ES2192919B1 - Catalizador a base de cobre tratado por reduccion y procedimiento para la produccion de alcohol alfa-feniletilico utilizando el mismo. - Google Patents
Catalizador a base de cobre tratado por reduccion y procedimiento para la produccion de alcohol alfa-feniletilico utilizando el mismo.Info
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Abstract
Catalizador a base de cobre tratado por reducción y procedimiento para la producción de alcohol alfa-feniletílico utilizando el mismo. Un catalizador a base de cobre tratado por reducción obtenido por reducción con hidrógeno de un catalizador a base de cobre en presencia de una fase líquida, y un procedimiento para producir alcohol o {al}-feniletílico, que comprende la hidrogenación de acetofenona en presencia del citado catalizador.
Description
Catalizador a base de cobre tratado por reducción
y procedimiento para la producción de alcohol
\alpha-feniletílico utilizando el mismo.
La presente invención se refiere a un catalizador
a base de cobre tratado por reducción y a un procedimiento para
producir alcohol \alpha-feniletílico utilizando el
citado catalizador. Más en particular, la presente invención se
refiere a un catalizador a base de cobre tratado por reducción y a
un procedimiento para producir alcohol
\alpha-feniletílico por hidrogenación de
acetofenona en presencia de un catalizador a base de cobre, que
puede mantener la disminución de la actividad del catalizador a un
nivel extremadamente bajo. Además el alcohol
\alpha-feniletílico es útil, por ejemplo, como
materia prima para la producción de estireno, y materia prima para
la producción de varios perfumes.
Los catalizadores a base de cobre son conocidos
como catalizadores de hidrogenación. También es conocido que el
alcohol \alpha-feniletílico se puede producir por
hidrogenación de acetofenona con un catalizador a base de cobre. Por
ejemplo, en la patente
JP-A-59-27216 se
describe un procedimiento de hidrogenación de acetofenona utilizando
un catalizador de cromita-cobre que contiene bario,
zinc y magnesio.
En relación con esto, cuando la reacción se lleva
a cabo introduciendo un fluido para reacción en un reactor en el que
está empaquetado un catalizador a base de cobre, se requiere que el
óxido de cobre del catalizador se reduzca a cobre como tratamiento
de activación del catalizador, pero surge el problema de que hay una
notable disminución de la actividad del catalizador dependiendo del
proceso de reducción, de manera que el catalizador no puede
presentar de forma suficiente sus cualidades a lo largo de un
período prolongado, lo que resulta desventajoso sobre todo desde el
punto de vista industrial.
En estas circunstancias, un objeto de la presente
invención es proporcionar un catalizador a base de cobre tratado por
reducción y un procedimiento para producir alcohol
\alpha-feniletílico por hidrogenación de
acetofenona en presencia del catalizador a base de cobre, que puede
mantener la disminución de la actividad de catalizador a un nivel
extremadamente bajo.
Es decir, la presente invención se refiere a un
catalizador a base de cobre tratado por reducción obtenido por
reducción con hidrógeno de un catalizador a base de cobre en
presencia de una fase líquida, y un procedimiento para producir
alcohol \alpha-feniletílico, que comprende la
hidrogenación de acetofenona con el citado catalizador a base de
cobre tratado por reducción.
El catalizador a base de cobre utilizado en la
presente. invención es un catalizador que contiene CuO como
principal componente. El contenido de CuO en el catalizador es
normalmente entre 10 y 90% en peso y preferiblemente entre 20 y 80%
en peso. Cantidades demasiado bajas o demasiado altas de este
contenido dan lugar a una disminución de la actividad de
hidrogenación. Los componentes distintos a CuO en el catalizador
incluyen varios óxidos metálicos tales como Cr_{2}O_{3}, ZnO,
Fe_{2}O_{3}, Al_{2}O_{3}, La_{2}O_{3}, Sm_{2}O_{3},
CeO_{2}, TiO_{2}, SiO_{2}, MnO_{2}, Co_{2}O_{3}, NiO,
BaO, CaO, MgO y similares, y es adecuado utilizar un catalizador a
base de un compuesto óxido en el que los principales componentes
sean CuO-Cr_{2}O_{3} y CuO-ZnO.
Además, puede estar contenido un compuesto de metal alcalino como
componente distinto a los componentes antes mencionados.
El catalizador puede ser un catalizador que
utiliza un soporte o un catalizador sin soporte. El catalizador
incluye óxidos metálicos y óxidos compuestos de los mismos tales
como sílice, alúmina, titania, zirconia, magnesia,
sílico-alúmina y similares; bentonita,
montmorillonita, tierra de diatomeas, arcilla ácida, carbono
activado y similares, pero se prefieren la sílice y la tierra de
diatomeas. Además, cuando se moldea el catalizador, se pueden añadir
aglutinantes tales como grafito, sol de sílice, alúmina y
similares.
La forma del catalizador incluye forma esférica,
forma cilíndrica y similares, y el tamaño del catalizador es
habitualmente entre 0,5 y 10 mm, y preferiblemente entre 1 y 6
MM.
El catalizador se puede producir por el método de
coprecipitación, método de precipitación, método mixto o similares.
Por ejemplo, se puede preparar un polvo de catalizador por
calentamiento de una pasta obtenida por un método de
coprecipitación, adición del aglutinante antes mencionado o similar
al polvo, obteniéndose una pastilla moldeada por moldeo por
tableteado o moldeo por extrusión.
Se pueden utilizar además los correspondientes
productos que se encuentran en el comercio.
La presente invención de caracteriza por la
utilización de un catalizador que se reduce en presencia de fase
líquida. Cuando el óxido de cobre del catalizador se reduce
habitualmente para obtener cobre como sustancia activa, el calor de
reacción generado por la reducción es muy grande, tal como 38
kcal/mol de CuO, y se emplea un método para contener la. velocidad
de reacción por dilución del gas hidrógeno como una. materia prima,
con el fin de eliminar eficazmente el calor de reacción.
Sin embargo, según un estudio del autor de la
presente invención, se considera que una elevación drástica de la
temperatura de la superficie de un catalizador, dependiendo de las
condiciones de operación, coagula el Cu sobre la superficie del
catalizador, disminuyendo drásticamente la actividad tras la
reducción y no se obtiene una actividad estable.
Además, la dilución del hidrógeno no resulta
económica ya que se requiere una gran cantidad de un gas inerte tal
como nitrógeno o similar.
En la presente invención, al ser grande la
capacidad de eliminar el calor de la reducción en presencia de fase
líquida en comparación con lo que ocurre en la reducción en ausencia
de fase líquida, el calor de reacción generado en la reducción puede
eliminarse eficazmente, y además, el hecho de ser solamente
hidrógeno el que se disuelve en la fase líquida contribuye a la
reacción, pudiéndose controlar la reacción a la velocidad deseada
por cambio de la presión, temperatura o similar, sin dilución del
hidrógeno, o con dilución con una cantidad mínima del gas diluyente.
Según esto, es muy económico, desde el punto de vista de la
realización industrial, que no se observe la disminución de la
actividad causada por la coagulación del cobre, y pueda obtenerse un
catalizador que tenga una actividad estable.
Como medio líquido, puede utilizarse cualquiera
de los que son líquidos en las condiciones de la reducción, y entre
los ejemplos específicos de los mismos se incluyen agua, alcoholes
tal como metanol, etanol, propanol, éter monometílico de
etilenglicol, alcohol \alpha-feniletílico y
similares: éteres tales como éter dietilico, tetrahidrofurano,
dioxano, éter dimetílico de etilen glicol y similares; hidrocarburos
tales como hexano, heptano, tolueno, etil benceno y similares; y
disolventes mixtos de los mismos.
El catalizador a base de cobre tratado por
reducción de la invención puede utilizarse para la hidrogenación de
compuestos orgánicos tales como acetofenona y similares.
El catalizador a base de cobre tratado por
reducción de la presente invención se puede aplicar adecuadamente a
la hidrogenación de acetofenona para producir alcohol
\alpha-feniletílico.
La hidrogenación de acetofenona se lleva a cabo
utilizando un reactor en el que se empaqueta el catalizador antes
mencionado. La temperatura de reacción es normalmente entre 40 y
200ºC y preferiblemente de 60 a 150ºC. La presión de reacción es
habitualmente entre 0,1 y 20 MPa y preferiblemente entre 1 y
10 MPa. Cuando la temperatura o la presión es demasiado baja, la reacción no avanza suficientemente y, por otra parte, si la temperatura o la presión es demasiado alta, puede aumentar la formación del subproducto etilbenceno. La cantidad de catalizador utilizado es normalmente de 0,01 a 50 hr^{-1} como velocidad espacial de líquido materia prima para una capa de catalizador y preferiblemente de 0,1 a 20 hr^{-1}. La cantidad de hidrógeno introducida como alimentación es normalmente de 1,0 a 3 veces por mol para la cantidad de acetofenona en el líquido materia prima cargado.
10 MPa. Cuando la temperatura o la presión es demasiado baja, la reacción no avanza suficientemente y, por otra parte, si la temperatura o la presión es demasiado alta, puede aumentar la formación del subproducto etilbenceno. La cantidad de catalizador utilizado es normalmente de 0,01 a 50 hr^{-1} como velocidad espacial de líquido materia prima para una capa de catalizador y preferiblemente de 0,1 a 20 hr^{-1}. La cantidad de hidrógeno introducida como alimentación es normalmente de 1,0 a 3 veces por mol para la cantidad de acetofenona en el líquido materia prima cargado.
Como medio líquido para la reacción se pueden
utilizar los anteriormente mencionados que se emplean en el
tratamiento de reducción del catalizador a base de cobre.
En el tratamiento de reducción o hidrogenación
antes mencionado, el líquido o gas de salida de un reactor se puede
reciclar al reactor.
A continuación, la presente invención se ilustra
en detalle con Ejemplos, pero no queda limitada a los mismos.
Se llenó un tubo de reacción, que tenía un
diámetro interior de 1 cm y una altura de empaquetamiento de 1 m de
un reactor adiabático de lecho fijo, con
70 cc de un catalizador de pastilla de sílice cobre (con un contenido del 65% en peso de CuO), se introdujeron como alimentación 100 g/hr de etilbenceno (que en adelante se citará como "EB") y 10000 ccN/hr de un gas compuesto por 15% de metano y 85% de hidrógeno a una presión de 0,6 MPa y una temperatura de 150ºC y se llevó a cabo la reducción durante 20 horas. Una vez completada la reducción, se introdujeron como alimentación 427 g/hr de un líquido materia prima compuesto recientemente por 22% en peso de acetofenona (citada en adelante como "ACP"), 61% en peso de alcohol cx-feniletílico (citado en adelante como "MBA"), y 17% en peso de otros compuestos, y 35,6 litros N/hr convertido a condiciones normales (la relación molar de hidrógeno a materia prima acetofenona es 1,5 veces por mol) de un gas mixto compuesto por 63% en volumen de hidrógeno y 17% en volumen de metano, y se llevó a cabo la reacción de hidrogenación a unas condiciones de presión de 2,5 MPa. En estado estacionario, al cabo de 8 horas en que la temperatura de entrada al reactor se controló a 90ºC, los resultados de la reacción determinados en las composiciones de entrada y salida del reactor eran 68,3% como conversión de ACP, y 0,8% como selectividad de EB.
70 cc de un catalizador de pastilla de sílice cobre (con un contenido del 65% en peso de CuO), se introdujeron como alimentación 100 g/hr de etilbenceno (que en adelante se citará como "EB") y 10000 ccN/hr de un gas compuesto por 15% de metano y 85% de hidrógeno a una presión de 0,6 MPa y una temperatura de 150ºC y se llevó a cabo la reducción durante 20 horas. Una vez completada la reducción, se introdujeron como alimentación 427 g/hr de un líquido materia prima compuesto recientemente por 22% en peso de acetofenona (citada en adelante como "ACP"), 61% en peso de alcohol cx-feniletílico (citado en adelante como "MBA"), y 17% en peso de otros compuestos, y 35,6 litros N/hr convertido a condiciones normales (la relación molar de hidrógeno a materia prima acetofenona es 1,5 veces por mol) de un gas mixto compuesto por 63% en volumen de hidrógeno y 17% en volumen de metano, y se llevó a cabo la reacción de hidrogenación a unas condiciones de presión de 2,5 MPa. En estado estacionario, al cabo de 8 horas en que la temperatura de entrada al reactor se controló a 90ºC, los resultados de la reacción determinados en las composiciones de entrada y salida del reactor eran 68,3% como conversión de ACP, y 0,8% como selectividad de EB.
Ejemplo comparativo
1
Se llenó un tubo de reacción, que tenía un
diámetro interior de 1 cm y una altura de empaquetamiento de 1 m de
un reactor adiabático de lecho fijo, con
70 cc de un catalizador. de pastilla de sílice cobre (con un contenido de CuO de 65% en peso), se introdujeron como alimentación 8500 ccN/hr de un gas compuesto por 15% de metano y 85% de hidrógeno a una presión de 0,1 MPa y una temperatura de 140 a 180ºC diluyéndolo mientras con nitrógeno de 3500 ccN/hr y se llevó a cabo una reducción durante 20 horas. Una vez completada la reducción, se añadieron cromo alimentación 428 g/hr de una solución reciente de materia prima compuesta por 21% en peso de acetofenona (de aquí en adelante citada como "ACP") y 79% en peso de alcohol \alpha-feniletílico (en adelante citado como "MBA", y 35,6 litros N/hr convertidos a condiciones normales (la relación molar de hidrógeno a la materia prima acetofenona es 1,5 veces por mol) de un gas mixto compuesto por 86% en volumen de hidrógeno y 14% en volumen de metano, y se llevó a cabo la hidrogenación bajo unas condiciones de presión de
2,5 MPa.
70 cc de un catalizador. de pastilla de sílice cobre (con un contenido de CuO de 65% en peso), se introdujeron como alimentación 8500 ccN/hr de un gas compuesto por 15% de metano y 85% de hidrógeno a una presión de 0,1 MPa y una temperatura de 140 a 180ºC diluyéndolo mientras con nitrógeno de 3500 ccN/hr y se llevó a cabo una reducción durante 20 horas. Una vez completada la reducción, se añadieron cromo alimentación 428 g/hr de una solución reciente de materia prima compuesta por 21% en peso de acetofenona (de aquí en adelante citada como "ACP") y 79% en peso de alcohol \alpha-feniletílico (en adelante citado como "MBA", y 35,6 litros N/hr convertidos a condiciones normales (la relación molar de hidrógeno a la materia prima acetofenona es 1,5 veces por mol) de un gas mixto compuesto por 86% en volumen de hidrógeno y 14% en volumen de metano, y se llevó a cabo la hidrogenación bajo unas condiciones de presión de
2,5 MPa.
En estado estacionario, al cabo de 8 horas en que
la temperatura de entrada del reactor se controló a 90ºC, los
resultados de reacción determinados en las composiciones a la
entrada y salida del reactor eran 58,3% como conversión de ACP y
1,4% como selectividad de EB.
Tal como se ha descrito en lo anterior, según la
presente invención se proporciona un método de producción de alcohol
\alpha-feniletílico por hidrogenación de
acetofenona en presencia de un catalizador a base de cobre, el cual
puede mantener la disminución de actividad a un nivel extremadamente
bajo.
Claims (4)
1. Un procedimiento para producir alcohol
\alpha-feniletílico, que comprende la
hidrogenación de acetofenona en presencia de un catalizador a base
de cobre tratado por reducción, obtenido por un procedimiento que
comprende reducir el catalizador a base de cobre con hidrógeno en
presencia de una fase líquida.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el catalizador a base de cobre contiene entre 10 y 90% en
peso de CuO.
3. El procedimiento según la reivindicación 3, en
el que el catalizador a base de cobre contiene entre 20 y 80% en
peso de CuO.
4. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 en el que la hidrogenación se lleva a cabo
entre 40ºC y 200ºC.
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