ES2334378T3 - Procedimiento para la preparacion y purificacion de 2,6-dimetilnaftaleno. - Google Patents

Procedimiento para la preparacion y purificacion de 2,6-dimetilnaftaleno. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno, que comprende las etapas que consisten en: 1) llevar a cabo la cristalización por fusión para producir 2,6-dimetilnaftaleno utilizando un procedimiento de cristalización por fusión en columna de enfriamiento de un líquido fundido de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno (DMN); 2) separar los cristales producidos en la etapa 1) a partir del licor madre mediante filtración por succión al vacío; 3) llevar a cabo la operación de licuación de fundir parcialmente las impurezas contenidas en las superficies de las capas de cristal formadas en la etapa 2) y entre las capas de cristal, mientras se filtran por succión las impurezas; y 4) fundir los cristales de 2,6-dimetilnaftaleno después de la operación de licuación, y separar y recuperar 2,6-dimetilnaftaleno.

Description

Procedimiento para la preparación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno, y en particular, a un procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno, en el que se obtiene el 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada a partir de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno con un rendimiento elevado, por medio de un procedimiento combinado de operación de cristalización por fusión en columna y licuación.
Descripción de la técnica relacionada
El 2,6-dimetilnaftaleno (en adelante, se puede abreviar como 2,6-DMN) es una materia prima utilizada en la producción de fibras, películas y similares compuestas de naftalato de polietileno (PEN). Por lo tanto, para producir un naftalato de polietileno elevadamente funcional, la materia prima del mismo, 2,6-dimetilnaftaleno, se requiere que sea asimismo un producto de pureza elevada.
Por lo general, el 2,6-dimetilnaftaleno se produce mediante una serie de reacciones, que empiezan a partir de una reacción entre o-xileno y butadieno seguida de una alquenación, ciclización, deshidrogenación e isomerización, y se obtiene finalmente como una mezcla racémica rica en 2,6-dimetilnaftaleno. El 2,6-dimetilnaftaleno (DMN) puede existir en 10 formas isoméricas diferentes tales como 2,6-DMN, 2,7-DMN, 2,3-DMN, 1,2-DMN, 1,3-DMN, 1,4-DMN, 1,5-DMN, 1,6-DMN, 1,7-DMN y 1,8-DMN, dependiendo de las posiciones de los dos grupos metilo en la estructura. En consecuencia, para obtener 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada, se requiere un procedimiento de separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno a partir de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno.
Para el procedimiento de separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno utilizado ampliamente en la actualidad, se conocen estos procedimientos: 1) procedimiento para la separación por cristalización; 2) procedimiento para la separación mediante adsorción; 3) procedimiento para formar un complejo de 2,6-dimetilnaftaleno con un cierto tipo de compuesto orgánico, separando este complejo y a continuación descomponiendo el complejo; y así sucesivamente.
Las técnicas conocidas en la materia relacionada, que son pertinentes para separar 2,6-dimetilnaftaleno, incluyen lo siguiente.
La patente coreana nº 10-0463076 describe un procedimiento para la separación de 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada mediante la separación selectiva de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno que contiene 2,6-dimetilnaftaleno a partir de una mezcla naftalénica que contiene isómeros de dimetilnaftaleno mediante recristalización, fraccionación o similar y a continuación cristalizando 2,6-dimetilnaftaleno bajo presión en presencia de un disolvente. Sin embargo, los isómeros de dimetilnaftaleno poseen puntos de ebullición muy próximos, según se muestra en la tabla 1 siguiente, y de este modo, es difícil separar y purificar el 2,6-dimetilnaftaleno mediante destilación.
TABLA 1
1
Además, según se muestra en la tabla 1 anterior, el punto de fusión de 2,6-dimetilnaftaleno es el más alto entre los isómeros de 2,6-dimetilnaftaleno. De este modo, es posible separar y purificar 2,6-dimetilnaftaleno mediante cristalización por fusión.
La solicitud de patente coreana abierta al público nº 10-2001-33746 describe un procedimiento para la producción de 2,6-DMN de pureza elevada con un rendimiento elevado a partir de una mezcla de isómeros de DMN a través de una serie de procedimientos incluyendo fraccionación, cristalización y adsorción, sin restricción de 2,6-DMN, que se va a utilizar en la producción de naftalato de polietileno, a un isómero específico presente en la materia prima suministrada. El procedimiento anterior se caracteriza porque el 2,6-DMN se disuelve en p-xileno y o-xileno como etapa purificadora final mediante la cristalización para adsorberlo y separarlo.
La solicitud de patente japonesa abierta al público nº 1997-249586 y la solicitud de patente japonesa abierta al público nº 1997-301900 describen procedimientos para la producción de 2,6-DMN a partir de una mezcla de isómeros de DMN por medio de cristalización en presencia de un disolvente. Estos procedimientos se dirigen a medios industrialmente ventajosos de separación y recuperación, porque los procedimientos permiten mantener la pureza del producto en por lo menos un nivel predeterminado con estabilidad sobre un periodo de tiempo largo.
La patente US nº 5.675.022 describe un procedimiento para la cristalización por fusión dinámica utilizando un aparato Sulzer Chemtech, que es un cristalizador de película descendente, que comprende fluidificar un líquido fundido sobre una superficie refrigerada, en forma de una película líquida, por medio de una convección forzada. Sin embargo, este procedimiento implica la cristalización por capas dinámica que requiere desventajosamente llevar a cabo la cristalización 5 veces o más mediante la cristalización multi-etapa (5 etapas) y utilizar los aparatos adicionales.
La patente coreana nº 10-0463076 describe un procedimiento de separación y purificación para obtener 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada con un rendimiento elevado, mediante la separación de 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada a partir del aceite de residuo del craqueo de nafta y una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno, mediante un procedimiento combinado de cristalización por fusión y cristalización extractiva. Sin embargo, este procedimiento se pone en práctica en modo discontinuo y de este modo posee limitaciones en el rendimiento y dificultades en el escalado y el procedimiento no es adecuado para la separación a una escala industrial.
La patente coreana nº 10-0100533 describe un procedimiento industrialmente ventajoso para separar 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada a partir de un material de alimentación que contiene una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno, llevando a cabo una separación mediante adsorción utilizando un adsorbente que comprende zeolita Y que contiene un metal alcalino o zinc y un desorbente que contiene 60% en peso o más de p-xileno u o-xileno.
La solicitud de patente europea nº EP 1 153 904 describe un procedimiento para la separación de 2,6-dimetilnaftaleno a partir de mezclas que lo contienen mediante cristalización añadiendo un disolvente y refrigerando la mezcla a una temperatura superior a la del valor de formación del primer eutéctico, eliminación del licor madre mediante lavados repetidos, disolución del sólido obtenido, cristalización mediante enfriamiento y filtración.
Entre estos procedimientos, los procedimientos que utilizan la cristalización se sabe que son los más simples y adecuados para la aplicación industrial. Sin embargo, los procedimientos que utilizan cristalización poseen problemas que requieren sumas relativamente elevadas de inversión fija y costes de producción porque el procedimiento es relativamente complicado, resulta en un rendimiento bajo y hace uso de disolventes caros. Particularmente, en el caso de utilizar un procedimiento de separación mediante cristalización, el procedimiento de separación implica simplemente una refrigeración y cristalización en la mayoría de casos y se enfoca en el procedimiento de isomerización o adsorción utilizando catalizador, más que cristalización.
Breve descripción de los dibujos
Las características anteriores y otras y las ventajas de la presente invención resultarán evidentes mediante la descripción en detalle de sus formas de realización preferidas haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La fig.1 es un diagrama esquemático del procedimiento que ilustra el procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según una forma de realización de la presente invención.
La fig. 2 es un diagrama esquemático del procedimiento que ilustra el procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno llevando a cabo el procedimiento de cristalización dos veces según una forma de realización de la presente invención.
La fig. 3 es un diagrama esquemático del procedimiento que ilustra el procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno utilizando un disolvente en el procedimiento de cristalización según una forma de realización de la presente invención.
La fig. 4 es un gráfico que representa los resultados de los análisis mediante cromatografía de gases de la mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno utilizada en el procedimiento de separación y purificación y del 2,6-dimetilnaftaleno obtenido a partir de los procedimientos respectivos.
Descripción de las formas de realización preferidas
A este respecto, en el contexto de la presente invención se llevaron a cabo investigaciones del procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada con un rendimiento elevado a partir de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno y encontraron que el 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada se puede obtener con un rendimiento elevado a partir de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno mediante la utilización de un procedimiento combinado de cristalización por fusión en columna utilizando un aparato de cristalización en columna lo que induce a la formación de capas de cristal dentro de la columna y a la operación de licuación de filtrado al vacío de las capas de cristal y a continuación fundir parcialmente las impurezas contenidas sobre las superficies de las capas de cristal formadas y entre las capas de cristal, finalizando así la presente invención.
En consecuencia, un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada con un rendimiento elevado a partir de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno mediante un procedimiento combinado de cristalización por fusión en columna y operación de licuación.
Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno, cuyo procedimiento utiliza un aparato simple y una operación simplificada, llevando a una inversión fija y unos costes de producción reducidos.
La presente invención proporciona un procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno, que comprende las etapas que consisten en:
1)
llevar a cabo la cristalización por fusión para producir 2,6-dimetilnaftaleno utilizando un procedimiento de cristalización por fusión en columna para refrigerar un líquido fundido o una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno (DMN);
2)
separar los cristales producidos en la etapa 1) a partir del licor madre mediante filtración por succión al vacío;
3)
llevar a cabo una operación de licuación para fundir parcialmente las impurezas contenidas sobre las superficies de las capas de cristal formadas en la etapa 2) y entre las capas de cristal, mientras se succiona filtrando las impurezas; y
4)
fundir los cristales de 2,6-dimetilnaftaleno después de la operación de licuación y separar y recuperar el 2,6-dimetilnaftaleno.
En adelante, la presente invención se describirá en detalle.
La fig. 1 es un diagrama esquemático del procedimiento que ilustra el procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno mediante cristalización por fusión en columna y la operación de licuación una vez, según una forma de realización de la presente invención.
La mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno utilizados en el procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la presente invención es una mezcla de reacción que contiene 2,6-dimetilnaftaleno que se obtiene a partir de una reacción de isomerización de dimetilnaftaleno. La mezcla de reacción que contiene 2,6-dimetilnaftaleno es una mezcla que contiene 10 isómeros de dimetilnaftaleno (2,6-DMN, 2,7-DMN, 2,3-DMN, 1,2-DMN, 1,3-DMN, 1,4-DMN, 1,5-DMN, 1,6-DMN, 1,7-DMN y 1,8-DMN), isómeros de monometilnaftaleno (\alpha-metilnaftaleno y \beta-metilnaftaleno) y compuestos de hidrocarburos de bajo punto de ebullición (220 a 270ºC) (por ej. bifenilos, alcanos, cicloalcanos, alquenos y cicloalquenos) en los que están contenidos 2,6-DMN, 1,5-DMN, 1,6-DMN y otros compuestos en los contenidos respectivos indicados en la tabla 2 siguiente.
TABLA 2
2
En el procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la presente invención, la primera etapa se dirige a un procedimiento de separación y purificación primarias mediante cristalización por fusión en columna, en el que una mezcla de isómeros de DMN que contiene 2,6-DMN de una pureza de 75% en peso o superior se separa a partir de la mezcla de isómeros de DMN producida en el procedimiento para la producción de 2,6-DMN.
El procedimiento de cristalización por fusión en columna se lleva a cabo en un aparato de cristalización en columna, en el que el aparato de cristalización en columna comprende (i) un recipiente de cristalización en columna para formar las capas de cristal; (ii) un recipiente de cristalización externa para almacenar la muestra; (iii) un refrigerador equipado con un controlador de temperatura para controlar la temperatura refrigerante; (iv) un grabador de temperatura digital para grabar el perfil de temperatura; y (v) un sistema de cromatografía de gases para analizar la muestra recogida.
En primer lugar, se pone la mezcla de isómeros de DMN en el recipiente de cristalización en columna y el recipiente de cristalización en columna se mantiene a una temperatura de 10ºC o superior a la del punto de fusión de la mezcla de isómeros de DMN, para mantener la mezcla de reacción que comprende la mezcla de isómeros de DMN en estado fundido (punto de fusión de 2,6-DMN = 112ºC, punto de fusión de una mezcla que contiene 45% en peso de 2,6-DMN = 75 \pm 5ºC). A continuación, se producen los cristales de 2,6-DMN disminuyendo la temperatura del recipiente de cristalización en columna a una temperatura de enfriamiento final de 0 a 65ºC según la composición de la materia prima, a una velocidad de enfriamiento del recipiente de cristalización en columna que va de 0,1ºC a 1ºC/min. En la presente memoria cuando la temperatura de enfriamiento del recipiente de cristalización en columna es 0ºC o inferior, los componentes que no son 2,6-DMN se convierten asimismo en cristales sólidos, mientras que cuando la temperatura de enfriamiento es 65ºC o superior, no se producen cristales. Además, cuando la velocidad de enfriamiento excede más allá del intervalo descrito anteriormente, es difícil la operación del recipiente de cristalización en columna y se quedan una gran cantidad de impurezas en los cristales producidos debido a la velocidad elevada del crecimiento de cristal causada por el rápido enfriamiento, deteriorando de este modo la pureza del producto.
La superficie del recipiente de cristalización en columna se enfría de 0 a 65ºC mediante un refrigerante formado por la mezcla de agua y etilenglicol en una proporción de 3:1 y metanol, que se hacen circular por la camisa interna situada en el recipiente de cristalización en columna.
En el procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la presente invención, la segunda etapa se dirige a un procedimiento para la separación de cristales producidos en la etapa 1) a partir del licor madre mediante filtración por succión al vacío. Los cristales de 2,6-DMN producidos de este modo mediante el enfriamiento se separan del licor residual (licor madre que queda después de la cristalización) dentro del recipiente de cristalización en columna. En la presente memoria, el licor residual se separa mediante filtración por succión al vacío en un aparato de vacío de 6,67x10^{3} a 4x10^{4} Pa (50 a 300 torr) y a continuación se envía a una reserva de licor madre. La cantidad de cristales formados en el recipiente de cristalización en columna se determina a partir de la cantidad de licor residual y se analizan las composiciones de los cristales y el licor residual mediante un sistema de cromatografía de gases provisto de un detector de ionización de llama (FID). Cuando la pureza de 2,6-DMN alcanza el 75% en peso o más, se detiene la succión al vacío y se lleva a cabo el tercer procedimiento de separación y purificación mediante la operación de licuación.
La pureza y el rendimiento del 2,6-DMN producido se calculan a partir de la ecuación 1 y de la ecuación 2 siguientes.
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[Ecuación 1]
Pureza (%) = [(Peso de 2,6-DMN en la mezcla)/(Peso de la mezcla en total)] x 100
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[Ecuación 2]
Rendimiento (%) = [(Peso de 2,6-DMN obtenido mediante cristalización o la operación de licuación)/ (Peso de 2,6-DMN contenido en la muestra antes de la cristalización)] x 100
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Mientras tanto, para aumentar la pureza de los cristales y para promover el crecimiento de cristales durante la cristalización en columna de 2,6-DMN, se pueden introducir semillas de cristales (2,6-DMN que poseen una pureza de 99% en peso o más). La temperatura para la introducción de la semilla de cristal es inferior a la del punto de fusión de la mezcla que contiene 2,6-DMN, esto es, las semillas de cristal se introducen a una temperatura dentro de la región metaestable (la región entre la concentración de saturación y nucleación) y preferentemente de 65ºC a 75ºC. En la presente memoria, la cantidad de semillas de cristal que se va a introducir, cuando se expresa como una proporción en peso de las semillas de cristal a la mezcla de isómeros de DMN, es preferentemente de 1/10.000 a 1/100. Si la cantidad de semillas de cristal que se va a introducir es inferior o superior al intervalo, la velocidad de crecimiento de las capas de cristal disminuye, causando impurezas que van a quedar incluidas dentro de los cristales y la pureza se deteriora.
El procedimiento de separación y purificación por medio de cristalización por fusión en columna se lleva a cabo una vez, dos o más y cuando la pureza de 2,6-DMN alcanza el 75% en peso o más, se lleva a cabo el procedimiento de separación y purificación por medio de la operación de licuación. La cristalización repetida dos veces significa la repetición de los procedimientos de separación de los cristales obtenidos en el procedimiento de la cristalización primaria a partir del licor residual y a continuación enviar los productos de cristal al procedimiento de cristalización secundario, mientras se recircula el licor madre (ver fig.2).
En el procedimiento de separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la presente invención, la tercera etapa se dirige a un procedimiento para la recuperación de 2,6-DMN por medio de la operación de licuación, en particular, un procedimiento para la recuperación de 2,6-DMN que posee una pureza de 99% en peso o más a partir del producto de cristal obtenido en el procedimiento de cristalización anterior. En la presente memoria, la temperatura del recipiente de cristalización aumenta de 60 a 100ºC a una velocidad de 0,1 a 1ºC/min, los cristales se someten a filtración por succión al vacío y el resto de 2,6-DMN de pureza elevada se funde y se recupera. Si la temperatura incrementada es 100ºC o superior, los cristales producidos se funden otra vez, causando de este modo una disminución en el rendimiento y no se puede maximizar el efecto de la operación de licuación. Si la temperatura incrementada es 60ºC o inferior, no ocurre la licuación. Si la velocidad del incremento de la temperatura es inferior o superior a la del intervalo, disminuye el rendimiento.
Es posible asimismo separar y purificar el 2,6-dimetilnaftaleno mediante la adición de una cierta cantidad de un disolvente (etanol) al procedimiento de separación primaria y purificación por medio de la cristalización en columna de la primera etapa y llevar a cabo los procedimientos de cristalización, operación de licuación y recuperación de disolvente de la misma manera (ver fig. 3). Cuando se utiliza un disolvente, los materiales que poseen una solubilidad elevada en el disolvente se pueden eliminar fácilmente y de este modo se puede aumentar la separabilidad. La proporción de disolventes es preferentemente tal que la mezcla de isómeros de DMN: etanol = 1:0,5 a 1:5. Si la proporción de disolventes es inferior o mayor a la del intervalo descrito anteriormente, se puede obtener el 2,6-DMN de pureza elevada; sin embargo, el rendimiento disminuye a causa de la relativa solubilidad y la mezcla isomérica se debería enfriar a una temperatura muy baja.
Los resultados de los análisis mediante cromatografía de gases de la mezcla de isómeros de DMN utilizados en la presente invención y los de los respectivos productos a partir de los procedimientos para la separación y purificación se muestran en la fig. 4. Como tal, el procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la presente invención permite la separación de 2,6-DMN de pureza elevada con un rendimiento elevado a partir de una mezcla de isómeros de DMN que contienen 2,6-DMN, por medio de un procedimiento combinado de cristalización por fusión en columna y operación de licuación.
En adelante, la presente invención se describirá con mayor detalle haciendo referencia a los ejemplos preferidos. Sin embargo, los ejemplos siguientes se proporcionan únicamente a título ilustrativo y no limitativo de la presente invención.
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Ejemplos 1 a 6
Separación y purificación de cristales con composiciones diferentes de la materia prima que se va a introducir
La separación y purificación de los cristales según la composición de la materia prima que se va a introducir se llevaron a cabo mediante el procedimiento de separación y purificación que se ilustra en la fig. 1.
Se introdujeron 70 kg de mezclas de isómeros de dimetilnaftaleno (DMN crudo) que contenían de 22,71 a 46,23% en peso de 2,6-dimetilnaftaleno en un recipiente de cristalización en columna de 100 l provisto de una camisa y se hizo circular durante 30 minutos un medio térmico por la camisa del recipiente de cristalización en columna para mantener la temperatura de la mezcla isómerica a una temperatura 10ºC superior a la del punto de fusión esperado según la composición durante 30 minutos. Posteriormente, la mezcla isomérica se enfrió de 0 a 45ºC a una velocidad de enfriamiento de 0,1ºC/min y la temperatura se mantuvo a la temperatura de cristalización final. Los cristales producidos de este modo se separaron a partir de los licores residuales respectivos y la composición de los cristales se sometió a un análisis por cromatografía de gases. Las purezas de los respectivos cristales obtenidos a diferentes velocidades de enfriamiento durante el procedimiento de cristalización se presentan en la tabla 3 siguiente (ejemplos 1 a 3) y en la tabla 4 (ejemplos 4 a 6).
A continuación, el producto de cristalización obtenido mediante separación de los cristales a partir del licor residual se mantuvo en el recipiente de cristalización en columna y la operación de licuación se llevó a cabo aumentando gradualmente la temperatura de la camisa del recipiente de cristalización en columna. Los cristales obtenidos con el aumento de la temperatura de 55 a 70ºC a una velocidad de calentamiento de 0,1ºC/min se sometieron a un análisis por cromatografía de gases. Los resultados de la separación y purificación a diferentes velocidades de enfriamiento en el procedimiento de purificación (cristalización y operación de licuación) se presentan en la tabla siguiente 3 (ejemplos 1 a 3) y tabla 4 (ejemplos 4 a 6).
3
4
Según se muestra en la tabla 3 y en la tabla 4, la capacidad de separar y purificar 2,6-DMN mediante la cristalización y la operación de licuación, dependiendo de las diferentes composiciones de las materias primas que se van a introducir, se demostró que era más elevada, ya que la pureza de 2,6-DMN introducido en la composición era más elevada. Esto es, en el ejemplo 6, cuando la pureza del 2,6-DMN introducido era 46,23% en peso, la pureza de los cristales obtenidos después del procedimiento de cristalización fue 91,68% en peso y el rendimiento fue 70,3%, presentando un rendimiento elevado y una separabilidad excelente. La pureza de los cristales obtenidos después del procedimiento de la operación de licuación fue 99,07% en peso y el rendimiento fue 63,8%.
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Ejemplos 7 a 12
Separación y purificación de cristales a velocidades de enfriamiento diferentes
Para separar y purificar los cristales de 2,6-dimetilnaftaleno a partir de mezclas de isómeros de dimetilnaftaleno que contienen 41,71% en peso de 2,6-dimetilnaftaleno, a velocidades de enfriamiento diferentes (0,1 a 1ºC/min), se llevaron a cabo de la misma manera que en el ejemplo 1 la separación y purificación de cristales durante el procedimiento de cristalización. El procedimiento de la operación de licuación se llevó a cabo asimismo de la misma manera que en el ejemplo 1.
Los resultados de la separación y purificación a velocidades de enfriamiento diferentes se presentan en la tabla siguiente.
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TABLA 5
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5
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Según se representa en la tabla 5, la capacidad de separar y purificar 2,6-DMN mediante cristalización y la operación de licuación a velocidades de enfriamiento diferentes fue tal que a medida que aumentaba la velocidad de enfriamiento, la pureza de 2,6-DMN y el rendimiento disminuían.
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Ejemplos 13 a 18
Separación y purificación de cristales a temperaturas de cristalización diferentes
Para separar y purificar los cristales de 2,6-dimetilnaftaleno a partir de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno que contiene 43,25% en peso de 2,6-dimetilnaftaleno a temperaturas de cristalización diferentes (temperatura de cristalización final: 65, 55 y 45ºC), se llevaron a cabo la separación y purificación de cristales de la misma manera que en el ejemplo 1. El procedimiento de operación de licuación se llevó a cabo asimismo de la misma manera que en el ejemplo 1.
Los resultados de separación y purificación a temperaturas de cristalización diferentes se presentan en la tabla 6 siguiente.
6
Según se muestra en la tabla 6, la capacidad para separar y purificar 2,6-DMN mediante la cristalización y la operación de licuación a diferentes temperaturas de cristalización fue tal que, a medida que la temperatura de cristalización era más elevada, la pureza de 2,6-DMN era mayor, mientras el rendimiento era menor.
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Ejemplos 19 a 21
Separación y purificación de cristales a velocidades de calentamiento diferentes durante la operación de licuación
Para examinar la extensión de la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno a partir de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno que contiene 39,75% a 41,06% en peso de 2,6-dimetilnaftaleno a velocidades de calentamiento diferentes (0,1 a 1ºC/min) durante la operación de licuación, se llevaron a cabo la separación y purificación de cristales de la misma manera que en el ejemplo 1.
Los resultados de la separación y purificación a velocidades de calentamiento diferentes durante la operación de licuación se presentan en la tabla 7 siguiente.
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(Tabla pasa a página siguiente)
7
Según se representa en la tabla 7, la capacidad para separar y purificar 2,6-DMN mediante la operación de licuación según la velocidad de calentamiento fue tal que, a medida que la velocidad de calentamiento era mayor, la pureza de 2,6-DMN era mayor, mientras el rendimiento era menor.
Ejemplos 22 a 25
Separación y purificación de cristales en cantidades diferentes de semillas de cristal introducidas
Para examinar el efecto de la cantidad de semillas de cristal introducidas en la separación mediante cristalización, el procedimiento de cristalización por fusión en columna se llevó a cabo de la misma manera que en el ejemplo 1.
Se introdujeron 70 kg de cada una de las mezclas de isómeros de dimetilnaftaleno que contenían aproximadamente de 39,57 a 41,04% en peso de 2,6-dimetilnaftaleno en un recipiente de cristalización en columna provisto de una camisa, y un medio térmico que se hizo circular durante 30 minutos por la camisa del recipiente de cristalización de columna para mantener la temperatura a 85ºC. Posteriormente, la mezcla se enfrió a 45ºC a una velocidad de enfriamiento de 0,1ºC/min y la temperatura se mantuvo a 45ºC durante 30 minutos. Para examinar el efecto de la cantidad de semillas de cristal introducidas, se llevó a cabo el procedimiento de cristalización sin ninguna semilla de cristal introducida y mientras se variaba la cantidad de semillas de cristal introducidas de 0,007, 0,07 y 0,7 kg, respectivamente. Los cristales producidos de este modo se separaron a partir de los licores residuales respectivos y las composiciones respectivas de los cristales se sometieron a un análisis por cromatografía de gases. Los resultados se presentan en la tabla 8 siguiente.
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(Tabla pasa a página siguiente)
8
Según se representa en la tabla 8, la capacidad para separar y purificar 2,6-DMN con cantidades diferentes de semillas de cristal introducidas en el procedimiento de cristalización fue tal que, cuando la cantidad de las semillas de cristal introducidas, expresada como proporción en peso de las semillas de cristal a la mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno introducida, fue 1/10.000 a 1/100, la pureza y el rendimiento de 2,6-dimetilnaftaleno fueron superiores comparadas con el caso en que no se introdujeron semillas de cristal.
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Ejemplo 26 Separación y purificación de cristales mediante el procedimiento de cristalización por fusión en columna repetido dos veces
Se llevó a cabo el procedimiento de separación y purificación ilustrado en la fig. 2. La razón para llevar a cabo el procedimiento de separación y purificación de la fig. 2 fue investigar la posibilidad de llevar a cabo la separación y purificación durante un tiempo más corto solucionando el problema de la baja velocidad de enfriamiento del procedimiento de cristalización de tiempo único.
Esto se lleva a cabo mediante la realización de un procedimiento de cristalización primaria seguido de un procedimiento de cristalización secundaria y a continuación llevando a cabo una operación de licuación. Se introdujeron 70 kg de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno que contenían 42,78% en peso de 2,6-dimetilnaftaleno en un recipiente de cristalización primaria en columna equipado con una camisa y haciendo circular un medio térmico por la camisa del recipiente de cristalización en columna para mantener la temperatura a 85ºC durante 30 minutos y para fundir la mezcla isomérica. Posteriormente, la mezcla isomérica se enfrió a 45ºC a una velocidad de enfriamiento de 0,3ºC/min y la temperatura se mantuvo a 45ºC durante 30 minutos. Los cristales así producidos se separaron del licor residual respectivo y la composición de cristales se sometió a un análisis mediante cromatografía de gases. Los resultados se presentan en la tabla 9 siguiente.
Además, se enviaron los cristales obtenidos a partir del procedimiento de cristalización primaria, en estado fundido, a un recipiente de cristalización secundaria y se llevó a cabo el procedimiento de cristalización secundaria de la misma manera que el procedimiento de cristalización primaria. Durante el procedimiento de cristalización secundaria, la temperatura se mantuvo a 100ºC durante 30 minutos para fundir los cristales y a continuación los cristales se enfriaron a 60ºC a una velocidad de enfriamiento de 0,3ºC/min y se mantuvieron a 60ºC durante 30 minutos. Los cristales producidos de este modo se separaron del licor madre y se sometieron a la operación de licuación. Se llevó a cabo la operación
de licuación, mientras aumentaba la temperatura de 60ºC a 95ºC a una velocidad de calentamiento de 0,1ºC/min.
TABLA 9
9
Según se representa en la tabla 9, se llevó a cabo el procedimiento ilustrado en la fig. 2 (sin recirculación) y como resultado, se pudo obtener una pureza de 99,9% o más y un rendimiento de 35% o más. Cuando se utiliza un procedimiento de recirculación del licor residual según se muestra en la fig.2, se pudo obtener una pureza de 99,9% o más y un rendimiento de 80% o más.
Ejemplos comparativos 27 a 32
Cristalización con disolvente etanol añadido
Se llevó a cabo el procedimiento de separación y purificación ilustrado en la fig. 3.
Se mezclaron de 50 a 10 kg de cada una de las mezclas de isómeros de dimetilnaftaleno que contenían 41,11% en peso o 41,36% en peso de 2,6-dimetilnaftaleno con 10 a 50 kg de etanol como disolvente, se introdujeron en un recipiente de cristalización en columna equipado con una camisa, y se hizo circular durante 10 minutos un medio térmico por la camisa para mantener la temperatura de la mezcla isomérica a 80ºC para fundir la mezcla isomérica. A continuación, la mezcla isomérica se enfrió a 0ºC a una velocidad de enfriamiento de 0,1ºC/min y se mantuvo a 0ºC durante 30 minutos. Los cristales así obtenidos se separaron del licor residual mediante filtración por succión. Los productos de cristal respectivos obtenidos se sometieron a una análisis por cromatografía de gases y los resultados se presentan en la tabla 10 siguiente (ejemplos 27 a 29) y tabla 11 (ejemplos 30 a 32).
Además, los cristales de los ejemplos anteriores respectivos se sometieron a la operación de licuación mediante el incremento gradual de la temperatura de la misma manera que en el ejemplo 1. La temperatura se aumentó a 65ºC a una velocidad de calentamiento de 0,1ºC/min y los resultados obtenidos se presentan en la tabla 10 y en la tabla 11 siguientes.
10
11
Según se representa en la tabla 10 y en la tabla 11, en el procedimiento de separación y purificación de la cristalización primaria utilizando un recipiente de cristalización en columna, se incrementó la pureza a medida que el contenido del disolvente etanol aumentaba, pero el rendimiento relativo de los cristales obtenidos disminuyó. Esto se atribuye a la diferencia de solubilidad, y se puede apreciar que, cuando se controlan las condiciones para la operación de cristalización tales como la temperatura de enfriamiento, la velocidad de enfriamiento, la velocidad de calentamiento y similares, se obtienen resultados superiores, según se compara con el caso de no utilizar un disolvente.
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El procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la presente invención permite obtener 2,6-dimetilnaftaleno de pureza elevada con un rendimiento elevado a partir de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno por medio de un procedimiento combinado de cristalización por fusión en columna y operación de licuación. Además, el procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la presente invención implica un procedimiento más simple comparado con los procedimientos convencionales porque el procedimiento se lleva a cabo mediante separaciones sólido-líquido simples y es un procedimiento de ahorro de energía ya que el procedimiento utiliza el calor de fusión, que es aproximadamente un quinto del calor de vaporización utilizado en las operaciones de destilación. Además, el aparato de separación y purificación es simple en la estructura, siendo la operativa del mismo asimismo simple, y de este modo, se pueden reducir la inversión fija y los costes de producción. El procedimiento es asimismo adecuado para la aplicación industrial ya que es posible el escalado y de este modo es económicamente ventajoso.

Claims (10)

1. Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno, que comprende las etapas que consisten en:
1)
llevar a cabo la cristalización por fusión para producir 2,6-dimetilnaftaleno utilizando un procedimiento de cristalización por fusión en columna de enfriamiento de un líquido fundido de una mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno (DMN);
2)
separar los cristales producidos en la etapa 1) a partir del licor madre mediante filtración por succión al vacío;
3)
llevar a cabo la operación de licuación de fundir parcialmente las impurezas contenidas en las superficies de las capas de cristal formadas en la etapa 2) y entre las capas de cristal, mientras se filtran por succión las impurezas; y
4)
fundir los cristales de 2,6-dimetilnaftaleno después de la operación de licuación, y separar y recuperar 2,6-dimetilnaftaleno.
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2. Procedimiento para la separación y la purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la reivindicación 1, en el que la temperatura de enfriamiento en el procedimiento de cristalización por fusión en columna de la etapa 1) está en el intervalo de 0 a 65ºC según la composición de la materia prima.
3. Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la reivindicación 1, en el que la velocidad de enfriamiento en el procedimiento de cristalización por fusión en columna de la etapa 1) está en el intervalo de 0,1 a 1ºC/min.
4. Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la reivindicación 1, en el que la succión al vacío en la etapa 2) y la etapa 3) se lleva a cabo mediante filtración por succión al vacío a 6670 a 4 x 10^{4} Pa (de 50 a 300 torr).
5. Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la reivindicación 1, en el que la velocidad de calentamiento en la operación de licuación de la etapa 3) está en el intervalo de 0,1 a 1ºC/min.
6. Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la reivindicación 1, en el que la temperatura de calentamiento en la operación de licuación de la etapa 3) está en el intervalo de 60 a 100ºC.
7. Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la reivindicación 1, en el que la mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno contiene de 20 a 80% en peso de 2,6-dimetilnaftaleno.
8. Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la reivindicación 1, en el que se introducen semillas de cristal en la etapa 1).
9. Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la reivindicación 8, en el que la cantidad de las semillas de cristal que se van a introducir es tal que la proporción en peso de las semillas de cristal/mezcla de isómeros de dimetilnaftaleno es 1/10.000 a 1/100.
10. Procedimiento para la separación y purificación de 2,6-dimetilnaftaleno según la reivindicación 1, en el que las etapas 1) y 2) se repiten dos veces o más.
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