Procedimiento de producción de nitrilos.

Procedimiento de producción de adiponitrilo, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

(a) hacer reaccionar en una primera zona de reacción una mezcla que comprende 1,3-butadieno (BD) y cianurode hidrógeno (HCN) en presencia de un primer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un primerligando que contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3-pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butenonitrilo (2M3BN);

(b) isomerizar al menos una parte del 2M3BN de la etapa (a) en una segunda zona de reacción en presencia deun segundo catalizador que comprende Ni de valencia cero y un segundo ligando que contiene fósforo paraproducir un producto de reacción que comprende 3PN; y

(c) hacer reaccionar en una tercera zona de reacción una mezcla que comprende 3PN de la etapa (b) y cianurode hidrógeno (HCN) en presencia de un tercer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un tercer ligandoque contiene fósforo y en presencia de un promotor de ácido de Lewis para producir un producto de reacción quecomprende adiponitrilo,

en el que el catalizador fluye a través de la primera, la segunda y la tercera zonas de reacción junto con reactivos yproductos,

en el que el primer catalizador se recicla en la primera zona reacción a través de un primer bucle de reciclado decatalizador,

en el que el tercer catalizador se recicla en la tercera zona reacción a través de un bucle de reciclado de catalizadordistinto,

en el que una parte del primer catalizador concentrado en el primer bucle de reciclado de la primera etapa se purificamediante una etapa de extracción líquido/líquido, y

en el que el primer catalizador purificado se devuelve a la primera zona de reacción.

Procedimiento de producción de nitrilos Campo de la invención La presente divulgación se refiere a un procedimiento de producción de nitrilos. Más particularmente, la presente divulgación se refiere a un procedimiento mejorado de multi-zona de reacción que proporciona una mejora en la calidad y el rendimiento del producto de nitrilo. En una primera zona de reacción, se hace reaccionar 1, 3-butadieno con cianuro de hidrógeno en presencia de un catalizador para producir pentenonitrilos que comprenden 3pentenonitrilo y 2-metil-3-butenonitrilo. En una segunda zona de reacción, el 2-metil-3-butenonitrilo, recuperado de la primera zona de reacción, se isomeriza a 3-pentenonitrilo. En una tercera zona reacción, el 3-pentenonitrilo recuperado en la primera y la segunda zonas de reacción se hace reaccionar con cianuro de hidrógeno en presencia de un catalizador y un ácido de Lewis para proporcionar adiponitrilo. Los catalizadores de la primera y la tercera zonas de reacción se reciclan por separado y se limita la transferencia de catalizadores entre la primera y la tercera zonas de reacción.

Antecedentes de la invención El adiponitrilo (ADN) es un producto intermedio de importancia comercial y versátil en la producción industrial de poliamidas de nailon útiles para la formación de películas, fibras, y artículos moldeados. El ADN se puede producir por hidrocianación de 1, 3-butadieno (BD) en presencia de complejos de metales de transición que comprenden diversos ligandos que contienen fósforo. Por ejemplo, los catalizadores que comprenden níquel de valencia cero y ligandos monodentados que contienen fósforo están bien documentados en la técnica anterior; véanse, por ejemplo, los documentos de Patente de Estados Unidos con números 3.496.215; 3.631.191; 3.655.723 y 3.766.237; y Tolman, C. A., McKinney, R. J., Seidel, W. C., Druliner, J. D., y Stevens, W. R., Advances in Catalysis, 1985, Vol. 33, páginas 1-46. También se desvelan mejoras en la hidrocianación de compuestos etilénicamente insaturados con catalizadores que comprenden níquel de valencia cero y ciertos ligandos multidentados de fosfito; véanse, por ejemplo, los documentos de Patente de Estados Unidos con números 5.512.696; 5.821.378; 5.959.135; 5.981.772; 6.020.516; 6.127.567; y 6.812.352.

El 3-pentenonitrilo (3PN) se puede formar a través de una serie de reacciones como se ilustra a continuación.

De acuerdo con las abreviaturas que se usan en el presente documento, BD es 1, 3-butadieno, HC=N es cianuro de hidrógeno, y 2M3BN es 2-metil-3-butenonitrilo. Un procedimiento para aumentar el rendimiento químico de 3PN a partir de la hidrocianación de BD incluye la isomerización catalítica de 2M3BN en 3PN (Esquema de Reacción 2 anterior) en presencia de complejos de NiL4 como se desvela en el documento de Patente de Estados Unidos Nº

3.536.748. Los coproductos de la hidrocianación de BD y de la isomerización de 2M3BN pueden incluir 4pentenonitrilo (4PN) , 2-pentenonitrilo (2PN) , 2-metil-2-butenonitrilo (2M2BN) , y 2-metilglutaronitrilo (MGN) .

Se pueden formar dinitrilos en presencia de complejos de metales de transición que comprenden diversos ligandos que contienen fósforo, tales como ADN, MGN, y etilsuccinonitrilo (ESN) mediante la hidrocianación de 3PN y 2M3BN, como se ilustra a continuación en los Esquemas de Reacción 3 y 4. El Esquema de Reacción 4 también muestra que se puede formar 2M2BN cuando el 2M3BN se isomeriza de forma no deseada en presencia de un promotor de ácido de Lewis que se puede transmitir desde una zona de reacción de hidrocianación de pentenonitrilo.

La hidrocianación de olefinas activadas tales como olefinas conjugadas (por ejemplo, 1, 3-butadieno) puede transcurrir a velocidades útiles sin el uso de un promotor de ácido de Lewis. Sin embargo, la hidrocianación de olefinas no activadas, tales como 3PN, requiere al menos un promotor de ácido de Lewis para obtener velocidades y rendimientos industrialmente útiles para la producción de nitrilos lineales, tales como ADN. Por ejemplo, los documentos de Patente de Estados Unidos con números 3.496.217, 4.874.884, y 5.688.986 desvelan el uso de promotores de ácido de Lewis para la hidrocianación de compuestos etilénicamente insaturados no conjugados con catalizadores de níquel que comprenden ligandos que contienen fósforo.

Un procedimiento integrado para la producción de ADN a partir de BD y HC=N puede comprender la hidrocianación de BD, la isomerización de 2M3BN para producir 3PN, y la hidrocianación de pentenonitrilos, incluyendo 3PN, para producir ADN y otros dinitrilos. Se desvelan procedimientos integrados, por ejemplo, en el documento de Solicitud de Patente de Estados Unidos 2009/0099386 A1.

En el documento de Publicación de Patente de Estados Unidos Nº 2007/0260086 se desvela un procedimiento para la preparación de dinitrilos con el objetivo de proporcionar la recuperación de un catalizador formado a partir de una mezcla de ligandos mono y bidentados y poder reutilizar el catalizador recuperado de ese modo en las etapas de hidrocianación y/o isomerización.

El documento de Publicación de Patente de Estados Unidos Nº 2008/0221351 desvela un procedimiento integrado para la preparación de ADN. Una primera etapa de procedimiento incluye la hidrocianación de BD para producir 3PN con al menos un catalizador de níquel de valencia cero. Una segunda etapa de procedimiento del procedimiento integrado implica la hidrocianación de 3PN para producir ADN con al menos un catalizador de níquel de valencia cero y al menos un ácido de Lewis. En este procedimiento integrado, al menos uno de los catalizadores de níquel de valencia cero que se usa en una de las etapas de procedimiento se transfiere a las otras etapas de procedimiento. El documento de Patente US 2008/281120 describe un procedimiento para la preparación de 3-pentenonitrilo.

Para optimizar el uso de catalizador, es deseable el reciclado del catalizador. Sin embargo, sustancias indeseables, tales como productos de degradación del catalizador y productos secundarios de reacción, pueden acabar en los bucles de reciclado de catalizador junto con el catalizador. Cuando tales productos de degradación del catalizador y productos secundarios de reacción se reciclan junto con el catalizador, tienden a acumularse y causan la pérdida de rendimiento y pureza de producto. Por lo tanto, existe una necesidad de reciclado de catalizadores, mientras se mantiene un rendimiento y una pureza de producto óptimos.

Sumario de la invención La acumulación de productos de degradación del catalizador y de productos secundarios de reacción se reduce mediante el uso de bucles de reciclado de catalizador separados para el reciclado del catalizador que se usa para la hidrocianación de 1, 3-butadieno y del catalizador que se usa para la hidrocianación de 3-pentenonitrilo. Una parte del catalizador que se usa para la hidrocianación de 1, 3-butadieno se purifica en un tratamiento de extracción líquido/líquido.

Se produce pentenonitrilo en un procedimiento que comprende dos etapas. En la primera etapa [es decir, la etapa (a) ], se hace reaccionar 1, 3-butadieno con cianuro de hidrógeno en una primera zona de reacción (Z1) en presencia de un primer catalizador que comprende níquel de valencia cero (Ni°) y un primer ligando que contiene fósforo para producir un efluente del reactor que comprende 3-pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butenonitrilo (2M3BN) . En la segunda etapa [es decir, la etapa (b) ], se isomeriza al menos una parte del 2M3BN producido en la primera etapa en

una segunda zona la creación (Z2) en presencia de un segundo catalizador que comprende níquel de valencia cero (Ni°) y un segundo ligando que contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3PN.

Se puede recuperar una corriente de efluente que comprende 3PN de la segunda zona de reacción (Z2) . También se puede recuperar 3PN por destilación del producto de reacción de la primera zona de reacción (Z1) . El 3PN recuperado se puede poner en contacto con HCN en una tercera etapa de reacción [es decir, la etapa (c) ] en una tercera zona de reacción (Z3) en presencia de un tercer catalizador, que comprende níquel de valencia cero (Ni°) y un tercer ligando que contiene fósforo. La reacción en la tercera zona de reacción (Z3) tiene lugar en presencia de un promotor de ácido de Lewis.

El catalizador introducido en una zona de reacción fluye al interior, a través y fuera de la zona de reacción junto con reactivos y productos. Cualquier promotor de ácido de Lewis introducido en una zona de reacción también fluye a través de la zona de reacción junto con el flujo de reactivos, productos y catalizador. El catalizador que fluye a través de la primera zona... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de producción de adiponitrilo, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

(a) hacer reaccionar en una primera zona de reacción una mezcla que comprende 1, 3-butadieno (BD) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un primer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un primer ligando que contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3-pentenonitrilo (3PN) y 2metil-3-butenonitrilo (2M3BN) ;

(b) isomerizar al menos una parte del 2M3BN de la etapa (a) en una segunda zona de reacción en presencia de un segundo catalizador que comprende Ni de valencia cero y un segundo ligando que contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3PN; y

(c) hacer reaccionar en una tercera zona de reacción una mezcla que comprende 3PN de la etapa (b) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un tercer catalizador que comprende Ni de valencia cero y un tercer ligando que contiene fósforo y en presencia de un promotor de ácido de Lewis para producir un producto de reacción que comprende adiponitrilo,

en el que el catalizador fluye a través de la primera, la segunda y la tercera zonas de reacción junto con reactivos y productos, en el que el primer catalizador se recicla en la primera zona reacción a través de un primer bucle de reciclado de catalizador, en el que el tercer catalizador se recicla en la tercera zona reacción a través de un bucle de reciclado de catalizador distinto, en el que una parte del primer catalizador concentrado en el primer bucle de reciclado de la primera etapa se purifica mediante una etapa de extracción líquido/líquido, y en el que el primer catalizador purificado se devuelve a la primera zona de reacción.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que los bucles de reciclado de catalizador separados para el reciclado del primer y el tercer catalizadores comprenden uno o más aparatos de destilación para concentrar el catalizador, y en el que el aparato de destilación de los bucles de reciclado de catalizador separados son diferentes.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que una parte del primer catalizador concentrado en el primer bucle de reciclado de catalizador se purga tomando una corriente de purga del primer bucle de reciclado de catalizador, en el que el primer catalizador en la corriente de purga se purifica, y en el que al menos una parte del primer catalizador purificado se devuelve la primera zona reacción.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que la corriente de purga del primer bucle de reciclado de catalizador se hace pasar a una primera zona de extracción líquido/líquido junto con una corriente de dinitrilo y una corriente de disolvente de extracción, en el que los líquidos de la zona de extracción se separan en una fase de disolvente de extracción que comprende el primer catalizador y una fase de residuo de refinado que comprende dinitrilos.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que la fase de disolvente de extracción de la primera zona de extracción líquido/líquido se destila para proporcionar el catalizador purificado que se devuelve a la primera zona de reacción.

6. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que la fase de residuo de refinado comprende disolvente de extracción, pentenonitrilos, dinitrilos y productos de degradación del catalizador, en el que el disolvente de extracción, los pentenonitrilos, los dinitrilos y los productos de degradación del catalizador se separan los unos de los otros, y los dinitrilos se reciclan en la primera zona de extracción líquido/líquido.

7. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que al menos una parte de la fase de residuo de refinado se hace pasar a una sección de recuperación de producto de adiponitrilo para la recuperación del adiponitrilo producido en la tercera zona de reacción (Z3) .

8. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que al menos una parte de la fase de residuo de refinado se hace pasar a un bucle de reciclado de dinitrilo, que es diferente de la sección de recuperación de producto de adiponitrilo para la recuperación del adiponitrilo producido en la tercera zona reacción (Z3) .

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el efluente de la tercera zona reacción (Z3) se alimenta a una zona de extracción líquido/líquido distinta que es diferente de la primera zona de extracción líquido/líquido, en el que también se alimenta un disolvente de extracción a la zona de extracción líquido/líquido distinta, y en el que los líquidos de la zona de extracción líquido/líquido distinta se separan en una fase de disolvente de extracción que comprende el tercer catalizador y una fase de residuo de refinado que comprende dinitrilos.

10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que la fase de disolvente de extracción de la zona de extracción líquido/líquido distinta se destila para proporcionar tercer catalizador purificado que se recicla en la tercera zona de reacción (Z3) .

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la fase de residuo de refinado de la zona de extracción líquido/líquido distinta se hace pasar de la zona de extracción líquido/líquido distinta a una sección de recuperación de producto de adiponitrilo, en la que el disolvente de extracción, los pentenonitrilos, los dinitrilos y los productos de degradación del catalizador se separan los unos de los otros,

en el que además se separa adiponitrilo de otros dinitrilos, y en el que se recupera el adiponitrilo.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que una parte del adiponitrilo recuperado en la sección de recuperación de producto de adiponitrilo se recicla en la primera zona de extracción líquido/líquido.

13. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el primer ligando que contiene fósforo es un ligando que

contiene fósforo monodentado, en el que el segundo ligando que contiene fósforo es un ligando que contiene fósforo monodentado o un ligando que contiene fósforo bidentado, y en el que el tercer ligando que contiene fósforo es un ligando que contiene fósforo bidentado.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, en el que el segundo ligando que contiene fósforo es un ligando que contiene fósforo monodentado, y en el que el primer ligando que contiene fósforo y el segundo ligando que contiene fósforo son los mismos.