Un proceso mejorado para la hidrogenación de alquiéster(es) en presencia de monóxido de carbono.

Un proceso de preparación de alcohol(es) a partir de alquiléster(es) en el que hidrógeno,

monóxido de carbono y al menos un alquiléster se ponen en contacto con un catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso en una zona de reacción para producir al menos un alcohol, en el que la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono en la zona de reacción está en el intervalo de 100:1 a 1:10.

Un proceso mejorado para la hidrogenación de alquiéster (es) en presencia de monóxido de carbono La presente invención se refiere a la preparación de alcohol (es) mediante la hidrogenación de alquiléster (es) . En particular, la presente invención se refiere a un proceso de preparación de alcohol (es) a partir de alquiléster (es) en el que hidrógeno, monóxido de carbono y al menos un alquiléster se ponen en contacto con un catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso.

En los últimos años el mayor uso y demanda de alcoholes tales como metanol, etanol y alcoholes superiores ha generado un mayor interés en procesos relacionados con la producción de alcoholes. Los alcoholes se pueden producir mediante fermentación de, por ejemplo, azúcares y/o materiales celulósicos.

Otros procesos de producción de alcoholes, en particular etanol y alcoholes superiores, incluyen los procesos descritos a continuación.

El documento de Estados Unidos 4.122.110 se refiere a un proceso de fabricación de alcoholes, en particular alcoholes lineales primarios saturados, mediante la reacción de CO con H2 a una presión entre 2 y 25 MPa y a una temperatura entre 150 y 400 °C, en presencia de un catalizador, caracterizado porque el catalizador contiene al menos 4 elementos esenciales: (a) cobre, (b) cobalto, (c) al menos un elemento M seleccionado entre cromo, hierro, vanadio y manganeso, y (d) al menos un metal alcalino.

Journal of Catalysis, 1988, 114, 90-99 desvela un mecanismo de formación de etanol a partir de síntesis gaseosa sobre CuO/ZnO/Al2O3. La formación de etanol a partir de CO y H2 sobre un catalizador de metanol CuO/ZnO (un catalizador de hidrogenación) se ha estudiado en un microrreactor de lecho fijo midiendo la distribución isotópica del carbono en el producto de etanol cuando se añade a la alimentación metanol enriquecido isotópicamente con 13C.

El documento de Estados Unidos 2008/0194397 A1 desvela catalizadores de hidrogenación que comprenden cromito de cobre que tienen rutenio y uno o más promotores depositados sobre ellos, y el uso de dichos catalizadores para la preparación de metanol mediante la hidrogenación de monóxido de carbono y para la preparación de alcoholes mediante la hidrogenación de compuestos carbonílicos en alcoholes.

El documento de Estados Unidos 2008/0194398 A1 y 2008/0194397 A1 desvelan catalizadores de hidrogenación que comprenden cromito de cobre que tienen paladio y lantano depositados sobre ellos, y el uso de dichos catalizadores para la preparación de metanol mediante la hidrogenación de monóxido de carbono y para la preparación de alcoholes mediante la hidrogenación de compuestos carbonílicos en alcoholes.

El documento EP 0210795 A1 desvela la producción de alcoholes mediante la hidrogenación de ésteres de ácidos carboxílicos a temperatura elevada y presión atmosférica o elevada en presencia de un catalizador que contiene cobre y al menos uno de magnesio, un metal lantánido o un metal actínido.

El documento GB 2150560 A desvela un proceso de producción de alcoholes mediante hidrogenolisis de ésteres de ácidos carboxílicos, dicho proceso que comprende la puesta en contacto de una mezcla de vapor que contiene el éster, hidrógeno y una pequeña cantidad de dióxido de carbono, con un catalizador que consiste esencialmente en una mezcla reducida de óxido de cobre y óxido de cinc a una temperatura en el intervalo de 150-240 °C aproximadamente y a una presión de 5-50 bar aproximadamente.

El documento WO 8303409 describe un proceso mediante el cual se produce etanol a través de la carbonilación de metanol haciendo reaccionar CO en presencia de un catalizador de carbonilación para formar ácido etanoico, en el que el ácido etanoico a continuación se convierte en un éster de etanoato, que se hidrogena para dar etanol o una mezcla de etanol y otro alcohol que se puede separar por destilación. La carbonilación se puede realizar usando una mezcla de CO/H2 y la hidrogenolisis se puede llevar a cabo de forma similar en presencia de CO, lo que posibilita de la circulación de gas entre las zonas de carbonilación y de hidrogenolisis con gas de síntesis, preferentemente gas de síntesis que tiene una relación molar de H2:CO de 2:1, que se usa como gas de reposición.

A medida que sigue aumentando en el mundo actual la importancia de los alcoholes, tal como el etanol, aumenta la necesidad y el deseo de producir alcoholes con una tasa de conversión más elevada, una mejora de la sensibilidad y una mejora de la productividad.

Ahora se ha comprobado de forma sorprendente que cuando se usa un catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso en la preparación de alcohol (es) a partir de alquiléster (es) , la presencia de monóxido de carbono en la zona de reacción puede ser beneficiosa en términos de mejora de la actividad del catalizador, de incremento de la tasa de hidrogenación de los alquiléster (es) y de incremento de la productividad de alcohol (es) del proceso de hidrogenación.

La presente invención proporciona un proceso de preparación de alcohol (es) a partir de alquiléster (es) en el que hidrógeno, monóxido de carbono y al menos un alquiléster se ponen en contacto con un catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso en una zona de reacción para producir al menos un alcohol, en el que la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono en la zona de reacción está en el intervalo de 100:1 a 1:10.

La presente invención además proporciona el uso de monóxido de carbono para incrementar la actividad catalítica de un catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso en un proceso de producción de alcohol (es) a partir de alquiléster (es) e hidrógeno.

El proceso de preparación de alcoholes proporcionado por la presente invención comprende la puesta en contacto de hidrógeno (H2) , monóxido de carbono (CO) y al menos un alquiléster con un catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso en una zona de reacción.

El mecanismo mediante el cual se prepara el alcohol (es) a partir del alquiléster (es) es por hidrogenación del alquiléster (es) , es decir:

R-C (=O) O-R' + 2 H2 -R-CH2OH + R'-OH

La hidrogenación de alquiléster (es) para producir alcoholes también se puede denominar hidrogenolisis de alquiléster (es) .

Preferentemente, el al menos un alquiléster usado en el proceso de la presente invención es uno o más alquilésteres que tienen la fórmula R-C (=O) O-R', en la que R y R' se seleccionan independientemente entre hidrocarburos alifáticos saturados que tienen entre 1 y 5 átomos de carbono, más preferentemente entre 1 y 3 átomos de carbono, lo más preferentemente 1º 2 átomos de carbono. Los alquilésteres preferidos adecuados para su uso en el proceso de la presente invención se seleccionan entre etanoato de metilo, etanoato de etilo, propanoato de metilo, propanoato de etilo, butanoato de propilo, pentanoato de butilo y sus mezclas. Los alquilésteres más preferidos para su uso en el proceso de la presente invención son etanoato de metilo, etanoato de etilo y sus mezclas.

La fuente de alquiléster (es) usada en el proceso de la presente invención no es crítica. De acuerdo con una realización de la presente invención, al menos parte de los alquiléster (es) usados en el proceso de la presente invención están contenidos en una composición de alquiléster producida mediante una reacción de carbonilación de alcohol. Cuando al menos parte de los alquiléster (es) usados en el proceso de la presente invención están contenidos en una composición de alquiléster producida mediante una reacción de carbonilación de alcohol, dicha composición de alquiléster preferentemente se purifica para retirar los ácidos carboxílicos (por ejemplo ácido etanoico) y el agua antes de su introducción en la zona de reacción. Por tanto, en una realización preferida de la presente invención, los alquiléster (es) están contenidos en una composición de alquiléster que contiene menos del 5 % en peso de ácidos carboxílicos (con respecto a la cantidad de alquiléster (es) ) , más preferentemente, menos del 1 % en peso, incluso más preferentemente menos del 0, 1 % en peso y lo más preferentemente menos de 100 ppm en peso de ácidos carboxílicos. Dicha composición de alquilésteres preferentemente contiene menos del 20 % en peso de agua (con respecto a la cantidad de alquiléster (es) ) , más preferentemente menos del 2 % en peso, y lo más preferentemente menos del 0, 2 % en peso de agua.

La fuente de hidrógeno (H2) usada en el proceso de la presente invención no es crítica. Ejemplos no limitantes de procesos que pueden proporcionar una fuente de hidrógeno... [Seguir leyendo]

1. Un proceso de preparación de alcohol (es) a partir de alquiléster (es) en el que hidrógeno, monóxido de carbono y al menos un alquiléster se ponen en contacto con un catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso en una zona de reacción para producir al menos un alcohol, en el que la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono en la zona de reacción está en el intervalo de 100:1 a 1:10.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono en la zona de reacción está en el intervalo de 50:1 a 1:2.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el hidrógeno y el monóxido de carbono se obtienen a partir de un proceso de generación de gas de síntesis.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el gas de síntesis se ha sometido a un proceso para retirar el dióxido de carbono.

5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los alquiléster (es) se seleccionan entre etanoato de metilo, etanoato de etilo, propanoato de metilo, propanoato de etilo, butanoato de propilo, pentanoato de butilo, y sus mezclas.

6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la relación molar de hidrógeno a alquiléster en la zona de reacción es superior a 1, 5:1.

7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la relación molar de hidrógeno a alquiléster en la zona de reacción es inferior a 100:1.

8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los alquiléster (es) en la zona de reacción están en fase gaseosa.

9. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso comprende:

(a) un componente de cobre;

(b) un componente de manganeso; y

(c) al menos un componente adicional seleccionado entre un óxido metálico, óxido de silicio, arcilla, carbono y grafito.

10. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el catalizador de hidrogenación que contiene cobre y manganeso contiene un componente de cobre y un componente de manganeso soportado sobre un material de soporte seleccionado entre carbono, sílice, titania, arcillas, alúmina, óxido de cinc, zirconia, y sus mezclas.

11. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso es un catalizador de cromito de cobre que contiene manganeso.

12. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso es un catalizador de un óxido metálico mixto que contiene óxido de cobre, manganeso y al menos otro óxido metálico.

13. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso contiene al menos el 0, 1 % en peso de manganeso.

14. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso contiene al menos el 5 % en peso de cobre.

15. El uso de monóxido de carbono para incrementar la actividad catalítica de un catalizador de hidrogenación que comprende cobre y manganeso en un proceso de producción de alcohol (es) a partir de alquiléster (es) e hidrógeno.