Procedimiento para la preparación de alcoholes de poliéter.

Procedimiento para la preparación de alcoholes de poliéter mediante reacción de los siguientes reactantes:

a) uno o varios óxidos de alquileno y dado el caso dióxido de carbono así como

b) una o varias sustancias de partida con funcionalidad H

en presencia de un catalizador

con formación de una mezcla de reacción líquida

en una unidad de reacción (1),

caracterizado porque la unidad de reacción (1) presenta tabiques (2) que configuran múltiples canales de flujo microestructurados que causan una múltiple división de la mezcla de reacción líquida en caminos de flujo parcial y nueva recombinación de los mismos en disposición modificada, repitiéndose la múltiple división y nueva recombinación de 10 a 10.000 veces y presentando los canales de flujo microestructurados una dimensión característica, que se define como la mayor separación posible de una partícula discrecional de la mezcla de reacción líquida con respecto a la pared más próxima a la partícula de un canal de flujo, en el intervalo de 20 a 10.000 μm y aproximándose por ello el perfil de flujo de la mezcla de reacción líquida a través de los canales de flujo microestructurados, alejándose de un perfil de flujo parabólico, a un flujo de tapón ideal.

Procedimiento para la preparación de alcoholes de poliéter

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de alcoholes de poliéter.

Los alcoholes de poliéter pueden ser polioléteres, empleándose los mismos en particular como materias primas para la preparación de poliuretanos, o también poliétermonooles que se emplean en diferentes campos de aplicación, en particular como sustancias con actividad interfacial, agentes de lavado y limpieza, en la minería, en la química de la construcción, como productos químicos de campos petrolíferos, en el procesamiento de materiales textiles o cuero, como revestimientos, como coadyuvantes de formulación para agentes fitoprotectores, como productos cosméticos y de cuidado personal, como coadyuvantes de formulación para la alimentación humana y animal, para pigmentos, para fármacos o como aditivos de carburantes.

La preparación de alcoholes de poliéter en una unidad de reacción con varios estratos dispuestos en paralelo entre sí, que están microestructurados, es conocida.

El documento EP-A 1 586 372 describe un reactor microestructurado y su uso en un procedimiento para la preparación de alcoholes de poliéter mediante adición con apertura de anillo de óxidos de alquileno en presencia de un catalizador sólido, teniendo lugar la conducción del proceso químico en espacios que se forman por dos o varias placas o capas esencialmente paralelas al plano y realizándose la mezcla de reactantes de forma monofásica de manera líquida en cada canal de reacción de forma individual, estando previsto un dispositivo de intercambio de calor y estando diseñado el reactor a presiones de hasta 80 MPa (800 bar) y temperaturas en el intervalo de 30 a 400 º C. Por ello se puede aprovechar de forma óptima el potencial de las mayores velocidades de reacción posibles gracias a elevadas presiones de óxido de alquileno y prepararse alcoholes de poliéter de calidad unitaria y con un contenido reducido de productos secundarios.

Sin embargo, los aparatos microestructurados son formaciones muy difíciles. Incluso durante la fabricación, las tolerancias son tales que especialmente para sistemas de reacción con una viscosidad notablemente creciente a lo largo de la reacción, tal como es el caso en la presente preparación de polioléteres, la pérdida de presión de los capilares individuales entre sí conduce a una mala distribución de las corrientes másicas. Esta problemática está representada exhaustivamente en C. Amador y col. en Chem. Eng. J. 101 (2004) 1-3, páginas 379-390. Ya en la década de los 80 se ha intentado evitar la mala distribución con conexión en paralelo de aparatos tubulares. Se desarrollaron enfoques que favorecen una distribución igual incluso en caso de sistemas generadores de viscosidad. Al igual que se tienen que observar en el caso del suministro al reactor microestructurado las pérdidas de presión de los capilares individuales, este efecto se tiene que tiene que tener en cuenta también durante la dosificación posterior.

Además, el procedimiento para la preparación de polioléteres causa presiones muy altas que fuerzan a un diseño del reactor de hasta varios cientos de bares.

Por el documento EP-A 06 114 369 es conocido un procedimiento mejorado para la preparación de polioléteres en una unidad de reacción con varios estratos dispuestos en paralelo entre sí, que están microestructurados, que garantiza una distribución igual mejorada de la mezcla de reacción a los canales de reacción individuales, al estar previsto antes del suministro de los reactantes y del catalizador a los canales un equipo de distribución y en al final del mismo, un equipo colector para la mezcla de reacción.

El documento EP-A 06 114 369 describe un procedimiento para la preparación de polioléteres mediante reacción de los siguientes reactantes:

a) uno o varios óxidos de alquileno y dado el caso dióxido de carbono así como b) una o varias sustancias de partida con funcionalidad H

en presencia de un catalizador, en una unidad de reacción con varios estratos dispuestos en paralelo unos sobre otros A, B, que están microestructurados, de tal manera que cada estrato presenta múltiples canales dispuestos en paralelo entre sí que configuran desde un lado de la placa hasta el lado opuesto de la misma una vía de flujo continua, premezclándose una parte de los reactantes o todos los reactantes y dado el caso el catalizador a una temperatura que es menor que la temperatura de la reacción en una mezcladora en el exterior de los canales y suministrándose a continuación a los canales en los estratos A en un lado de los mismos y retirándose en el otro lado de los mismos la mezcla de reacción y suministrándose a través de los canales de planos B dispuestos de forma alterna a los planos A en un lado de los mismos un caloportador y retirándose en el otro lado de los mismos y estando previsto para los canales de los planos A en un extremo de los mismos un equipo de distribución para el suministro de los reactantes y del catalizador y en el otro extremo de los mismos, un equipo colector para la mezcla de reacción.

Por consiguiente, el objetivo de la invención era garantizar una mejora adicional de la distribución igual de las corrientes másicas en un procedimiento para la preparación de alcoholes de poliéter y conseguir, por ello, más mejoras de los rendimientos y las selectividades así como de las propiedades del producto.

El objetivo se consigue mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 para la preparación de alcoholes de poliéter mediante reacción de los siguientes reactantes:

a) uno o varios óxidos de alquileno y dado el caso dióxido de carbono así como b) una o varias sustancias de partida con funcionalidad H

en presencia de un catalizador con configuración de una mezcla de reacción líquida en una unidad de reacción, que está caracterizado porque la unidad de reacción presenta tabiques que configuran múltiples canales de flujo microestructurados que causan una división múltiple de la mezcla de reacción líquida en caminos de flujo parcial y nueva recombinación de los mismos en disposición modificada, repitiéndose múltiples veces la división múltiple y la nueva recombinación y presentando los canales de flujo microestructurados una dimensión característica, que se define como la mayor separación posible de una partícula discrecional de la mezcla de reacción líquida con respecto a la pared situada más próxima a la partícula de un canal de flujo, en el intervalo de 20 a 10.000 μm y aproximándose por ello el perfil del flujo de la mezcla de reacción líquida a través de los canales de flujo microestructurados a un flujo de tapón ideal.

Se ha encontrado que es posible una mejora de la distribución igual de la mezcla de reacción a lo largo de todo el frente de reacción al emplearse tabiques en la unidad de reacción que configuran canales de flujo microestructurados que hacen de mezcladora estática y que presentan una dimensión característica tal como se ha definido anteriormente.

En este caso se trata de denominadas mezcladoras de división y recombinación, es decir, mezcladoras que se caracterizan por niveles de separación reiterativa y agrupación de corrientes.

La expresión usada en el presente documento canal de flujo o también camino de flujo se puede definir de tal manera que a un canal de flujo o camino de flujo pertenecen todas las partículas de la mezcla de reacción líquida que radialmente con respecto a la dirección del flujo no están separadas unas de otras por tabiques o paredes. Un canal de flujo o camino de flujo une puntos de mezcla entre sí o distribuidores con puntos de mezcla.

Las mezcladoras que configuran canales de flujo microestructurados se denominan también micromezcladoras.

Para la presente invención es esencial el empleo de tabiques que configuran canales de flujo microestructurados con una dimensión característica en el intervalo de 20 a 10.000 μm y que, por ello, aproximan el perfil de flujo de la mezcla de reacción líquida alejándose de un perfil de flujo parabólico a un flujo de tapón ideal.

La preparación de los polialcoholes en el procedimiento de acuerdo con la invención se realiza mediante reacción de los siguientes reactantes:

a) uno o varios óxidos de alquileno y dado el caso dióxido de carbono así como b) una o varias sustancias de partida con funcionalidad H

en presencia de un catalizador.

Como reactantes a) se pueden emplear todos los óxidos de alquileno conocidos. Preferentemente se emplean una o varias sustancias seleccionadas de la siguiente enumeración: óxido de etileno, óxido de propileno, óxido... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de alcoholes de poliéter mediante reacción de los siguientes reactantes:

a) uno o varios óxidos de alquileno y dado el caso dióxido de carbono así como b) una o varias sustancias de partida con funcionalidad H

en presencia de un catalizador con formación de una mezcla de reacción líquida en una unidad de reacción (1) , caracterizado porque la unidad de reacción (1) presenta tabiques (2) que configuran múltiples canales de flujo microestructurados que causan una múltiple división de la mezcla de reacción líquida en caminos de flujo parcial y nueva recombinación de los mismos en disposición modificada, repitiéndose la múltiple división y nueva recombinación de 10 a 10.000 veces y presentando los canales de flujo microestructurados una dimensión característica, que se define como la mayor separación posible de una partícula discrecional de la mezcla de reacción líquida con respecto a la pared más próxima a la partícula de un canal de flujo, en el intervalo de 20 a 10.000 μm y aproximándose por ello el perfil de flujo de la mezcla de reacción líquida a través de los canales de flujo microestructurados, alejándose de un perfil de flujo parabólico, a un flujo de tapón ideal.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una parte de los reactantes o todos los reactantes y dado el caso el catalizador se premezclan en una mezcladora fuera de la unidad de reacción a una temperatura que es menor que la temperatura de la reacción.

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la dimensión característica de los canales de flujo microestructurados se encuentra en un intervalo de 40 a 6.000 μm, preferentemente en un intervalo de 50 a 4.000 μm.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los tabiques (2) son placas de reacción (2) , formando dos o varias placas de reacción (2) dispuestas en paralelo una sobre otra en dirección de flujo principal a través de la unidad de reactor (1) respectivamente un módulo de reactor (3) , presentando la unidad de reacción (1) uno o varios módulos de reactor (3) , presentando cada placa de reacción (2) múltiples ranuras (4) dispuestas en paralelo entre sí en un ángulo α distinto de cero con respecto a la dirección de flujo principal con anchura constante o variable y la placa de reacción (2) directamente adyacente, múltiples ranuras

(4) geométricamente correspondientes que están dispuestas en un mismo ángulo α, aunque con signo inverso, y configurando las ranuras (4) de todas las placas de reacción (2) dispuestas unas sobre otras un canal de flujo, con un suministro de los reactantes al canal de flujo y una evacuación de la mezcla de producto del canal de flujo, con en cada caso una chapa de separación (5) dispuesta en paralelo con respecto a las placas de reacción (2) a ambos lados del módulo de reactor (3) que cierra por completo las ranuras (4) , así como con una o varias placas de refrigeración o atemperado (6) que se unen a cada chapa de separación (5) , en el lado opuesto al módulo de reactor

(3) de la chapa de separación (5) , circulando a través de la una o las varias placas de refrigeración o atemperado (6) un caloportador.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el ángulo α asciende a 45º .

6. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque están previstas dos o varias placas de refrigeración o atemperado (6) , presentando cada placa de refrigeración o atemperado (6) múltiples ranuras (4) dispuestas en paralelo entre sí en un ángulo α distinto de cero con respecto a la dirección del flujo principal del caloportador con anchura constante o variable, y presentando la placa de refrigeración o atemperado

(6) directamente adyacente múltiples ranuras (4) geométricamente iguales que están dispuestas en un mismo ángulo α, aunque con signo inverso, y configurando las ranuras (4) de todas las placas de refrigeración o atemperado (6) dispuestas unas sobre otras un canal de flujo, con un suministro del caloportador al canal de flujo y una evacuación del caloportador en el otro extremo del canal de flujo.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la conversión del uno o varios óxidos de alquileno se realiza con adición de uno o varios comonómeros de la clase de los anhídridos cíclicos, de las lactonas o con adición de dióxido de carbono.

8. Procedimiento para la preparación de alcoholes de poliéter de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 mediante reacción de los siguientes reactantes:

a) uno o varios óxidos de alquileno y dado el caso dióxido de carbono así como b) una o varias sustancias de partida con funcionalidad H

en presencia de un catalizador en una forma de conducción por bloques, de tal manera que están previstas dos o varias unidades de reacción (1) ,

1) suministrándose los reactantes a) y b) a una primera unidad de reacción con obtención de una primera mezcla

de reacción, 2) atemperándose la primera mezcla de reacción preferentemente después de abandonar la primera unidad de reacción, 3) añadiéndose mediante mezcla uno o varios reactantes adicionales distintos de los suministrados en el nivel del procedimiento 1 o los mismos reactantes que en el nivel de procedimiento 1) en una proporción de mezcla diferente del nivel de procedimiento 1) con obtención de una segunda mezcla de reacción y suministrándose la segunda mezcla de reacción 4) a una segunda unidad de reacción,

y suministrándose la mezcla de reacción obtenida a partir de esto dado el caso a otra unidad de reacción, repitiéndose de manera correspondiente las etapas de procedimiento 2) y 3) .

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque en la mezcladora fuera del reactor en una primera etapa de mezcla en primer lugar se premezclan el uno o los varios óxidos de alquileno y dado el caso dióxido de carbono con el catalizador y en una segunda etapa de mezcla se añaden mediante mezcla la una o las varias sustancias de partida con funcionalidad H.

10. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque los reactantes a) son una o varias sustancias seleccionadas de la siguiente enumeración: óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de penteno, éter de glicidilo, óxido de hexeno y/u óxido de estireno, preferentemente óxido de etileno, óxido de propileno, dióxido de carbono o mezclas de los mismos.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se emplean como sustancias de partida con funcionalidad H uno o varios alcoholes con una funcionalidad de 1 a 8.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque como sustancia de partida o sustancias de partida con funcionalidad H se emplean uno o varios alcoholes con una funcionalidad de 1 con la fórmula general R-OH, siendo R un resto alquilo, arilo, aralquilo o alquilarilo saturado o insaturado con 1 a 60, preferentemente 1 a 24 átomos de carbono, en particular una o varias sustancias de la siguiente enumeración: metanol, butanol, hexanol, heptanol, octanol, decanol, undecanol, dodecanol o tridecanol, tetradecanol, pentadecanol, hexadecanol, heptadecanol, octadecanol, butenol, hexenol, heptenol, octenol, nonenol, decenol, undecenol, alcohol vinílico, alcohol alílico, geraniol, linalool, citronelol, fenol o nonilfenol.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque como sustancias de partida con funcionalidad H se emplean uno o varios alcoholes con una funcionalidad de 2 a 8, de forma particularmente preferente de 2 a 4, más preferentemente de 2 a 3, en particular una o varias sustancias de la siguiente enumeración: etilenglicol, propilenglicol, glicerol, trimetilolpropano y pentaeritritol.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque como catalizadores se emplean catalizadores de complejo de cianuro multimetal.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque como catalizadores se emplean catalizadores básicos, tales como hidróxido de potasio, alcoholatos de metal alcalino o aminas.

16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el catalizador de complejo de cianuro multimetal se recupera mediante filtración de corriente transversal por membrana de la descarga de reacción de la única o de la última de las varias unidades de reacción y se recicla al procedimiento.