Procedimiento para la preparación de terc.-butanol a partir de unas mezclas de hidrocarburos que contienen isobuteno.

Procedimiento para la preparación de terc.-butanol (TBA) mediante una reacción con agua de una mezcla de hidrocarburos que contiene isobuteno,

en presencia de un catalizador sólido de carácter ácido en una cascada de reactores,

caracterizado por que

por lo menos un reactor se carga de una manera alternante con dos diferentes mezclas de hidrocarburos, que contienen isobuteno, teniendo una de las mezclas tanto un contenido de terc.-butanol como también un contenido de agua que son más altos que en la otra mezcla.

Procedimiento para la preparación de terc. butanol a partir de unas mezclas de hidrocarburos que contienen isobuteno El invento se refiere a un procedimiento para la preparación de terc. butanol mediante una reacción por adición de agua con isobuteno en presencia de un intercambiador de iones de carácter ácido en una cascada de reactores, en donde por lo menos en un reactor se conducen de una manera alternante unas mezclas con diferentes contenidos de terc. butanol y de agua.

El terc. butanol (TBA) es un producto importante, preparado a gran escala técnica, y se utiliza como un disolvente y como un producto intermedio para la preparación del éster metílico de ácido metacrílico. Él constituye un compuesto precursor para la preparación de ciertos peróxidos, tales como unos peroxicetales, unos perésteres o unos peróxidos de dialquilo, con por lo menos un grupo butilo terciario. Estos compuestos se emplean como agentes de oxidación y como agentes iniciadores para reacciones catalizadas por radicales, tales como, por ejemplo, la polimerización de olefinas o la reticulación de materiales sintéticos. Como una etapa intermedia, el terc. butanol sirve para la obtención y recuperación del isobuteno puro a partir de mezclas de isobutenos. Además de esto, él es un reactivo para la introducción de grupos butilo terciario. Sus sales de metales alcalinos son unas bases fuertes, que encuentran utilización en muchas síntesis.

El butanol terciario se puede obtener mediante una reacción por adición de agua con isobuteno, catalizada en condiciones ácidas. Unas mezclas técnicas de isobuteno contienen frecuentemente también otras olefinas, tales como p.ej. 2-butenos. Si se emplean estos eductos (productos de partida) , entonces unos procedimientos técnicos usan unas condiciones, en las que se hidrata casi exclusivamente el isobuteno, pero no las otras olefinas, y se reprimen casi totalmente unas reacciones secundarias, tales como las de homo- o heterooligomerización de las olefinas. Tales procesos trabajan habitualmente en la fase líquida y pueden ser subdivididos en dos grupos: a) unos procedimientos, en los que la conversión química se efectúa en una solución de un catalizador que contiene agua y b) unos procesos catalíticos heterogéneos, en los que se emplean unos catalizadores sólidos, insolubles en la fase de reacción.

La hidratación de isobuteno para dar terc. butanol con ayuda de unos catalizadores sólidos de carácter ácido, que no son solubles ni en los eductos ni en los productos, tiene la ventaja de que la mezcla de reacción está exenta de ácidos y se puede tratar sin pérdidas mediante un desdoblamiento de retorno o mediante otras reacciones secundarias para dar el terc. butanol. La reacción transcurre junto a la superficie del catalizador. Para que tenga lugar una reacción, ambos partícipes en la reacción tienen que estar presentes al mismo tiempo junto al sitio activo del catalizador. Esto es dificultado por el hecho de que el agua y el isobuteno, o respectivamente una mezcla de hidrocarburos que contiene isobuteno, no son miscibles entre sí. Con el fin de obtener unos grados de conversión aceptables, se utilizan unos disolventes, que hacen posible obtener una mezcla homogénea a base de agua y de una mezcla de partida con isobuteno.

En el documento de solicitud de patente alemana DE 30 31 702 A1, el metanol se describe para esta finalidad como disolvente tanto para el agua como también para el isobuteno o respectivamente para una mezcla de hidrocarburos que contiene isobuteno. Como productos se obtienen uno junto a otro terc. butanol y metil-terc. butil-éter.

En el documento de solicitud de patente europea EP 0 010 993 A1 se emplean unos ácidos carboxílicos alifáticos con 1 hasta 6 átomos de C como disolventes para ambos eductos. En este caso, como productos secundarios resultan los ésteres butílicos terciarios de estos ácidos. Éstos tienen que ser hidrolizados para dar el terc. butanol y unos ácidos carboxílicos.

En el documento DE 30 31 702 A1 se emplean unos sulfolanos y en el documento de patente de los EE.UU. US

4.327.231 se emplean unos alcoholes plurivalentes del tipo neo, tales como por ejemplo el neopentil-glicol. Estos disolventes tienen que ser separados con respecto del terc. butanol. Además de esto, existe el peligro de que el disolvente utilizado se descomponga en el funcionamiento permanente de una tal instalación.

Con el fin de evitar estas desventajas, en algunos procedimientos se emplea el producto diana, TBA, como un agente solubilizante. Tales procedimientos se han descrito, por ejemplo, en el documento de solicitud de patente internacional WO 99/33775 y en el documento DE 30 25 262 o DE 102 59 413.9. En estos casos, una mezcla a base de una fracción de hidrocarburos que contiene isobuteno, TBA y agua, se convierte químicamente en una cascada de reactores, en presencia de unos catalizadores de carácter ácido, dispuestos en el lecho sólido. El primer reactor se hace funcionar en la mayoría de los casos en un modo de funcionamiento de bucle y los otros se hacen funcionar en paso directo. Delante de cada otro reactor se puede añadir dosificadamente agua de reacción. La fracción de descarga del último reactor se separa por destilación en una mezcla de hidrocarburos con el isobuteno que no ha reaccionado y el TBA en bruto. Una parte del TBA en bruto se conduce de retorno al primer reactor. La otra parte se puede aprovechar como tal o se puede elaborar para dar TBA y/o un azeótropo de TBA y agua.

En el caso de este procedimiento, de un reactor a otro, a causa del progreso de la reacción, aumenta el contenido de TBA y disminuye el contenido de isobuteno. La composición de la mezcla de reacción se aproxima, en este caso, con una velocidad decreciente al equilibrio termodinámico entre agua, isobuteno y TBA, de tal manera que no se puede alcanzar ningún grado de conversión completo. En este contexto, en el caso de unos largos períodos de tiempo de reacción, se pueden conseguir unos grados de conversión de aproximadamente 93 % en peso. Sin embargo, si se desea un más alto rendimiento de espacio-tiempo, es conveniente restringir el grado de conversión. Por ejemplo, puede ser ventajoso, partiendo de unas corrientes técnicas de isobuteno, por ejemplo del material refinado I, restringir el grado de conversión a 80 hasta 85 %.

En la solicitud de patente DE 103 38 581 no divulgada todavía, se describe la preparación de terc. butanol mediante una reacción con agua de unas mezclas de hidrocarburos que contienen isobuteno, en presencia de unos catalizadores sólidos de carácter ácido en más reactores, separándose una parte del TBA que está presente en la mezcla de reacción, delante del último reactor, para aumentar el grado de conversión. A pesar de este mejoramiento, el grado de conversión total del isobuteno, en el caso de aproximadamente el mismo rendimiento de espacio-tiempo, aumenta solamente en un 5 hasta 10 % a aproximadamente 90 %.

En la solicitud de patente DE 102 60 991 no divulgada todavía, se describe un procedimiento para la preparación de TBA, en cuyo caso se emplea una destilación reactiva relativamente costosa y en el que, con una conversión casi completa del isobuteno, a partir de isobuteno se forman también unos compuestos que hierven a altas temperaturas.

El documento de patente europea EP 1 508 558 describe un procedimiento para la preparación de terc. butanol (TBA) mediante una reacción con agua de unas mezclas de hidrocarburos que contienen isobuteno, en presencia de unos catalizadores de carácter ácido en más reactores, realizándose que para el aumento del grado de conversión, delante del último reactor se separa una parte del TBA, que está presente en la mezcla de reacción.

En el documento EP 1 431 264 se describe un procedimiento para la preparación de terc. butanol mediante una reacción por adición de agua con isobuteno, en presencia de un intercambiador de iones de carácter más ácido.

Puesto que los procedimientos conocidos, que utilizan como catalizador unas sustancias sólidas, de carácter ácido e insolubles en el medio de reacción, ofrecen ciertamente un tratamiento sencillo, pero no son satisfactorios en lo que respecta al rendimiento de espacio-tiempo y/o al rendimiento y/o a la selectividad, la misión del presente invento consistió en poner a disposición un procedimiento, que se distinga por un alto rendimiento de espacio-tiempo y una alta selectividad al mismo tiempo que un alto grado de conversión del isobuteno.

Sorprendentemente, se encontró que se puede conseguir un alto rendimiento de espacio-tiempo en un reactor llenado con sustancias sólidas de carácter ácido en el caso de la reacción de isobuteno con agua para dar butanol,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de terc. butanol (TBA) mediante una reacción con agua de una mezcla de hidrocarburos que contiene isobuteno, en presencia de un catalizador sólido de carácter ácido en una cascada de reactores, caracterizado por que por lo menos un reactor se carga de una manera alternante con dos diferentes mezclas de hidrocarburos, que contienen isobuteno, teniendo una de las mezclas tanto un contenido de terc. butanol como también un contenido de agua que son más altos que en la otra mezcla.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la mezcla de hidrocarburos con el contenido más pequeño de terc. butanol contiene menos que 1 % en masa de terc. butanol.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la mezcla de hidrocarburos con el contenido más pequeño de terc. butanol contiene menos que 0, 1 % en masa de terc. butanol.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la mezcla de hidrocarburos con el contenido más pequeño de terc. butanol tiene un contenido de isobuteno de 1 a 30 % en masa.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado por que la mezcla de hidrocarburos con el contenido más pequeño de terc. butanol tiene un contenido de agua que está situado como máximo un 10 % por encima del contenido, que es soluble en la mezcla de hidrocarburos.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado por que un reactor es cargado de una manera alternante con dos diferentes mezclas de hidrocarburos que contienen isobuteno.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 5,

caracterizado por que dos reactores conectados en paralelo entre sí, que forman una unidad de reactores, son cargados de una manera alternante con las dos diferentes mezclas de hidrocarburos que contienen isobuteno.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 7,

caracterizado por que las dos diferentes fracciones de descarga desde el reactor, obtenidas mediante la carga de una manera alternante del reactor que se hace funcionar de una manera alternante, son separadas conjuntamente, en una unidad de destilación, en una corriente que contiene hidrocarburos y en un terc. butanol en bruto.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 7,

caracterizado por que las dos diferentes fracciones de descarga desde el reactor, obtenidas mediante la carga de una manera alternante del reactor que se hace funcionar de una manera alternante, son separadas en dos unidades de destilación por separado, en una corriente que contiene hidrocarburos y en un terc. butanol en bruto, y por que el producto de cabezas con el más alto contenido de isobuteno se utiliza para la carga del reactor que se hace funcionar de una 50 manera alternante.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 9, caracterizado por que por lo menos dos reactores o unidades de reactores se hacen funcionar de una manera alternante.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 10, caracterizado por que la carga de una manera alternante del reactor se efectúa de tal modo que el cambio de las mezclas se efectúe en una cadencia de 0, 5 a 10 horas.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, caracterizado por que la relación cronológica de la carga del reactor con una mezcla más rica en agua y TBA a la carga con una mezcla más pobre en agua y TBA es igual o mayor que 1.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que se ajusta una relación cronológica de la carga del reactor con una mezcla más rica en agua y TBA a la carga con una mezcla más pobre en agua y TBA de 1, 5 por 1 hasta 2, 5 por 1.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 13, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo a una temperatura de 30 a 120 °C.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 14, caracterizado por que en el primer reactor de la cascada de reactores se conduce una mezcla de hidrocarburos, que tiene un contenido de isobuteno más grande que 25 % en masa.

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 15, caracterizado por que en el caso de los reactores de la cascada de reactores, que no se hacen funcionar de una manera alternante, antes de la entrada de la mezcla de reacción en el respectivo reactor se alimenta agua.

17. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 16, caracterizado por que todos los reactores de la cascada de reactores se hacen funcionar con una diferencia de temperaturas de la mezcla de reacción desde la entrada en el reactor hasta la salida desde el reactor de menos que 10 K.

18. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 17, caracterizado por que como catalizador en unos reactores que se hacen funcionar con una velocidad lineal de 1 a 60 m/h, se utiliza una resina intercambiadora de iones, que tiene un tamaño medio de granos de 0, 1 a 5 mm.

19. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 18, caracterizado por que el reactor que se carga de una manera alternante con dos diferentes mezclas de hidrocarburos que contienen isobuteno, realizándose que una de las mezclas tiene tanto un contenido de terc. butanol como también un contenido de agua que son más altos que los de la otra mezcla, es el último reactor o una última unidad de reactores a base de dos o más reactores conectados en paralelo de la cascada de reactores.