Procedimiento mejorado de hidrogenación.

Un procedimiento de hidrogenación que comprende:

(a) combinar una materia prima de glicerina con un disolvente no acuoso para formar una mezcla de disolvente no acuoso/glicerina;

(b) poner en contacto la mezcla de disolvente no acuoso/glicerina con hidrógeno en presencia de un catalizador de cobre y aluminio en un reactor adiabático para formar un producto de reacción de propilenglicol; y

(c) extraer al menos una porción de todo el agua presente en el producto de reacción con un procedimiento de extracción de agua realizado al menos en parte por el calor de reacción de la reacción de hidrogenación;

en el que el disolvente no acuoso comprende un disolvente con un % en peso de hidroxilo menor de y un peso equivalente de hidroxilo mayor de 30, y

en el que el catalizador de aluminio y cobre es Cu/Al 50-55 %/50-45 % con un volumen de microporos bajo o nulo.

Procedimiento mejorado de hidrogenación Campo de la invención La presente invención proporciona un procedimiento de mejorado hidrogenación. Más en particular, en el procedimiento de hidrogenación de la presente invención, se utiliza un disolvente no acuoso para controlar el calor en el interior del reactor. Así, minimizando el agua añadida al procedimiento, se potencian la actividad del catalizador y la especificidad de la reacción. Es deseable utilizar un producto de reacción, o un disolvente con un número mínimo de grupos hidroxilo de modo que la formación de subproductos pueda además minimizarse o evitarse.

Antecedentes Las reacciones de hidrogenación son típicamente muy exotérmicas y, como tales, se debe tener cuidado con el fin de controlar las temperaturas de reacción de modo que se mantengan las condiciones de reacción apropiadas y se obtengan los productos de reacción deseados. A escala comercial, esto puede realizarse, de forma típica, utilizando un reactor que facilite la eliminación de calor. Reactores tubulares, reactores en lecho fluidizado y con camisa, depósitos agitados, son todos ejemplos de reactores cuyos diseños permiten la circulación de refrigerante, de forma típica en una camisa externa al reactor. Aunque eficaces en lo que se refiere al control del calor, cada uno de estos requiere el gasto de recursos adicionales con el fin de mantener unas condiciones isotermas en el interior del reactor.

Pueden utilizarse disolventes para controlar el calor generado por reacciones de hidrogenación exotérmicas y, en particular, se ha utilizado agua para este propósito. Sin embargo, la adición de agua en tales reacciones puede no ser deseable porque, de forma típica, debe eliminarse para proporcionar productos finales comercialmente aceptables, añadiendo costes y tiempo al procedimiento. Adicionalmente, el agua extraña puede disminuir la actividad de cualquier catalizador que se desee usar en el procedimiento, en algunos casos puede incluso contribuir a degradar el catalizador, y realmente puede ralentizar los tiempos de reacción.

Un ejemplo importante a escala comercial de una reacción de hidrogenación implica la conversión de glicerina para proporcionar una distribución de glicoles que incluyen, por ejemplo, 1, 2-propanodiol, 1, 3-propanodiol, 1, 2-etanodiol, etc. En el procedimiento convencional, se calientan glicerina e hidrógeno o un gas que contiene hidrógeno hasta una temperatura de reacción en presencia de un catalizador, lo más típico, un catalizador que contiene cobre. Desafortunadamente, tales procedimientos convencionales pueden proporcionar una productividad por debajo de la óptima.

En primer lugar, una baja actividad y baja vida útil del catalizador puede limitar la productividad de los catalizadores convencionales para esta reacción de hidrogenación particular. Además y, aunque, por ejemplo, el 1, 2-propanodiol puede ser el producto final deseado, la formación de otros glicoles, tales como 1, 3-propanodiol, 1, 2-etanodiol y otros subproductos puede aumentar bajo ciertas condiciones de reacción, tales como una amplia variación en la temperatura, la presencia de exceso de agua, la baja selectividad de algunos catalizadores que contienen cobre convencionales o el uso de reactantes de menor calidad, etc. La selectividad de la reacción puede verse influenciada para favorecer la producción de un producto particular, o no favorecer la producción de subproductos de reacción, mediante el ajuste de una o más condiciones de reacción, aunque, de forma típica, dicho ajuste implica costes. Y, los glicoles y/o subproductos de reacción típicos menos deseables, por ejemplo, hexanodiol y propionatos de propilenglicol pueden ser difíciles, si no imposible, de eliminar por técnicas de destilación.

Lo deseable entonces, sería proporcionar un procedimiento de hidrogenación mejorado en el que el calor pudiera ser controlado de forma adecuada sin la adición de cantidades sustanciales de agua. El control eficaz del calor evitará la degradación sustancial en la actividad o selectividad del catalizador. Otras ventajas podrían apreciarse si el procedimiento fuera económicamente práctico, o incluso ventajoso, mediante la utilización productiva de energía de reacción generada por la misma. La aplicabilidad del procedimiento a una diversidad de calidades de materiales de partida potenciaría adicionalmente la importancia comercial del mismo, como lo haría la utilización de catalizadores que tengan una mayor vida útil y que sean capaces de presentar mayor actividad y/o selectividad por los productos de reacción deseados que los catalizadores usados convencionalmente en este procedimiento.

Breve sumario de la invención La presente invención proporciona un procedimiento de hidrogenación mejorado que cumple o supera estas expectativas. El procedimiento de la invención proporciona un control eficaz del calor sin la adición de cantidades sustanciales de agua. Debido a que el calor se controla de forma eficaz, se utilizan reactores adiabáticos y el procedimiento puede transcurrir de forma sustancialmente continua. También se optimiza la productividad del catalizador, de modo que la velocidad de reacción y la selectividad no se ven comprometidas. Debido a que se minimiza la formación de subproductos, y se evita el uso de cantidades sustanciales de agua, el presente procedimiento se simplifica. Puede proporcionarse ahorros de costes adicionales mediante la utilización productiva del calor de reacción generado por el procedimiento de hidrogenación para reducir adicionalmente cualquier cantidad de agua generada por el procedimiento.

De forma más específica, y entonces en una primera realización, la presente invención proporciona un procedimiento de hidrogenación mejorado. El procedimiento proporciona la adición de disolvente no acuoso a una reacción de hidrogenación, en combinación con un reactante de la misma. El disolvente no acuoso tiene, de forma deseable, una funcionalidad hidroxilo en el mismo limitada y, de forma más específica, el disolvente no acuoso comprende de forma deseable un porcentaje en peso de grupos hidroxilo menor de aproximadamente 45 %, preferiblemente menor de aproximadamente 30 %, y más preferiblemente, menor de aproximadamente 15 % y un peso equivalente de hidroxilo mayor de aproximadamente 30, preferiblemente mayor de aproximadamente 40 y más preferiblemente, mayor de aproximadamente 100. Disolventes no acuosos preferidos incluyen, aunque sin quedar limitados a los mismos, dioxano, propilenglicol, éter metílico de propilenglicol, polietilenglicoles, éteres etílicos de polietilenglicol, tripropilenglicol, éter metílico de tripropilenglicol, dipropilenglicol, éter metílico de dipropilenglicol, fenoxietanol, difenilóxido o combinaciones de estos.

En algunas realizaciones preferidas, el disolvente no acuoso puede comprender una corriente de producto de reacción reciclado que puede comprender producto de reacción, un reactante, subproductos de reacción o combinaciones de los mismos. Lo deseable es que la corriente de producto de reacción reciclado comprenderá menos de aproximadamente 17 % de agua, y puede reducirse adicionalmente el contenido de agua de la misma antes de su combinación con el reactante y/o su introducción en la reacción de hidrogenación. El procedimiento de hidrogenación mejorado proporciona una conversión de reactante de al menos aproximadamente 65 %, preferiblemente al menos aproximadamente 75 % y en algunos casos, al menos aproximadamente 85 % de conversión de reactante, proporcionando al mismo tiempo también una selectividad de producto final de al menos aproximadamente 75 %, o hasta 80 %, o incluso 85 %. Adicionalmente, el uso de un producto de reacción puede permitir la aplicación de técnicas de purificación económicas para la mezcla de producto de reacción/reactante, lo que a su vez puede permitir de forma ventajosa que se use un reactante de menor calidad en el procedimiento de hidrogenación de la invención.

En otra realización, el procedimiento proporciona un procedimiento mejorado para la hidrogenación de glicerol. El procedimiento comprende (a) combinar una materia prima de glicerina con un disolvente no acuoso para proporcionar una materia prima sin agua que tenga menos de aproximadamente 5 por ciento en peso de agua y, a continuación (b) poner en contacto la materia prima sin agua con hidrógeno en presencia de un catalizador en condiciones de caudales de alimentación, temperatura y presión de operación suficientes para dar lugar a la formación de un producto de reacción que comprende menos de aproximadamente 17 % de agua, o menos de 10 % de agua, o incluso menos de aproximadamente 6 % de agua. En algunas realizaciones, al menos una porción del producto de reacción se recicla... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de hidrogenación que comprende:

(a) combinar una materia prima de glicerina con un disolvente no acuoso para formar una mezcla de disolvente no 5 acuoso/glicerina;

(b) poner en contacto la mezcla de disolvente no acuoso/glicerina con hidrógeno en presencia de un catalizador de cobre y aluminio en un reactor adiabático para formar un producto de reacción de propilenglicol; y

(c) extraer al menos una porción de todo el agua presente en el producto de reacción con un procedimiento de extracción de agua realizado al menos en parte por el calor de reacción de la reacción de hidrogenación;

en el que el disolvente no acuoso comprende un disolvente con un % en peso de hidroxilo menor de 45 y un peso equivalente de hidroxilo mayor de 30, y en el que el catalizador de aluminio y cobre es Cu/A.

5. 55 %/50-45 % con un volumen de microporos bajo o nulo.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el disolvente no acuoso comprende el producto de reacción.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la glicerina es glicerol bruto.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la mezcla de disolvente no acuoso/glicerina tiene menos de 5 por ciento en peso de agua, y en el que el producto de reacción propilenglicol comprende menos de 17 por ciento en peso de agua.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el que el producto de reacción propilenglicol comprende menos de 6 por ciento en peso de agua.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el disolvente no acuoso comprende un producto de reacción, y antes de la etapa de contacto, la mezcla de producto de reacción/glicerina es sometida a una etapa de destilación.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el producto de la etapa de destilación es sometido a una etapa de evaporación ultrarrápida/condensación antes de la etapa de contacto.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el catalizador de cobre y aluminio tiene una superficie específica 25 total de al menos 10 m2/g.