Proceso para hacer nitrilos.

Un proceso para hacer adiponitrilo, comprendiendo dicho proceso las etapas de:

(a) hacer reaccionar en una primera zona de reacción una mezcla que comprende 1,3-butadieno (BD) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un primer catalizador que comprende Ni cero-valente y un primer ligando que contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3-pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butanonitrilo (2M3BN);

(b) isomerizar al menos una parte del 2M3BN de la etapa (a) en una segunda zona de reacción en presencia de un segundo catalizador que comprende Ni cero-valente y un segundo ligando que contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3PN; y

(c ) hacer reaccionar en una tercera zona de reacción una mezcla que comprende 3PN de la etapa (b) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un tercer catalizador que comprende Ni cero-valente y un tercer ligando que contiene fósforo en presencia de promotor de ácido de Lewis para producir un producto de reacción que comprende adiponitrilo,

donde el catalizador fluye a través de la primera, segunda y tercera zona de reacción junto con reactivos y productos, donde se producen mononitrilos C9 como un subproducto en dicha primera zona de reacción,

donde el primer catalizador que fluye desde la primera zona de reacción está concentrado en una o más etapas de destilación y se recicla en al menos una corriente de reciclaje de catalizador en la primera zona de reacción,

donde una parte de la corriente de reciclaje de catalizador en la primera zona de reacción contacta con un disolvente de extracción en una etapa de extracción líquido/líquido para producir una fase de disolvente y una fase de refinado,

donde dicha fase de disolvente comprende catalizador y dicha fase de refinado comprende mononitrilos C9,

donde la proporción de peso de mononitrilos C9 con el catalizador en dicha fase de disolvente es inferior a la proporción de peso de mononitrilos C9 con el catalizador en dicha corriente de reciclaje de catalizador introducida en la etapa de extracción líquido/líquido; y

donde el catalizador de dicha fase de disolvente obtenido en dicha etapa de extracción líquido/líquido se recicla a la primera zona de reacción o a la segunda zona de reacción o a la primera y segunda zona de reacción.

Proceso para hacer nitrilos

Campo de la invención 5

Esta divulgación se refiere a un proceso para fabricar nitrilos. Más particularmente, la divulgación se refiere a un proceso mejorado de zona multi-reacción donde se limita la acumulación de subproductos de reacción no deseados para proporcionar producciones químicas mejoradas de 3-pentenonitrilo y adiponitrilo a partir de hidrocianación de 1, 3-butadieno. 10

Antecedentes de la invención

Adiponitrilo (ADN) es un intermediario comercialmente importante y versátil en la producción industrial de poliamidas de nailon útil en la formación de películas, fibras y artículos moldeados. ADN puede producirse mediante 15 hidrocianación de 1, 3-butadieno (BD) en presencia de complejos de metales de transición que comprenden varios ligandos que contienen fósforo. Por ejemplo, catalizadores que comprenden níquel cero-valente y ligandos que contienen fósforo monodentado están bien documentados en la técnica anterior; véase, por ejemplo, las patentes de Estados Unidos números 3.496.215; 3.631.191; 3.655.723 y 3.766.237; y Tolman, C. A., McKinney, R. j., Seidel, W. C., Druliner, J. D., y Stevens, W. R., Advances in Catalysisi, 1985, Vol. 33, páginas 1-46. También se desvelan 20 mejoras en la hidrocianación de compuestos etilénicamente no saturados con catalizadores que comprenden níquel cero-valente y ciertos ligandos de fosfito multidentado; por ejemplo, véase: patentes de Estados Unidos números 5.512.696; 5.821.378; 5.959.135; 5.981.772; 6.020.516; 6.127.567; y 6.812.352.

3-Pentenonitrilo (3PN) puede formarse por medio de una serie de reacciones como las ilustradas más 25 abajo.

De acuerdo con las abreviaturas aquí usadas, BD es 1, 3-butadieno, HCN es cianuro de hidrógeno y 40 2M3BN es 2-metil-3-butenonitrilo. Un método para aumentar la producción química de 3PN de hidrocianación de BD incluye la isomerización catalítica de 2M3BN a 3PN (Ecuación 2 arriba) en presencia de complejos NiL4 como se desvela en la patente de Estados Unidos Nº 3.536.748. Los co-productos de hidrocianación de BD e isomerización de 2M3BN pueden incluir 4-pentenonitrilo (4PN) , 2-pentenonitrilo (2PN) , 2-metil-2-butenonitrilo (2M2BN) y 2-metilglutaronitrilo (MGN) . 45

En presencia de complejos de metales de transición que comprenden varios ligandos que contienen fósforo, dinitrilos tales como ADN, MGN y etilsuccinonitrilo (ESN) pueden formarse mediante hidrocianación de 3PN y 2M3BN, como se ilustra en las Ecuaciones 3 y 4 arriba. La ecuación 4 también muestra que 2M2BN puede formarse cuando 2M3BN isomeriza de manera no deseable en presencia de un promotor de ácido de Lewis que 50 puede mantenerse a partir de una zona de reacción de hidrocianación de pentenonitrilo.

La hidrocianación de olefinas activadas tales como olefinas conjugadas (por ejemplo, 1, 3-butadieno) puede realizarse en índices adecuados sin el uso de un promotor de ácido de Lewis. Sin embargo, la hidrocianación de olefinas no activadas, tales como 3PN, requiere al menos un promotor de ácido de Lewis para obtener índices y 5 producciones industrialmente útiles para la producción de nitrilos lineales, tal como ADN. Por ejemplo, las patentes de Estados Unidos números 3.496.217, 4.874.884 y 5.688.986 desvelan el uso de promotores de ácido de Lewis para la hidrocianación de compuestos etilénicamente no saturados con catalizadores de níquel que comprenden ligandos que contienen fósforo.

Un proceso integrado para la producción de ADN a partir de BD y HCN puede comprender hidrocianación de BD, isomerización de 2M3BN para producir 3PN y la hidrocianación de pentenonitrilos, incluyendo 3PN, para producir ADN y otros dinitrilos. Los procesos integrados se desvelan, por ejemplo, en la solicitud de patente de Estados Unidos 2009/0099386 A1.

En la publicación de patente de Estados Unidos Nº 2007/0260086 se desvela un proceso para la preparación de dinitrilos con el objetivo de proporcionar la recuperación de un catalizador formado por una mezcla de ligandos mono- y bidentados y ser capaz de reutilizar el catalizador así recuperado en las etapas de hidrocianación/isomerización.

La publicación de patente de Estados Unidos Nº 2008/0221351 desvela un proceso integrado para preparar ADN. Una primera etapa de proceso incluye la hidrocianación de BD para producir 3PN sobre al menos un catalizador de níquel cero-valente. Una segunda etapa de proceso del proceso integrado implica la hidrocianación de 3PN para producir ADN sobre al menos un catalizador de níquel cero-valente y al menos un ácido de Lewis. En este proceso integrado, al menos uno de los catalizadores de níquel cero-valente usado en una de las etapas del proceso 25 se transfiere a la otra etapa del proceso.

Los subproductos de reacción producidos en la primera zona de reacción (Z1) incluyen compuestos C8H13CN. Estos compuestos C8H13CN pueden producirse mediante dimerización de 1, 3-butadieno e hidrocianación de tales dímeros. Cuando tales compuestos C8H13CN se introducen en una zona de reacción para 30 producir adiponitrilo mediante la reacción de 3PN con HCN, estos compuestos C8H13CN pueden reaccionar con HCN para producir compuestos C8H14 (CN) 2 no deseados.

Las mejoras obtenidas por las siguientes divulgaciones en el presente documento proporcionan mayores producciones químicas y/o selectividades de 3PN y/o ADN de BD y HCN. Además mejoran el control de la 35 formación del subproducto en etapas individuales de reacción. Estos subproductos pueden incluir al menos: 4-vinil-1-ciclohexeno, 2-metil-2-butenonitrilo, compuestos de mononitrilo de la fórmula química C8H13CN y compuestos de dinitrilo de la fórmula C8H14 (CN) 2.

US 2008/281120 desvela un proceso para preparar 3PN. 40

US 2008/221351 desvela un proceso para preparar ADN.

Resumen de la invención 45

La acumulación de subproductos, tales como mononitrilos de C9, se reduce mediante una manera particular de purificar un catalizador usado para hidrocianación de 1, 3-butadieno en un proceso para hacer adiponitrilo. El catalizador se purifica en un tratamiento de extracción líquido/líquido y se recicla.

Pentenonitrilo se hace en un proceso que comprende dos etapas. En una primera etapa [esto es, etapa (a) ], 50 1, 3-butadieno reacciona con cianuro de hidrógeno en una primera zona de reacción (Z1) en presencia de un primer catalizador que comprende níquel cero-valente (Ni0) y un primer ligando que contiene fósforo para producir un efluente de reactor que comprende 3-pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butanonitrilo (2M3BN) . En la segunda etapa [esto es, etapa (b) ], al menos una parte de 2M3BN hecho en la primera etapa se isomería en una segunda zona de reacción (Z2) en presencia de un segundo catalizador que comprende níquel cero-valente (Ni0) y un segundo ligando 55 que contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3PN.

Puede recuperarse una corriente efluente que comprende 3PN de la segunda zona de reacción (Z2) . 3PN también puede recuperarse mediante destilación del producto de reacción de la primera zona de reacción (Z1) . 3PN recuperado puede entrar en contacto con HCN en una tercera etapa de reacción [esto es, etapa (c) ] en una tercera 60 zona de reacción (Z3) en presencia de un tercer catalizador, que comprende níquel cero-valente (Ni0) y un tercer ligando que contiene fósforo. La reacción en la tercera zona de reacción (Z3) tiene lugar en presencia de un promotor de ácido de Lewis.

El catalizador introducido en la zona de reacción fluye a, a través de y fuera de la zona de reacción junto 65 con reactivos y productos. Cualquier promotor de ácido de Lewis introducido en una zona de reacción también fluye a través de la zona de reacción junto con el flujo de reactivos, productos y catalizadores. El catalizador que fluye a través de la primera zona de reacción aquí también es referido como el primer catalizador. El primer catalizador comprende níquel cero-valente y un primer ligando que contiene fósforo. El catalizador que fluye a través de la segunda zona de reacción aquí también es referido como el segundo catalizador. Este segundo catalizador comprende níquel cero-valente y un segundo ligando que contiene fósforo. 5

La primera zona de reacción está sustancialmente libre de promotor de ácido de Lewis. Se controla el flujo del catalizador reciclado para evitar la introducción de promotor de ácido de Lewis, que fluye a través de la tercera zona de reacción (Z3) , a la primera zona de reacción (Z1) .

Además de 3-pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butenonitrilo (2M3BN) , el producto de reacción de la etapa (a) comprende además dinitrilos. Estos dinitrilo comprenden adiponitrilo... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para hacer adiponitrilo, comprendiendo dicho proceso las etapas de:

(a) hacer reaccionar en una primera zona de reacción una mezcla que comprende 1, 3-butadieno (BD) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un primer catalizador que comprende Ni cero-valente y un primer ligando que 5 contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3-pentenonitrilo (3PN) y 2-metil-3-butanonitrilo (2M3BN) ;

(b) isomerizar al menos una parte del 2M3BN de la etapa (a) en una segunda zona de reacción en presencia de un segundo catalizador que comprende Ni cero-valente y un segundo ligando que contiene fósforo para producir un producto de reacción que comprende 3PN; y 10

(c ) hacer reaccionar en una tercera zona de reacción una mezcla que comprende 3PN de la etapa (b) y cianuro de hidrógeno (HCN) en presencia de un tercer catalizador que comprende Ni cero-valente y un tercer ligando que contiene fósforo en presencia de promotor de ácido de Lewis para producir un producto de reacción que comprende adiponitrilo,

donde el catalizador fluye a través de la primera, segunda y tercera zona de reacción junto con reactivos y 15 productos,

donde se producen mononitrilos C9 como un subproducto en dicha primera zona de reacción,

donde el primer catalizador que fluye desde la primera zona de reacción está concentrado en una o más etapas de destilación y se recicla en al menos una corriente de reciclaje de catalizador en la primera zona de reacción,

donde una parte de la corriente de reciclaje de catalizador en la primera zona de reacción contacta con un disolvente 20 de extracción en una etapa de extracción líquido/líquido para producir una fase de disolvente y una fase de refinado,

donde dicha fase de disolvente comprende catalizador y dicha fase de refinado comprende mononitrilos C9,

donde la proporción de peso de mononitrilos C9 con el catalizador en dicha fase de disolvente es inferior a la proporción de peso de mononitrilos C9 con el catalizador en dicha corriente de reciclaje de catalizador introducida en la etapa de extracción líquido/líquido; y 25

donde el catalizador de dicha fase de disolvente obtenido en dicha etapa de extracción líquido/líquido se recicla a la primera zona de reacción o a la segunda zona de reacción o a la primera y segunda zona de reacción.

2. El proceso de la reivindicación 1, donde no se añade níquel cero-valente a la corriente de reciclaje de catalizador antes de la introducción de esta corriente en una etapa de extracción líquido/líquido. 30

3. El proceso de la reivindicación 1, donde la etapa de extracción líquido/líquido comprende introducir una parte de la corriente de reciclaje de catalizador, un disolvente de extracción y dinitrilos en una zona de extracción líquido/líquido, y separar los líquidos en la zona de extracción líquido/líquido en una fase de disolvente que comprende catalizador y una fase de refinado que comprende dinitrilos y mononitrilos C9. 35

4. El proceso de la reivindicación 3, donde la fase de disolvente de la zona de extracción líquido/líquido se destila para eliminar el disolvente de extracción y para obtener una corriente de catalizador extraído que se recicla a la primera zona de reacción.

5. El proceso de la reivindicación 4, donde se añade níquel cero-valente a la corriente de catalizador extraído y la corriente de catalizador extraído se recicla a la primera zona de reacción.

6. El proceso de la reivindicación 3, donde la fase de refinado comprende disolvente de extracción, pentenonitrilos, dinitrilos, productos de degradación del catalizador y mononitrilos C9, 45

donde los dinitrilos se separan del disolvente de extracción, pentenonitrilos, productos de degradación del catalizador y mononitrilos C9, y donde los dinitrilos separados se reciclan a la etapa de extracción líquido/líquido.

7. El proceso de cualquier reivindicación 1 a 6 que además comprende recuperar de la segunda zona de reacción 50 (Z2) una corriente de efluente que comprende 3PN que contiene menos de 5000 partes por millón (ppm) de mononitrilos C9; preferentemente menos de 2000 partes por millón (ppm) de mononitrilos C9; más preferentemente menos de 1000 partes por millón (ppm) de mononitrilos C9.

8. El proceso de la reivindicación 7, donde el producto de reacción de la tercera zona de reacción comprende menos 55 de 5000 partes por millón (ppm) ; preferentemente menos de 2000 partes por millón (ppm) ; más preferentemente menos de 1000 partes por millón (ppm) de dinitrilos de la fórmula química C8H14 (CN) 2.

9. El proceso de la reivindicación 1, donde el primer ligando que contiene fósforo del catalizador que fluye a través de la primera zona de reacción es un ligando que contiene fósforo monodentado, y 60

donde el segundo ligando que contiene fósforo es igual que el primer ligando que contiene fósforo.

10. El proceso de la reivindicación 9, donde el tercer ligando que contiene fósforo es un ligando que contiene fósforo bidentado.

11. El proceso de la reivindicación 1, donde el efluente de la primera zona de reacción de la etapa (a) se destila para proporcionar al menos tres corrientes.

donde una de las tres corrientes está enriquecida con 3-pentenonitrilo,

donde una de las tres corrientes está enriquecida con mononitrilos C9, 5

donde una de las tres corrientes está enriquecida con catalizador, donde la corriente enriquecida con mononitrilos C9 es tratada para eliminar mononitrilos C9.

12. El proceso de la reivindicación 11, donde la corriente enriquecida con mononitrilos C9 es tratada para eliminar mononitrilos C9 pasando la corriente a la etapa de extracción líquido/líquido para producir una fase de disolvente y 10 una fase de refinado, y Donde al menos una parte de los mononitrilos C9 pasan a la fase de refinado.

13. El proceso de la reivindicación 12, donde al menos una parte de los mononitrilos C9 en la fase de refinado se eliminan mediante destilación. 15

14. El proceso de la reivindicación 11, donde el efluente de la primera zona de reacción de la etapa (a) se destila para proporcionar corrientes que comprenden una corriente enriquecida con 2M3BN y una corriente enriquecida con 3-pentenonitrilo y mononitrilos C9,

Y donde la corriente enriquecida con 3-pentenonitrilo y mononitrilos C9 se destila para separar el 3-pentenonitrilo de 20 los mononitrilos C9.

15. El proceso de la reivindicación 14, donde el efluente de la primera zona de reacción de la etapa (a) se destila para proporcionar corrientes que comprenden una corriente enriquecida con 2M3BN, una corriente enriquecida con 3-pentenonitrilo y una corriente enriquecida con mononitrilos C9, 25

donde la corriente enriquecida con 2M3BN, la corriente enriquecida con 3-pentenonitrilo y la corriente enriquecida con mononitrilos C9 se toman de una única columna de destilación, y donde la corriente enriquecida con 2M3BN se toma con una extracción superior, la corriente enriquecida con 3-pentenonitrilo se toma como una extracción lateral y la corriente enriquecida con mononitrilos C9 se toma como una extracción inferior. 30