicerol está disponible en grandes cantidades y se prevé que el suministro de glicerol se incrementará ya que es un subproducto de procedimientos que se está convirtiendo cada vez en más atractivo ya que se basa en productos naturales tales como aceites y grasas como materiales de partida. Los ejemplos de aceites y grasas incluyen el aceite de palma, aceite de colza, sebo de vacuno y similares.

[3] Sin embargo, aunque el glicerol está disponible en grandes cantidades, sus usos actuales están limitados en volumen. Por tanto, es deseable proporcionar procedimientos que permitan que el glicerol sea convertido en materiales útiles. Por lo tanto, se entenderá que los procedimientos de acoplamiento aguas abajo que utilizan glicerol como materia prima para procedimientos que tienen el glicerol como subproducto ofrecen ventajas económicas. De este modo, procedimientos a los que podría acoplarse un reactor de glicerol, Incluyen unidades de blodlesel y separadores de grasa, tales como unidades de alimentación a las plantas de detergentes naturales y similares.

[4] Aunque el glicerol no tiene usos que vayan a la par con su disponibilidad, puede convertirse en 1,2- propanodlol y 2-propanol que son materiales valiosos que tienen diversas aplicaciones. Por lo tanto, cualquier nuevo procedimiento que utilice glicerol como materia prima sirve para mejorar la economía de los procedimientos que tienen el glicerol como un subproducto, tales como unidades de biodiesel, separadores de grasa y similares.

[5] Se han propuesto varios procedimientos para realizar la conversión de glicerol al 1,2-propanodiol.

[6] En el documento US 5426249, se describe un procedimiento en el que una corriente gaseosa de glicerol se deshidrata a acroleína. A continuación, la acroleína se condensa y se hidrata a 3-hidroxipropionaldehído que después se somete a hidrogenación en fase líquida. Este procedimiento con múltiples etapas permite la obtención simultánea de 1,2-y 1,3-propanodlol.

[7] El documento US5214219 describe un procedimiento en el que el glicerol se convierte en 1,2-propanodiol y 1,2-etanodiol. En este procedimiento, la hidrogenación del glicerol se lleva a cabo en fase líquida en presencia de un catalizador de cobre/zlnc y a una temperatura de aproximadamente 22°C.

[8] Un procedimiento alternativo para la hidrogenación en fase líquida de glicerol se describe en el documento US5616817. El procedimiento, que se dirige a la producción de 1,2-propanodiol, requiere que el glicerol tenga un contenido de agua de no más del 2% en peso. La hidrogenación se lleva a cabo en presencia de un catalizador que comprende cobalto, cobre, manganeso y molibdeno.

[9] Chamlnand et al. Green Chem. 6, (24) 359-361 describe un procedimiento en el que el glicerol se hidrogena en la fase líquida usando un catalizador de metal soportado. En las condiciones del procedimiento de 18°C y 85 bar, la velocidad de reacción es lenta logrando sólo el 2% de conversión después de 168 horas.

[1] Un procedimiento alternativo se describe en Desari et al Catalysls A281, (25) 225-231 en el que se utiliza un catalizador de cobre/cromo para la hidrogenación en fase líquida de glicerol. Sin embargo, la conversión fue baja observando tasas de conversión de menos del 3%. Se sugiere que esto es debido a que el catalizador queda desactivado y se requiere la reactivación del catalizador entre las pruebas.

[11] Los documentos DE432464 y DE52411 describen en detalle procedimientos en fase líquida para la producción de 1,2-propanodlol a partir de glicerol. Mientras que cada uno hace referencia a la posibilidad de llevar a cabo la producción en fase de vapor, ningún documento describe cómo el procedimiento puede ser eficiente y llevarse a cabo comercialmente en fase de vapor para obtener una alta conversión y selectividad.

[12] En el documento WO 25/95536 se describe un procedimiento para la hidrogenación en fase de vapor. En el documento WO 27/1299 se describe un procedimiento para la hldrogenólisis de glicerol en fase vapor. Este procedimiento presenta ventajas en términos de un aumento de la conversión y la selectividad en condiciones de baja presión, en comparación con los procedimientos en fase líquida equivalentes. Aunque este procedimiento ofrece varias ventajas sobre los procedimientos de la técnica anterior, la baja volatilidad del glicerol requiere que deban utilizarse grandes cantidades de hidrógeno, muy en exceso de las necesidades estequiométricas, para mantener la alimentación del reactor en la fase de vapor. Aunque el consumo de hidrógeno se puede minimizar mediante la separación del exceso estequiométrico del producto propanodlol y su reciclaje, sigue existiendo una penalización económica asociada con la compresión, el calentamiento y el enfriamiento de las cantidades de hidrógeno requeridas.

[13] Aunque las cantidades de hidrógeno requeridas pueden reducirse mediante el funcionamiento a temperaturas más altas, el procedimiento sufre entonces de una selectividad reducida. Existe por tanto la necesidad de un procedimiento que minimice los requisitos de circulación de hidrógeno mientras se mantiene una alta selectividad y conversión.

[14] Se ha descubierto ahora que el glicerol se puede convertir de manera eficiente en los productos deseados con la minimización del requisito de hidrógeno mediante la realización de la reacción en múltiples etapas de reacción.

[15] De este modo, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para la producción de propilenglicol mediante reacción de un material de alimentación que comprende glicerol en presencia de hidrógeno que comprende las etapas de:

(a) suministrar una corriente que comprende el material de alimentación a una primera zona de vaporización y poner en contacto dicha alimentación con gas de ciclo que comprende hidrógeno, de manera que al menos una parte de la alimentación es vaporizada por el gas de ciclo y en el mismo;

(b) suministrar al menos una parte del gas de ciclo y el material de alimentación vaporizado a una primera zona de reacción que comprende catalizador y que opera bajo condiciones de reacción que permiten que tengan lugar la hidrogenación y la deshidratación, de manera que se convierte una parte mayoritaria del glicerol;

(c) recuperar de la primera zona de reacción una corriente de producto intermedio que comprende gas de ciclo, cantidades menores de glicerol sin convertir, y el producto o productos deseados;

(d) suministrar la corriente del producto intermedio desde la zona de reacción anterior hasta una zona de vaporización final y ponerla en contacto con material de alimentación adicional, de manera que una cantidad de glicerol, aproximadamente equivalente a la vaporizada en la zona de vaporización anterior, es vaporizada por la corriente del producto intermedio y en la misma;

(e) suministrar la corriente de la etapa (d) a una zona de reacción final que comprende catalizador y que opera bajo condiciones de reacción que permiten que tengan lugar la hidrogenación y la deshidratación, de manera que se convierte una parte mayoritaria del glicerol; y

(f) recuperar de la zona de reacción final una corriente de producto final que comprende gas de ciclo, cantidades menores de glicerol de alimentación sin convertir y el producto o productos deseados.

[16] Por una parte mayoritaria del glicerol que se convierte, se quiere decir más del 5%, preferiblemente más del 6%, preferiblemente más del 7%, más preferiblemente más del 8%, más preferiblemente más del 85%, aún más preferiblemente más del 9%, incluso más preferiblemente más del 95% y lo más preferible sustancialmente todo el glicerol se convierte.

[17] Mediante el procedimiento de la presente invención, los problemas de los procedimientos de la técnica anterior se obvian y la eficiencia y la rentabilidad del procedimiento se maximiza a la vez que se conserva el nivel deseado de conversión y selectividad.

[18] En una disposición preferida de la presente invención, las zonas de vaporización y de reacción respectiva adicionales se encontrarán entre la primera zona de reacción y la zona de vaporización final. De este modo, la reacción puede incluir etapas del procedimiento adicionales:

(c1) suministrar la corriente de producto intermedio de la zona de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de propilenglicol mediante la reacción de un material de alimentación que comprende glicerol en presencia de hidrógeno, que comprende las etapas de:

(a) suministrar una corriente que comprende el material de alimentación a una primera zona de vaporización y poner en contacto dicha alimentación con gas de ciclo que comprende hidrógeno, de manera que al menos una parte de la alimentación es vaporizada por el gas de ciclo y en el mismo;

(b) suministrar al menos una parte del gas de ciclo y el material de alimentación vaporizado a una primera zona de reacción que comprende catalizador y que opera bajo condiciones de reacción que permiten que tengan lugar la hidrogenación y la deshidratación, de manera que se convierte una parte mayoritaria del glicerol;

(c) recuperar de la primera zona de reacción una corriente de producto intermedio que comprende gas de ciclo, cantidades menores de glicerol sin convertir, y el producto o productos deseados;

(d) suministrar la corriente del producto intermedio desde la zona de reacción anterior hasta una zona de vaporización final y ponerla en contacto con material de alimentación adicional, de manera que una cantidad de glicerol, aproximadamente equivalente a la vaporizada en la zona de vaporización anterior, es vaporizada por la corriente del producto intermedio y en la misma;

(e) suministrar la corriente de la etapa (d) a una zona de reacción final que comprende catalizador y que opera bajo condiciones de reacción que permiten que tengan lugar la hidrogenación y la deshidratación, de manera que se convierte una parte mayoritaria del glicerol; y

(f) recuperar de la zona de reacción final una corriente de producto final que comprende gas de ciclo, cantidades menores de glicerol de alimentación sin convertir y el producto o productos deseados.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que las condiciones de reacción en la etapa (b) y/o la etapa (e) permiten que se convierta sustancialmente todo el glicerol.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, que incluye adicionalmente las siguientes etapas entre la etapa (c) y

(d):

(c1) suministrar la corriente de producto intermedio de la zona de reacción anterior a una zona de vaporización posterior y ponerla en contacto con material de alimentación adicional, de manera que una cantidad de glicerol, aproximadamente equivalente a la vaporizada en la zona de vaporización anterior, es vaporizada por la corriente del producto intermedio y en la misma;

(c2) suministrar el producto de la etapa (c2) a una zona de reacción intermedia posterior que comprende catalizador y que opera bajo condiciones de reacción que permiten que tengan lugar la hidrogenación y la deshidratación, de manera que se convierte una parte mayoritaria del glicerol; y

(c3) recuperar de la zona de reacción posterior una corriente de producto intermedio que comprende gas de ciclo, cantidades menores de glicerol de alimentación sin convertir y los productos deseados.

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, en el que las condiciones de reacción en la etapa (c2) permiten que se convierta más del 8% del glicerol.

5. Procedimiento, según la reivindicación 3 ó 4, en el que se repiten las etapas (c1) a (c3).

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, en el que existen de 3 a 9 zonas de vaporización y zonas de reacción asociadas.

7. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que existen 3 ó 4 zonas de vaporización y zonas de reacción asociadas.

8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el material de alimentación se alimenta al primer vaporizador en el que es parcialmente vaporizado en gas que contiene hidrógeno a temperaturas entre 18°C y 24°C.

9. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que cualquier material de alimentación que no es vaporizado en el primer vaporizador se recicla al primer vaporizador o cualquier vaporizador posterior.

1. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la relación de hidrógeno con respecto a glicerol es de 2:1 a 11:1.

11. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1, en el que el catalizador es un catalizador de cobre reducido, un catalizador de níquel reducido o un catalizador de cobalto reducido.

12. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la temperatura de la zona de reacción o de cada zona de reacción es de 16°C a 26°C.

13. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la temperatura de la zona de reacción o de cada zona de reacción es de 25°C a 22°C.

14. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la temperatura de la zona de reacción o de cada zona de reacción es de 18°C a 24°C.

15. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que la zona de reacción opera de manera

adiabática.

16. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la presión es de 5 a 4 barg.

17. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la velocidad de alimentación es una

velocidad espacial horaria de líquido de ,1 a ,5 Ir1.