ES2337676T3 - Procedimiento para la preparacion de 1-olefinas por desdoblamiento catalitico de 1-alcoxi-alcanos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la preparación de α-olefinas con 3 a 16 átomos de carbono mediante un desdoblamiento catalítico de 1-alcoxi-alcanos, caracterizado porque el desdoblamiento se lleva a cabo en presencia de óxido de aluminio y/o de dióxido de zirconio que contienen de 0,01 a 10% en peso de por lo menos un óxido de un metal alcalino y/o alcalino-térreo.
Description
Procedimiento para la preparación de
1-olefinas por desdoblamiento catalítico de
1-alcoxi-alcanos.
El presente invento se refiere a un
procedimiento para la preparación de 1-olefinas a
partir de 1-alcoxi-alcanos, en
particular para la preparación de 1-octeno a partir
de un 1-alcoxi-octano, por
desdoblamiento catalítico del alcohol en condiciones no
isomerizantes.
Las olefinas, a causa de su reactividad, se
cuentan entre los más importantes eslabones de síntesis de la
química orgánica. Ellas son compuestos precursores para un gran
número de compuestos, tal como por ejemplo de aldehídos, cetonas,
alcoholes, ácidos carboxílicos y compuestos halogenados. En grandes
cantidades, ellas se utilizan para la preparación de homo- o
cooligómeros y de homo- y copolímeros, tales como por ejemplo un
polietileno o un polipropileno.
El eteno y el propeno se preparan por todo el
mundo en grandes cantidades mediante un craqueo con vapor de agua
(del inglés steam cracking) o mediante un desdoblamiento catalítico
de hidrocarburos. En tales casos resultan considerables cantidades
de olefinas de C_{4} (isobuteno, 1-buteno,
2-butenos) y de olefinas de C_{5}.
Las olefinas con más de cuatro átomos de C
aumentan rápidamente en el número de sus isómeros. Una separación
de tales mezclas de isómeros, tal como resultan p.ej. en el caso del
procedimiento de craqueo, es técnicamente costosa.
Las olefinas más altas pueden ser lineales o
ramificadas, pudiendo la situación del doble enlace ser en posición
extrema (terminal, \alpha-olefinas,
1-olefinas) o en posición interior (interna). Las
\alpha-olefinas lineales (LAO) constituyen entre
éstas el conjunto de productos que son más importantes
industrialmente.
Unas \alpha-olefinas de cadena
lineal, tales como el 1-hexeno y el
1-octeno, se emplean en grandes cantidades en la
producción de diferentes productos químicos. Así, por ejemplo, a
partir del 1-octeno se producen sustancias activas
superficialmente, agentes plastificantes, sustancias lubricantes y
polímeros. Un sector de empleo, importante desde el punto de vista
económico, es la utilización del 1-octeno como un
comonómero en materiales sintéticos poliméricos, en particular en
un polietileno modificado y un polipropileno modificado.
Las olefinas lineales más altas se producen
p.ej. mediante reacciones de construcción o constitución sobre la
base del eteno o respectivamente mediante una deshidrocloración de
n-cloro-parafinas.
El eteno puede ser oligomerizado con ayuda de
catalizadores de Ziegler (trietil-aluminio),
resultando una mezcla de \alpha-olefinas sin
ramificar con un número par de átomos de C.
Otros procedimientos de preparación para
\alpha-olefinas se basan asimismo en el eteno como
sustancia empleada de partida (materia prima), pero se diferencian
esencialmente por el catalizador empleado para la oligomerización
(véase: "Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic
Compounds" [catálisis homogénea aplicada con compuestos
organometálicos], compilado por B. Cornils, W.A. Herrmann, editorial
VCH Weinheim 1996, volumen 1, páginas 245-258).
Así, en el procedimiento SHOP (acrónimo de Shell Higher Olefin
Process = procedimiento para preparar olefinas más altas de Shell),
desarrollado por la entidad Shell, se utiliza un catalizador de
compuesto complejo de fosfina y níquel para la oligomerización del
eteno (véase: K. Weissermel, H.-J. Arpe, "Industrielle Organische
Chemie" [química orgánica industrial], editorial VCH Weinheim
1994, 4ª edición, páginas 95 y siguientes).
De acuerdo con una variante del procedimiento
SHOP, a partir del eteno se pueden preparar
\alpha-olefinas no ramificadas con unos números
pares e impares de átomos de C. Este procedimiento abarca tres
etapas de reacción, a saber una oligomerización del eteno, una
isomerización de dobles enlaces, es decir un desplazamiento de
dobles enlaces, y una metátesis cruzada (etenolisis) de la mezcla de
olefinas que tienen dobles enlaces situados internamente, con
eteno.
Para la preparación de olefinas a base de
n-parafinas se han acreditado, entre otros
procedimientos, un craqueo térmico, una deshidrogenación catalítica
y una deshidrogenación clorante (una cloración y una subsiguiente
separación de cloruro de hidrógeno).
En el caso de estos procedimientos resultan unas
olefinas que predominantemente tienen dobles enlaces situados
internamente, las cuales se pueden convertir químicamente en
\alpha-olefinas mediante una metátesis
cruzada.
Los procedimientos arriba mencionados para la
preparación de olefinas más altas tienen sin embargo la desventaja
de que siempre se forma un gran número de
\alpha-olefinas con diversas longitudes de
cadenas, que por una parte deben de ser separadas de una manera
costosa y por otra parte disminuyen en gran manera el rendimiento
de la \alpha-olefina deseada.
Los procedimientos usados en el momento actual
para la preparación de 1-octeno se basan
principalmente en la materia prima eteno. Se obtienen unas mezclas
de olefinas, a partir de las cuales se obtiene el
1-octeno por destilación. Por ejemplo, de acuerdo
con el procedimiento SHOP en condiciones optimizadas de reacción se
obtiene solamente una mezcla de olefinas con un contenido de
1-octeno de como máximo 25% en peso.
Junto a los procedimientos que se basan en el
eteno, además de ellos han conseguido una importancia técnica
también el aislamiento del 1-octeno a partir del
espectro de productos de la síntesis de
Fischer-Tropsch.
En la bibliografía, junto a los procedimientos
de preparación que se basan en el eteno, también se conocen unos
procedimientos que como materia prima para la preparación de
1-octeno utilizan el
1,3-butadieno.
En el caso de la utilización del
1,3-butadieno como base de materia prima, el
1-octeno se obtiene no por la vía directa de
síntesis, por ejemplo a través de una dimerización, sino a través de
varias etapas de reacción. Así, el documento de solicitud de
patente internacional WO 92/10450 describe un procedimiento en el
que el 1,3-butadieno se hace reaccionar, de manera
preferida con metanol o etanol, para dar el
2,7-octadienil-éter, que, después de una
hidrogenación para formar un octil-éter, (p.ej.
1-metoxi-octano) es desdoblado, en
presencia de un \gamma-Al_{2}O_{3} de
carácter ácido, para formar el 1-octeno. En el
documento de patente europea EP 0.440.995 se recorre una vía
análoga, la conversión química se efectúa en la primera etapa, sin
embargo, con un ácido carboxílico. Es característica para todos los
procedimientos la primera etapa del proceso, a la que en términos
generales se designa como telomerización. En el caso de la
telomerización se hace reaccionar en general un telógeno (tal como
p.ej. agua, metanol, etanol y un ácido carboxílico) con un taxógeno
(1,3-butadieno, 2 equivalentes) para dar un
telómero.
En el caso de los procedimientos conocidos para
la preparación de 1-octeno sobre la base de un
butadieno, tal como se describe por ejemplo en los documentos WO
92/10450 o EP 0.440.995, el 1-octeno se obtiene por
desdoblamiento de un n-octano sustituido en la
posición 1 (alcoxi-octano). Las selectividades en
esta etapa son en tal caso con frecuencia insatisfactorias. Así, en
el documento WO 92/10450, al realizar el desdoblamiento de
1-metoxi-etano en presencia de un
óxido de aluminio puro o en presencia de un óxido de aluminio
modificado con un ácido, en el caso de un grado de conversión de
80% se alcanza una selectividad para octenos de solamente 66%.
También el desdoblamiento de 1- y
2-octanoles y de ésteres alquílicos de C_{8} así
como de un 1-alcoxi-octano para dar
el 1-octeno es conocido en la bibliografía de
patentes.
El desdoblamiento de terc.-butanol para dar agua
e isobuteno se lleva a cabo en el documento EP 0.726.241 mediante
unos intercambiadores de carácter ácido en una destilación reactiva.
La transferencia de este concepto de reactor al desdoblamiento del
metil-terc.-butil-éter para dar agua e isobuteno se
puede tomar del documento EP 1.149.814.
El documento de patente japonesa JP 02172924
describe el desdoblamiento (la deshidratación) del
1-octanol, que se había obtenido mediante una
reacción de telomerización del 1,3-butadieno con
agua y una subsiguiente hidrogenación para dar el
1-octeno y agua. Como catalizador para el
desdoblamiento pasa a emplearse, entre otros compuestos, un fosfato
de calcio modificado con hidróxido de sodio.
El documento EP 0.440.995 describe el
desdoblamiento térmico de ésteres alquílicos, que se han obtenido a
partir de una reacción de telomerización y de una subsiguiente
hidrogenación, para dar el 1-octeno. No se emplean
catalizadores de ningún tipo en la reacción de desdoblamiento.
El desdoblamiento de
alcoxi-alcanos (éteres) para dar olefinas es
asimismo conocido. Algunos trabajos se publicaron al comienzo del
siglo 20, por ejemplo el desdoblamiento de éteres sobre una arcilla
de carácter ácido (japanese acid clay = arcilla ácida japonesa) (W.
Ipatiew, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft [Informes
de la Sociedad Alemana de Química] 1904, 37, 2961; K. Kashima, Bull.
Chem. Soc. Jpn. 1930, 25).
El desdoblamiento de un éter metílico de
presencia de un óxido de aluminio, fosfatos de aluminio, silicatos
de aluminio y mezclas de silicatos de aluminio con fosfatos de
metales y sulfatos de metales, es objeto del documento de patente
de los EE.UU. US 2.561.483.
En el documento de solicitud de patente china CN
1158277 A se reivindican unos catalizadores, seleccionados entre un
óxido de silicio (SiO_{2}) modificado, óxido de torio (ThO_{2}),
los óxidos de los metales alcalino-térreos, de los
elementos de las tierras raras y de los metales del grupo IV B del
sistema periódico, para el desdoblamiento de
alcoxi-alcanos (éteres).
El documento CN 1165053 divulga el
desdoblamiento de 1-metoxi-octano
(octil-metil-éter) para dar el
1-octeno en presencia de un óxido de silicio
modificado con óxido de magnesio. Con estos catalizadores de MgO y
SiO_{2} se pudieron conseguir en el caso de unos grados de
conversión del 1-metoxi-etano de más
de 80%, unas selectividades para el 1-octeno de más
que 95%.
El desdoblamiento de
1-alcoxi-alcanos puede ser llevado a
cabo tanto en la fase líquida como también en la fase gaseosa. Por
lo general, el desdoblamiento de
1-alcoxi-alcanos para dar
1-olefinas se lleva a cabo como una reacción en
fase gaseosa catalizada heterogéneamente. El documento de patente
alemana DE 101 05 751 divulga para esta finalidad la utilización de
SiO_{2} y Al_{2}O_{3}, ambos sin modificar como sustancias
puras.
Resumiendo, se puede afirmar que los
procedimientos conocidos para el desdoblamiento de
alcoxi-alcanos o alcanoles se llevan a cabo en
presencia de unos catalizadores de carácter ácido, tales como
resinas sulfonadas intercambiadoras de iones, Al_{2}O_{3} o
SiO_{2}. Sin embargo, los compuestos de carácter ácido catalizan
no solamente el desdoblamiento, sino también la isomerización de
las 1-olefinas obtenidas para formar unas olefinas
que tienen dobles enlaces situados internamente.
Junto al deseado producto valioso, la
1-olefina, se forman por lo tanto como productos
secundarios unas indeseadas olefinas situadas internamente, las
cuales se pueden separar solamente de mala manera con respecto del
producto valioso, la 1-olefina. En condiciones
isomerizantes, una 1-olefina se puede convertir
químicamente, hasta el ajuste del equilibrio termodinámico, en
olefinas con dobles enlaces situados internamente. En el caso de la
preparación de 1-olefinas, la formación de olefinas
con dobles enlaces situados internamente (isómeros olefínicos
internos) es indeseada por dos motivos, por una parte a causa de la
pérdida de rendimiento y por otra parte a causa del gasto técnico
que se necesita para la separación de la 1-olefina
con respecto de isómeros olefínicos internos, puesto que los puntos
de ebullición de las olefinas isómeras están situados cercanos unos
de otros.
La petición para un procedimiento técnico para
la preparación de una 1-olefina a partir de un
1-alcoxi-alcano o a partir de un
alcanol, es, por lo tanto, un desdoblamiento selectivo para dar el
producto diana buscado, mediando minimización amplia de una
subsiguiente isomerización de la 1-olefina
formada.
Se encontró, por fin, que en presencia de unos
catalizadores de carácter básico sobre la base de óxidos de
aluminio o dióxido de zirconio modificado(s), en comparación
con los catalizadores más ácidos, que hasta ahora se utilizan, se
mejoran manifiestamente la selectividad del desdoblamiento de
metoxi-alcanos para dar 1-olefinas
y la relación de la 1-olefina a las olefinas
situadas internamente.
Es objeto del invento un procedimiento para la
preparación de \alpha-olefinas con 3 a 16 átomos
de carbono por desdoblamiento catalítico de
1-alcoxi-alcanos, llevándose a cabo
el desdoblamiento del óxido de aluminio y/o del dióxido de
zirconio, que contiene de 0,01 a 10% en peso de por lo menos un
óxido de un metal alcalino y/o de un metal
alcalino-térreo.
En el procedimiento de acuerdo con el invento,
unos alcoxi-alcanos que tienen la estructura general
(R1)-CH_{2}-CH_{2}-O(R2)
se pueden hacer reaccionar en presencia de los catalizadores
conformes al invento para dar los correspondientes
1-olefinas que tienen la estructura general
(R1)-CH=CH_{2}.
Análogamente, unos compuestos de las fórmulas
generales (R1)-CH_{2}CH_{2}-OH o
(R1)CH(OH)CH_{3} se pueden hacer reaccionar
para dar unas 1-olefinas con la fórmula
(R1)-CH=CH_{2}.
El grupo (R1) es en tal caso preferiblemente un
grupo hidrocarbilo con 1 a 14 átomos de carbono, y el grupo (R2) es
preferiblemente un grupo hidrocarbilo con 1 a 4 átomos de
carbono.
Productos preferidos del procedimiento conforme
al invento son 1-octeno, 1-penteno,
isobuteno o 1-buteno.
Las \alpha-olefinas preparadas
con el procedimiento conforme al invento tienen de manera preferida
de 4 a 8 átomos de carbono.
En el caso del desdoblamiento de
1-alcoxi-alcanos se desdoblan en
particular 1-metoxi-octano,
1-etoxi-octano,
terc.-butil-metil-éter y/o
terc.-amil-metil-éter,
terc.-amil-etil-éter o
terc.-amil-butil-éter para dar las
\alpha-olefinas y los alcoholes correspondientes,
obteniéndose como olefina preferiblemente 1-octeno,
1-penteno, isobuteno o
2-metil-1-buteno.
El desdoblamiento de los
1-alcoxi-alcanos para dar la
1-olefina se lleva a cabo en el procedimiento
conforme al invento de manera preferida como una reacción en fase
gaseosa catalizada heterogéneamente.
Como catalizadores en el caso del procedimiento
conforme al invento, se utilizan de manera preferida catalizadores
con unos caracteres básicos y fuertemente básicos. Los catalizadores
empleados conforme al invento contienen como componentes
principales óxido de aluminio y/o dióxido de zirconio así como
óxidos de metales alcalinos y/o de metales
alcalino-térreos. Como otros componentes adicionales
pueden estar contenidos en el catalizador dióxido de titanio,
dióxido de silicio y/u óxido de torio con 0,01 a 3% en peso, de
manera preferida con 0,5 a 5% en peso. Estos catalizadores son de
carácter básico en el sentido del presente invento.
La proporción de óxidos metálicos de carácter
básico (los hidróxidos se calculan como óxidos) en el catalizador
es preferiblemente de 0,01 a 10% en masa, de manera especialmente
preferida de 0,1 a 5% en masa, de manera particularmente preferida
de 0,1 a 3% en masa. Unos óxidos de metales alcalinos preferidos son
los óxidos de sodio y/o potasio. Como óxidos de metales
alcalinos-térreos se emplean de manera preferida los
óxidos de magnesio, estroncio y/o bario.
De manera preferida se emplean unos
\gamma-óxidos de aluminio con una superficie según BET de 80 a 350
m^{2}/g, de manera preferida de 120 - 250 m^{2}/g. Los
catalizadores son preparados de acuerdo con métodos conocidos. Unos
métodos corrientes son, por ejemplo, una precipitación, impregnación
o atomización de un cuerpo de Al_{2}O_{3} con una
correspondiente solución de una sal, y una subsiguiente
calcinación.
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Los catalizadores se emplean convenientemente en
forma de esferas, tabletas, cilindros, cuerpos extrudidos o
anillos.
El desdoblamiento del
1-alcoxi-alcano se puede efectuar en
presencia de unas sustancias, que son inertes o bien ampliamente
inertes en las condiciones del desdoblamiento. Así, por ejemplo, se
pueden añadir nitrógeno o argón, pero también agua, vapor de agua o
ciertos alcanos tales como, por ejemplo, metano, propano, o también
el dimetil-éter. De manera preferida, la proporción de estas
sustancias inertes está situada entre 0 y 90% en volumen, de manera
especialmente preferida entre 0 y 50 y, entre 0 y 30 y, entre 0 y 20
o entre 0 y 10% en volumen.
En el procedimiento conforme al invento, el
desdoblamiento de los
1-alcoxi-alcanos se lleva a cabo en
la fase gaseosa o líquida/gaseosa, de manera continua o
discontinua, en presencia de catalizadores suspendidos o troceados,
dispuestos en el lecho sólido. De manera preferida, el
desdoblamiento continuo se lleva a cabo en presencia de un
catalizador dispuesto en el lecho sólido.
En el caso del desdoblamiento continuo se pueden
escoger diferentes variantes del procedimiento. Éste se puede
llevar a cabo de una manera adiabática, polítrópica o de manera
preferida prácticamente isotérmica, es decir con una diferencia de
temperaturas que típicamente es menor que 10ºC, en una etapa o en
múltiples etapas. En el último de los casos, todos los reactores,
convenientemente los reactores tubulares, se pueden hacer funcionar
de una manera prácticamente isotérmica. De manera preferida, el
desdoblamiento se lleva a cabo en un paso directo. Sin embargo, se
puede realizar también mediando devolución de los productos. Es
posible separar los productos por lo menos parcialmente entre los
reactores.
El desdoblamiento de
1-alcoxi-alcanos se puede llevar a
cabo a unas temperaturas comprendidas entre 100 y 600ºC, de manera
preferida entre 200 y 450ºC, de manera especialmente preferida entre
280 y 350ºC. El desdoblamiento se puede llevar a cabo también a
unas temperaturas manifiestamente más pequeñas, tales como p.ej. las
de 100 - 250ºC, de manera preferida las de 100 - 200ºC, tal como
p.ej. en el caso del desdoblamiento del
metil-terc.-butil-éter (MTBE) o del
terc.-amil-metil-éter (TAME).
La presión (absoluta), bajo la cual se lleva a
cabo el desdoblamiento, está situada típicamente entre 0,1 y 25
bares. Se prefieren unas presiones comprendidas entre 0,2 y 10
bares, y se prefieren especialmente las situadas entre 1 y 5 bares.
La velocidad espacial horaria en peso (WHSV, acrónimo de
Weight-Hourly-Space-Velocity,
en lo sucesivo citada como VEHP), que se indica en gramos del
producto de partida (educto) por gramo de catalizador y por hora,
es de manera preferida de 0,01 a 30 h^{-1}, de manera
especialmente preferida de 0,1 - 15 h^{-1}, y de manera muy
especialmente preferida de 0,5 - 10 h^{-1}.
El desdoblamiento de los
1-alcoxi-alcanos para dar
1-olefinas se puede llevar a cabo mediando una
conversión química total o parcial. El producto de partida no
convertido, después de una separación de la
1-olefina formada y eventualmente de otros
productos del desdoblamiento, se puede devolver al desdoblamiento.
En tal caso, también es posible separar solamente la
1-olefina y eventualmente una parte de los productos
del desdoblamiento, y devolver el resto a la purificación previa
antes del desdoblamiento propiamente dicho.
De manera preferida, el desdoblamiento se lleva
a cabo mediando una conversión química parcial. El grado de
conversión está situado en tal caso entre 10 y 95%, de manera
especialmente preferida entre 30 y 95%, y de manera muy
especialmente preferida entre 70 y 95%.
La separación del producto diana buscado, la
1-olefina, con respecto de los otros componentes de
la fracción de descarga del desdoblamiento, se efectúa de acuerdo
con procedimientos conocidos, tales como, por ejemplo, una
separación de fases, una extracción, un lavado o una
destilación.
La fracción de descarga de la reacción se separa
en una fracción olefínica y en una fracción que contiene el
alcoxi-alcano no convertido, el alcohol, agua y
eventualmente otros productos secundarios. La fracción olefínica se
compone en más de un 85%, de manera preferida en más de un 90%, y en
particular de un 95 hasta más de un 98%, de una
1-olefina. Opcionalmente ella es tratada para dar
una 1-olefina todavía más pura. El producto de
partida no convertido se puede devolver al reactor de
desdoblamiento.
Las 1-olefinas preparadas de
acuerdo con el procedimiento conforme al invento se pueden utilizar
como comonómeros en el caso de la preparación de poliolefinas.
Además, ellas pueden constituir una sustancia de partida para
síntesis orgánicas.
El procedimiento conforme al invento tiene las
siguientes ventajas: En la mezcla de productos después del
desdoblamiento es pequeña la proporción de olefinas situadas
internamente, que no son separables, o bien son separables
solamente con dificultades, con respecto del producto valioso, la
1-olefina. La fracción olefínica en el caso del
desdoblamiento del 1-metoxi-octano
se compone en un 91,5 a 98,5% del 1-octeno, en un 1
a 8,4% del 2-octeno y en un 0,1 a 2,0% de los
isómeros 3- y 4-octenos, de manera tal que es
posible una obtención rentable del 1-octeno
puro.
Los catalizadores empleados poseen en el proceso
una amplia duración de vida útil, puesto que se suprime casi
totalmente una coquificación, tal como se observa en el caso del
empleo de catalizadores de carácter ácido, tales como
SiO_{2}.
\newpage
\global\parskip1.000000\baselineskip
Los siguientes Ejemplos deben de describir el
invento, sin limitar su amplitud de utilización, que se establece a
partir de la memoria descriptiva y de las reivindicaciones de esta
patente:
Ejemplo
1
Para la preparación del catalizador conforme al
invento, se utilizó un \gamma-óxido de aluminio de carácter ácido
con un contenido de Na_{2}O < 300 ppm (partes por millón) de la
entidad Axens. El óxido de aluminio, con una superficie según BET
de 225 m^{2}/g y un volumen de poros de 0,68 ml/g, se presentaba
como un cuerpo extrudido (cilindro con una longitud de
4-6 mm y un diámetro de 1,25 mm). Como compuesto
precursor con bario para la modificación básica del óxido de
aluminio con óxido de bario (BaO) se empleó el nitrato de bario
Ba(NO_{3})_{2}.
Antes de la aplicación de la sal de bario, el
óxido de aluminio fue secado primeramente a 90ºC durante 5 horas en
un armario de desecación con aire circulante. Los cuerpos extrudidos
secados fueron a continuación impregnados, a través de una boquilla
de atomización, con la solución de nitrato de bario en un tambor
rotatorio (tambor de grageado) a la temperatura ambiente.
El deseado contenido de bario en los cuerpos
extrudidos que se habían de impregnar, se puede ajustar a través de
la concentración de la solución de la sal de Ba. Después de la
impregnación, los cuerpos extrudidos de Al_{2}O_{3}, cargados
con la sal de bario, se secaron primeramente a 110ºC durante 5 horas
en un armario de desecación con aire circulante. La subsiguiente
calcinación, en la que la sal de bario es transformada en el óxido
de bario o respectivamente en un compuesto de bario, aluminio y
oxígeno, se efectuó en un reactor de lecho fluidizado en una
corriente de aire durante 10 horas a 450ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Para la preparación del catalizador de
Al_{2}O_{3} modificado con Na, se utilizó el \gamma-óxido de
aluminio de carácter ácido, que se ha descrito en el Ejemplo 1, con
un contenido de Na_{2}O < 300 ppm, de la entidad Axens.
Como solución de impregnación se utilizó una
solución acuosa de hidróxido de sodio.
La aplicación de la solución acuosa de hidróxido
de sodio sobre los cuerpos extrudidos de Al_{2}O_{3} y el
tratamiento térmico posterior (una desecación y una calcinación) del
catalizador se llevaron a cabo después de la fase de preparación
que se ha descrito en el Ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
(Ejemplo
comparativo)
El
1-metoxi-octano
(1-MOAN,
metil-n-octil-éter), obtenido por
hidrogenación del 1-metoxi-octadieno
(producto de telomerización de 1,3-butadieno con
metanol) se empleó con una pureza de alrededor de 98% en peso (con
2% de compuestos de alto punto de ebullición) para el desdoblamiento
en un reactor de lecho sólido y de flujo continuo, calentado
eléctricamente, en presencia de un catalizador. En el caso del
catalizador (Cat.1) se trataba de un
\gamma-Al_{2}O_{3} de carácter ácido, rico en
superficie, usual en el comercio (con una superficie según BET de
225 m^{2}/g y un volumen de poros de 0,68 cm^{3}/g) con la
denominación Spheralite 521C de la entidad Axens.
Antes de la entrada en el reactor, el producto
de partida líquido se evaporó a 220ºC en un evaporador conectado
delante de aquel. A una temperatura de la reacción de 300ºC y a una
presión de 1 bar en el reactor, se condujeron por hora 75,0 g/h del
producto de partida a través de 13,9 g del catalizador, en la forma
de cuerpos extrudidos, en la fase gaseosa, correspondiendo a un
valor de VEHP de 5,4 h^{-1}. El producto gaseoso se enfrió en un
aparato refrigerante y se recogió en forma líquida en un colector
previo de vidrio.
El análisis por GC (cromatografía de gases) del
producto del desdoblamiento se reproduce en la Tabla 1, columna
2.
De acuerdo con los resultados presentes, se
consiguieron en el caso de un grado de conversión de
1-MOAN de alrededor de 84,6%, las siguientes
selectividades para octenos: producto valioso,
1-octeno, selectividad 86,7%, productos
secundarios, isómeros de C_{8} situados internamente:
2-octenos selectividad 5,7% y
3/4-octenos selectividad 2,1%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
(De acuerdo con el
invento)
El producto de la hidrogenación del
1-metoxi-octadieno, el
1-metoxi-octano
(1-MOAN) se empleó con una pureza de alrededor de
98% en peso (con 2% de compuestos de alto punto de ebullición) para
el desdoblamiento en un reactor de lecho sólido y de flujo
continuo, tal como se describe en el Ejemplo 3, en presencia de un
óxido de aluminio modificado con BaO (Al_{2}O_{3} con 1,0% en
peso de BaO) procedente del Ejemplo 1.
A una temperatura de reacción de 300ºC y a una
presión de 1 bar en el reactor se condujeron por hora 50 g de
metoxi-octano a través de 14,1 g del catalizador en
forma de cilindros en la fase gaseosa, correspondiendo a un valor
de VEHP de 3,5 h^{-1}. Tal como en el Ejemplo 3, el producto
gaseoso se enfrió en un aparato refrigerante y se recogió en forma
líquida en un colector previo de vidrio.
El análisis por GC del producto del
desdoblamiento se reproduce en la Tabla 1, columna 3 (Cat.2).
Tal como se puede deducir de la Tabla 1, el
1-MOAN es desdoblado, en presencia de un óxido de
aluminio modificado con Ba, de una manera manifiestamente más
selectiva en comparación con el \gamma-óxido de aluminio de
carácter ácido, sin modificar (Cat.1), con unos grados comparables
de conversión del MOAN, para formar el producto valioso
1-octeno con una menor formación de los isómeros 3-
y 4-octenos.
En el caso de un grado de conversión del
1-MOAN de alrededor de 83,7% se consiguieron, en
presencia del catalizador conforme al invento, las siguientes
selectividades para octenos: producto valioso
1-octeno selectividad 94,2%, productos secundarios
isómeros de C_{8} internos: 2-octenos selectividad
5,0% y 3/4-octenos selectividad 0,7%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
5
(Conforme el
invento)
Tal como en los Ejemplos 3 y 4, el producto de
la hidrogenación de
1-metoxi-octadieno, el
1-metoxi-octano
(1-MOAN,
metil-n-octil-éter) se utilizó como
producto de partida para el desdoblamiento en fase gaseosa en un
reactor de lecho sólido y de flujo continuo. Como catalizador se
empleó un óxido de aluminio modificado con una solución de
hidróxido de sodio (Al_{2}O_{3} con 1,5% en peso de Na_{2}O)
procedente del Ejemplo 2.
A una temperatura de reacción de 350ºC en el
reactor se condujeron por hora 25 g de metoxi-octano
a través de 13,5 g del catalizador en forma de cuerpos extrudidos,
en la fase gaseosa, correspondiendo a un valor de VEHP de 1,8
h^{-1}. El producto gaseoso se enfrió en un aparato refrigerante y
se recogió en forma líquida en un colector previo de vidrio.
El análisis por GC del producto del
desdoblamiento se reproduce en la Tabla 1, columna 4.
Tal como se puede deducir a partir de la Tabla
1, el 1-MOAN es desdoblado también en presencia de
un catalizador de \gamma-óxido de aluminio modificado con Na
(Cat.3) con una pequeña formación de 3- y 4-octenos
y con una alta selectividad para el 1-octeno, para
dar el deseado producto valioso 1-octeno.
Con un grado de conversión del
1-MOAN de alrededor de 86,2% se consiguieron las
siguientes selectividades para octenos: producto valioso
1-octeno selectividad 93,8%, productos secundarios
isómeros de C_{8} internos: 2-octenos,
selectividad 3,9% y 3/4 octenos selectividad 0,5%.
Los productos secundarios expuestos dentro del
epígrafe "el resto" contienen unos componentes que asimismo
pueden ser desdoblados para formar el 1-octeno,
entre otros, el dioctil-éter. También éstos pueden ser devueltos
eventualmente al desdoblamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6
(De acuerdo con el
invento)
El metil-terc.-butil-éter (MTBE,
terc.-butil-metil-éter) de Oxeno con una pureza de
99,94% en peso se empleó como producto de partida para el
desdoblamiento catalítico en fase gaseosa en un reactor de lecho
sólido y de flujo continuo. Como catalizador para el desdoblamiento
se utilizó un \gamma-óxido de aluminio modificado con una
solución de hidróxido de sodio (Al_{2}O_{3} con 1,5% en peso de
Na_{2}O) procedente del Ejemplo 2.
Antes de la entrada en el reactor, el producto
de partida líquido se evaporó a 180ºC en un evaporador conectado
delante de aquel. A una temperatura de reacción de 235ºC y a una
presión de 1 bar se condujeron por hora 15 g del
metil-terc.-butil-éter a través de 20,0 g del
catalizador en forma de cuerpos extrudidos en la fase gaseosa,
correspondiendo a un valor de VEHP de 0,75 h^{-1}.
La fracción de descarga gaseosa de la reacción
se enfrió en un aparato refrigerante y se recogió en forma líquida
en un colector previo de vidrio.
Según el análisis por GC, la fracción de
descarga de la reacción contiene, junto al producto de partida que
no ha reaccionado metil-terc.-butil-éter (38,0% en
peso de MTBE), los siguientes productos del desdoblamiento:
38,83% en peso de isobuteno, 21,58% en peso de
metanol, 1,06% en peso de dimetil-éter, 0,43% en peso de agua y
0,10% en peso
2,4,4-trimetil-penteno.
Según este resultado, se consiguieron en el caso
de unas conversiones del MTBE de alrededor de 62% unas
selectividades muy altas (> 99,7%) para el producto diana
buscado isobuteno. Las selectividades del desdoblamiento del MTBE
para formar metanol están situadas, condicionado por la formación
del dimetil-éter, en alrededor de 95,5%.
Claims (8)
1. Procedimiento para la preparación de
\alpha-olefinas con 3 a 16 átomos de carbono
mediante un desdoblamiento catalítico de
1-alcoxi-alcanos,
caracterizado porque
el desdoblamiento se lleva a cabo en presencia
de óxido de aluminio y/o de dióxido de zirconio que contienen de
0,01 a 10% en peso de por lo menos un óxido de un metal alcalino y/o
alcalino-térreo.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1,
caracterizado porque
como óxido de un metal alcalino se emplean óxido
de potasio y/o de sodio.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque
como óxido de un metal
alcalino-térreo se emplean los óxidos de estroncio,
magnesio y/o bario.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque
el catalizador contiene adicionalmente de 0,01 a
5% en peso de óxido de titanio, dióxido de silicio y/u óxido de
torio.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque
el desdoblamiento catalítico se lleva a cabo
hasta llegar a un grado de conversión de 10 a 95%.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
el desdoblamiento se lleva a cabo en la fase
gaseosa.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque
el desdoblamiento se lleva a cabo a una
temperatura de 100 a 600ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque
se desdoblan
1-metoxi-octano,
1-etoxi-octano,
terc.-butil-metil-éter,
terc.-amil-metil-éter,
terc.-amil-etil-éter o
terc.-amil-butil-éter para dar las \alpha-olefinas y los alcoholes correspondientes.
terc.-amil-butil-éter para dar las \alpha-olefinas y los alcoholes correspondientes.
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