Un método para preparar etilenglicol a partir de un compuesto polihidroxi.

Un método para producir etilenglicol a partir de un compuesto polihidroxi seleccionado entre almidón,

glucosa, fructosa, fructano y sus mezclas, que comprende las etapas de:

a) añadir dicho compuesto polihidroxi y agua a un reactor,

b) presurizar el reactor con gas de hidrógeno a una presión inicial de hidrógeno, y

c) permitir que dicho compuesto polihidroxi reaccione en presencia de un catalizador mientras se agita la mezcla de reacción;

en el que

dicho catalizador comprende un primer ingrediente activo y un segundo ingrediente activo;

dicho primer ingrediente activo comprende uno o más metales de transición de los Grupos 8, 9 o 10 seleccionados entre hierro, cobalto, níquel, rutenio, rodio, paladio, iridio y platino, o una de sus mezclas o aleaciones;

dicho segundo ingrediente activo comprende un molibdeno y/o tungsteno metálicos, o uno de sus carburos, nitruros, fosfuros; y

la presión inicial de hidrógeno en dicho reactor a temperatura ambiente está entre 1 y 12 MPa, la temperatura de reacción entre 120 y 300 ºC y el tiempo de reacción no es menor de 5 minutos; la proporción en peso de dicho segundo ingrediente activo con respecto a dicho primer ingrediente está entre 0,02 y 1600.

Un método para preparar etilenglicol a partir de un compuesto polihidroxi Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a un método para producir etilenglicol y, más particularmente, a un método para 10 producir etilenglicol a partir de compuestos polihidroxi en condiciones hidrotérmicas.

2. Descripción de la técnica relacionada Los métodos convencionales para la producción de etilenglicol implican materias primas de petróleo. Por ejemplo, se somete etileno a epoxidación para dar lugar a óxido de etileno que se hidrata para dar lugar a etilenglicol. El petróleo es un recurso no renovable y estos métodos incluyen una etapa de oxidación selectiva o epoxidación, que aumenta la dificultad técnica del proceso. Además, los métodos convencionales tienen una baja eficacia y un elevado consumo de material, pueden producir contaminación grave, y producen una gran cantidad de sub-productos.

La producción de etilenglicol con materias primas renovables puede reducir la dependencia humana de los materiales fósiles y va destinada a lograr un desarrollo sostenible en términos por un lado de medio ambiente y por otro, de rentabilidad.

Los compuestos polihidroxi, tal como almidón, hemicelulosa, glucosa, sacarosa, fructosa y fructano, son muy comunes en cuanto a naturaleza y sus rendimientos se encuentran en aumento con el desarrollo de las tecnologías agrícolas. La producción de etilenglicol usando compuestos polihidroxi no solo reduce la dependencia humana de los materiales fósiles, sino que también mejora el valor añadido de los productos agrícolas. Los métodos para la producción de etilenglicol a partir de celulosa y sacarosa se describen en la técnica anterior (Angew. Chem. Int. Ed. 2008, vol. 47, Nº 44; el documento EP 2338867A1; US5107018A; Ind. & Eng. Chem. Res. 2005, vol. 44, Nº 5) .

Los métodos convencionales para la producción de etilenglicol a partir de compuestos polihidroxi incluyen las etapas de: (a) gelatinizar, licuar y sacarificar almidón para dar lugar a glucosa; (b) hidrotratar la glucosa con rutenio o níquel como catalizador para dar lugar a sorbitol; y (c) degradar el sorbitol por medio de hidrogenolisis en condiciones de temperatura elevada y presión elevada para dar lugar a una mezcla que principalmente incluye propilenglicol, glicerol y etilenglicol. Los rendimientos de etilenglicol están entre un 10 % y un 30 % y los métodos de preparación son complejos.

Sumario de la invención A la vista de los problemas descritos anteriormente, un objetivo de la invención es proporcionar un método para producir etilenglicol a partir de un compuesto polihidroxi con elevado rendimiento y con elevada selectividad. El compuesto polihidroxi, es uno o más de almidón, glucosa, fructosa y fructano. Se degrada por medio de hidrogenación catalítica de una etapa para dar lugar a etilenglicol.

Para lograr el objetivo anterior, de acuerdo con una realización de la invención, se proporciona un método para producir etilenglicol, que comprende: (a) añadir un compuesto polihidroxi y agua a un reactor sellado de alta presión, (b) introducir hidrógeno en el reactor, y (c) permitir que el compuesto polihidroxi reaccione en presencia de un catalizador mientras se agita la mezcla de reacción; comprendiendo el catalizador un primer ingrediente activo y un segundo ingrediente activo, comprendiendo el primer ingrediente activo uno o más metales de transición del Grupo 50 8, 9 o 10 (tabla periódica convencional, sistema IUPAC) seleccionado entre hierro, cobalto, níquel, rutenio, rodio, paladio, iridio y platino o una de sus mezclas o aleaciones; comprendiendo el segundo ingrediente activo un estado metálico de molibdeno y/o tungsteno, o uno de sus carburos, nitruros, o fosfitos; siendo la presión inicial de hidrógeno en el interior entre 1 y 12 MPa a temperatura ambiente, siendo la temperatura de reacción entre 120 y 300 º C, y siendo el tiempo de reacción no menor de 5 minutos.

En una clase de esta realización, la presión inicial de hidrógeno en el reactor está entre 3 y 7 MPa a temperatura ambiente, la temperatura de reacción está entre 180 y 250 º C, y el tiempo de reacción está entre 30 y 180 minutos.

En una clase de esta realización, la proporción en peso del segundo ingrediente activo con respecto al primer 60 ingrediente está entre 0, 02 y 1600 y en particular entre 0, 3 y 60.

En una clase de esta realización, el primer y segundo ingrediente activo son transportados por un vehículo que comprende carbono activado, alúmina, sílice, carburo de silicio, circonia, óxido de cinc, dióxido de titanio y/o una de sus mezclas y/o de sus materiales compuestos.

En una clase de esta realización, el componente metálico del primer ingrediente activo representa entre un 0, 05 y un 50 % en peso del catalizador, y en particular entre un 1 y un 30 % en peso.

En una clase de esta realización, el componente de metal del segundo ingrediente activo representa entre un 1 y un 80 % en peso del catalizador, y en particular entre un 10 y un 60 % en peso.

En una clase de esta realización, el catalizador no se encuentra sobre un soporte y uno de sus ingredientes activos funciona como un catalizador estructural, por ejemplo, níquel Raney.

En una clase de esta realización, la proporción en peso de compuesto polihidroxi con respecto a agua está entre 1:200 y 1:4.

En una clase de esta realización, la proporción en peso de compuesto polihidroxi con respecto al catalizador está entre 1:1 y 100:1.

En una clase de esta realización, el reactor de alta presión se sustituye por un reactor optimizado, por ejemplo, un reactor de lecho fijo o un reactor de lecho en suspensión, de manera que la transferencia de masa y la reacción entre el compuesto polihidroxi, hidrógeno y el catalizador sean óptimas.

Las ventajas de la invención se resumen a continuación:

1) La invención usa compuestos polihidroxi renovables, concretamente, almidón, glucosa, fructosa o fructano como materia prima, satisfaciendo de este modo el requisito de desarrollo sostenible;

2) Los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno de las materias primas quedan retenidos en los productos de degradación de los compuestos polihidroxi en gran medida, lo que significa que el método de preparación tiene una rentabilidad atómica elevada;

3) En comparación con los métodos convencionales para producir etilenglicol, el método de la invención no incluye sorbitol, y se produce etilenglicol por medio de únicamente una reacción de una etapa; de este modo, el método es simple y se lleva a la práctica de forma sencilla a escala industrial; y 4) El método de la invención da lugar a productos con elevado rendimiento y elevada selectividad; el rendimiento de etilenglicol puede superar un 50 %; y la invención es muy prometedora desde el punto de vista económico y social.

Descripción detallada de las realizaciones Para ilustrar más la invención, a continuación se describen experimentos que detallan un método para producir etilenglicol a partir de un compuesto polihidroxi. Debería apreciarse que se pretende que los siguientes ejemplos describan la invención y no la limiten.

Ejemplo 1

Preparación de un catalizador de tungsteno Se sumergió un vehículo de carbón activado (AC) con solución de metatungstato de amonio de 0, 4 g/ml. Se secó la mezcla en un horno a 120 º C durante 12 horas y se redujo en presencia de hidrógeno a 700 º C durante una hora para dar lugar a un catalizador de W/AC que comprendía un 20 % en peso de tungsteno.

Ejemplo 2

Preparación de un catalizador de níquel-tungsteno Se sumergió de manera adicional el catalizador W/AC obtenido como se describe en el Ejemplo 1 en una solución de nitrato de níquel, se secó a 120 º C, y se redujo a 400 º C durante 2 horas para dar lugar a un catalizador de Ni-W/AC que comprendía un 5 % en peso de níquel y un 18 % de tungsteno.

Ejemplo 3

Preparación de catalizadores de Ni/AC, Ni/SiO2, Pt/AC y Ru/AC

Se sumergieron los vehículos de carbono activado por separado en soluciones acuosas de nitrato de níquel, ácido cloroplatínico y tricloruro de rutenio. Se secaron las mezclas a 120 º C durante 12 horas y se redujo en presencia de hidrógeno a 450 º C durante una hora para dar: un catalizador de Ni/AC que comprendía un 5 % en peso de níquel, un catalizador de Pt/AC que comprendía un 5 % en peso de platino, o un catalizador de Ru/AC que comprendía un

% en peso de rutenio, respectivamente.

En una preparación por separado, se sustituyó el carbono activado con SiO2, y tras las etapas anteriores, se preparó un catalizador de Ni/SiO2 que comprendía... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir etilenglicol a partir de un compuesto polihidroxi seleccionado entre almidón, glucosa, fructosa, fructano y sus mezclas, que comprende las etapas de:

a) añadir dicho compuesto polihidroxi y agua a un reactor, b) presurizar el reactor con gas de hidrógeno a una presión inicial de hidrógeno, y c) permitir que dicho compuesto polihidroxi reaccione en presencia de un catalizador mientras se agita la mezcla de reacción;

en el que dicho catalizador comprende un primer ingrediente activo y un segundo ingrediente activo; dicho primer ingrediente activo comprende uno o más metales de transición de los Grupos 8, 9 o 10

seleccionados entre hierro, cobalto, níquel, rutenio, rodio, paladio, iridio y platino, o una de sus mezclas o aleaciones; dicho segundo ingrediente activo comprende un molibdeno y/o tungsteno metálicos, o uno de sus carburos, nitruros, fosfuros; y la presión inicial de hidrógeno en dicho reactor a temperatura ambiente está entre 1 y 12 MPa, la temperatura de reacción entre 120 y 300 º C y el tiempo de reacción no es menor de 5 minutos; la proporción en peso de dicho segundo ingrediente activo con respecto a dicho primer ingrediente está entre 0, 02 y 1600.

2. El método de la reivindicación 1, en el que dichos primer y segundo ingredientes activos están soportados sobre un vehículo que comprende carbono activado, alúmina, sílice, carburo de silicio, circonia, óxido de cinc, dióxido de titanio o una de sus mezclas o materiales compuestos; el componente metálico de dicho primer ingrediente activo representa entre un 0, 05 y un 50 % en peso de dicho catalizador; el componente metálico de dicho segundo ingrediente activo representa entre un 1 y un 80 % en peso de dicho catalizador.

3. El método de la reivindicación 2, en el que el componente metálico del primer ingrediente activo representa entre un 1 y un 30 % en peso de dicho catalizador; el componente metálico de dicho segundo ingrediente activo representa entre un 10 un 60 % en peso de dicho catalizador.

4. El método de la reivindicación 1, en el que dicho catalizador no está sobre un soporte y uno de sus ingredientes 35 activos es un catalizador estructural.

5. El método de la reivindicación 1, en el que la proporción en peso de dicho compuesto polihidroxi con respecto a agua está entre 1:200 y 1:4; la proporción en peso de dicho compuesto polihidroxi con respecto a dicho catalizador está entre 1:1 y 100:1.

6. El método de la reivindicación 1, en el que la presión inicial de hidrógeno en dicho reactor está entre 3 y 7 MPa a temperatura ambiente, la temperatura de reacción entre 180 y 250 º C y el tiempo de reacción entre 30 y 180 minutos.

7. El método de la reivindicación 1, en el que la proporción en peso de dicho segundo ingrediente activo con respecto a dicho primer ingrediente está entre 0, 3 y 60.