ES2557052A2 - Method for producing carboxylic acid and ketone and / or alcohol - Google Patents
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Abstract
Según la presente invención, se proporciona un método para producir una cetona y/o un alcohol a alto rendimiento. El método incluye las etapas de mezclar una solución de reacción de oxidación, que se obtiene oxigenando un compuesto hidrocarbonado con oxígeno molecular, y agua, y separar la solución de reacción de oxidación en una fase oleosa que incluye un hidroperóxido y una fase acuosa que incluye un ácido carboxílico; concentrar la fase acuosa para obtener una solución concentrada que incluye el ácido carboxílico y recuperar agua; retirar el ácido carboxílico del agua recuperada en la etapa de concentración; recircular el agua, de la que se ha retirado el ácido carboxílico, a la etapa de separación; y descomponer el hidroperóxido en la fase oleosa para dar una cetona y/o un alcohol.In accordance with the present invention, there is provided a method of producing a ketone and / or alcohol in high yield. The method includes the steps of mixing an oxidation reaction solution, which is obtained by oxygenating a hydrocarbon compound with molecular oxygen, and water, and separating the oxidation reaction solution into an oily phase that includes a hydroperoxide and an aqueous phase that includes a carboxylic acid; concentrate the aqueous phase to obtain a concentrated solution that includes the carboxylic acid and recover water; removing the carboxylic acid from the water recovered in the concentration stage; recirculate the water, from which the carboxylic acid has been removed, to the separation stage; and decompose the hydroperoxide in the oil phase to give a ketone and / or an alcohol.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Metodo para producir acido carboxflico y cetona y/o alcohol Campo de la invencionMethod for producing carboxylic acid and ketone and / or alcohol Field of the invention
La presente invencion se refiere a un metodo para producir un acido carboxflico y una cetona y/o un alcohol.The present invention relates to a method of producing a carboxylic acid and a ketone and / or an alcohol.
Antecedentes de la invencionBackground of the invention
Se conoce ampliamente desde hace anos la oxigenacion de un compuesto hidrocarbonado con oxigeno molecular y la production de una cetona y/o un alcohol correspondientes. Especialmente, la ciclohexanona y/o el ciclohexanol producidos mediante la oxidation de ciclohexano son compuestos significativamente importantes como materiales de partida de nailon 6 y nailon 6,6.The oxygenation of a hydrocarbon compound with molecular oxygen and the production of a corresponding ketone and / or alcohol have been widely known for years. Especially, cyclohexanone and / or cyclohexanol produced by the oxidation of cyclohexane are significantly important compounds as starting materials of nylon 6 and nylon 6,6.
La oxidacion de un compuesto hidrocarbonado con oxigeno molecular tiene lugar a traves de un hidroperoxido correspondiente. Generalmente, se oxida un compuesto hidrocarbonado para dar un hidroperoxido con alta selectividad. Sin embargo, dado que se forman diversos subproductos en el proceso de descomposicion de un hidroperoxido, la selectividad disminuye. Con el fin de evitar la disminucion de la selectividad, generalmente se usa un metodo en el que una reaccion de oxidacion se detiene en una fase de tasa de conversion baja, la solution de reaction de oxidacion se envia a la siguiente etapa manteniendo un estado en el que un hidroperoxido permanece sin descomposicion y el hidroperoxido se descompone con alta selectividad.The oxidation of a hydrocarbon compound with molecular oxygen takes place through a corresponding hydroperoxide. Generally, a hydrocarbon compound is oxidized to give a hydroperoxide with high selectivity. However, since various by-products are formed in the process of decomposing a hydroperoxide, the selectivity decreases. In order to avoid the decrease in selectivity, a method is generally used in which an oxidation reaction stops at a low conversion rate phase, the oxidation reaction solution is sent to the next stage maintaining a state in the one that a hydroperoxide remains without decomposition and the hydroperoxide decomposes with high selectivity.
Sin embargo, aunque la reaccion de oxidacion se detiene en la fase de una baja tasa de conversion, es inevitable que se formen subproductos. Como subproductos se citan, por ejemplo, diversos compuestos hidrocarbonados, alcoholes, cetonas, peroxidos, aldehidos, esteres y acidos carboxflicos, diversos tipos de condensados, monoxido de carbono y dioxido de carbono que son todos diferentes de un material de partida o un objeto. Entre estos subproductos, los acidos carboxflicos y esteres se producen especialmente con una alta tasa.However, although the oxidation reaction stops at the stage of a low conversion rate, it is inevitable that by-products are formed. By-products, for example, various hydrocarbon compounds, alcohols, ketones, peroxides, aldehydes, esters and carboxylic acids, various types of condensates, carbon monoxide and carbon dioxide which are all different from a starting material or an object are mentioned. Among these by-products, carboxylic acids and esters are produced especially with a high rate.
Algunos acidos carboxflicos en estos subproductos son compuestos utiles que tienen unSome carboxylic acids in these by-products are useful compounds that have a
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valor industrialmente valioso. Por ejemplo, un acido ad^pico obtenido como subproducto en el proceso de oxidacion de ciclohexano es util como material de partida de nailon 6,6. Ademas, el 1,6-hexanodiol obtenido hidrogenando un acido ad^pico es util como material de partida de poliester y poliuretano. La separation de estos acidos carboxflicos utiles y similares de la solution de reaction de oxidacion y la production de otro objeto util hace un uso eficaz de los subproductos.industrially valuable value. For example, an adipic acid obtained as a byproduct in the cyclohexane oxidation process is useful as a starting material for nylon 6,6. In addition, the 1,6-hexanediol obtained by hydrogenating an adipic acid is useful as a starting material for polyester and polyurethane. The separation of these useful and similar carboxylic acids from the oxidation reaction solution and the production of another useful object makes efficient use of the by-products.
En flneas generales hay dos metodos para separar y obtener acidos carboxflicos a partir de una solucion de reaccion de oxidacion. Uno de ellos es un metodo en el que la solucion de reaccion de oxidacion se neutraliza mediante una solucion acuosa de alcali y se extraen sales de carboxilato a la fase acuosa. El otro metodo consiste en que un acido carboxflico se extrae con agua (a continuation en el presente documento, denominado “etapa de extraction con agua”) y el acido carboxflico se obtiene tal cual. El primero tiene una alta tasa de extraccion, sin embargo, existe la necesidad de realizar una separacion por extraccion adicional para aislar acidos carboxflicos anadiendo un acido mas fuerte que un acido carboxflico, tal como un acido mineral. Por este motivo, el primer metodo tiene etapas complejas y una baja tasa de rendimiento. Ademas, el primer metodo necesita un material auxiliar, tal como un acido mineral. Por tanto, a nivel industrial generalmente se usa el ultimo metodo.In general lines there are two methods to separate and obtain carboxylic acids from an oxidation reaction solution. One of them is a method in which the oxidation reaction solution is neutralized by an aqueous solution of alkali and carboxylate salts are extracted to the aqueous phase. The other method is that a carboxylic acid is extracted with water (hereinafter referred to as "water extraction step") and the carboxylic acid is obtained as is. The former has a high extraction rate, however, there is a need to perform an additional extraction separation to isolate carboxylic acids by adding a stronger acid than a carboxylic acid, such as a mineral acid. For this reason, the first method has complex stages and a low rate of return. In addition, the first method needs an auxiliary material, such as a mineral acid. Therefore, at the industrial level the last method is generally used.
En el ultimo metodo, una solucion acuosa que incluye acidos carboxflicos se concentra y se deshidrata y, luego, se esterifica con alcoholes. Entonces, se obtiene un diol valioso tal como 1,6-hexanodiol tras la hidrogenacion y purification por destilacion. Los alcoholes formados en el proceso de hidrogenacion pueden recircularse a la etapa de esterification.In the last method, an aqueous solution that includes carboxylic acids is concentrated and dehydrated and then esterified with alcohols. Then, a valuable diol such as 1,6-hexanediol is obtained after hydrogenation and purification by distillation. The alcohols formed in the hydrogenation process can be recirculated to the esterification stage.
Ademas, el agua recuperada en la etapa de concentracion y deshidratacion puede recircularse a la etapa de extraccion con agua (a continuacion en el presente documento, el agua recuperada y que va a recircularse se denomina "agua de circulation”). El proposito de la recirculation es usar el agua de manera eficaz y recuperar productos seleccionados como objetivo tales como ciclohexanona y/o ciclohexanol que se disuelven en la fase acuosa en la etapa de extraccion con agua.In addition, the water recovered in the concentration and dehydration stage can be recirculated to the water extraction stage (hereinafter, the water recovered and to be recirculated is called "circulation water"). The purpose of the recirculation is to use water efficiently and recover selected target products such as cyclohexanone and / or cyclohexanol that dissolve in the aqueous phase in the water extraction stage.
[Lista de referencias][List of references]
[Bibliografia de patentes][Patent Bibliography]
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[Documento de patente 1] Publication de solicitud de patente japonesa n.° 2011-512339 (traduction PCT).[Patent document 1] Japanese Patent Application Publication No. 2011-512339 (PCT translation).
[Documento de patente 2] Publicacion de solicitud de patente japonesa n.° 2012-512876 (traduccion PCT).[Patent document 2] Japanese Patent Application Publication No. 2012-512876 (PCT translation).
Sumario de la inventionSummary of the invention
Problema tecnicoTechnical problem
El proposito de la presente invencion es proporcionar un metodo para producir una cetona y/o un alcohol con alto rendimiento.The purpose of the present invention is to provide a method for producing a ketone and / or an alcohol in high yield.
Solution al problemaSolution to the problem
Segun un aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo para producir un acido carboxflico y una cetona y/o un alcohol. El metodo incluye las etapas de mezclar una solucion de reaction de oxidation, que se obtiene oxigenando un compuesto hidrocarbonado con oxigeno molecular, y agua, y separar la solucion de reaccion de oxidacion en una fase oleosa que incluye un hidroperoxido y una fase acuosa que incluye un acido carboxflico; concentrar la fase acuosa para obtener una solucion concentrada que incluye el acido carboxflico y recuperar agua; retirar el acido carboxflico del agua recuperada en la etapa de concentration; recircular el agua, de la que se ha retirado el acido carboxflico, a la etapa de separation; y descomponer el hidroperoxido en la fase oleosa para dar una cetona y/o un alcohol.According to one aspect of the present invention, a method of producing a carboxylic acid and a ketone and / or an alcohol is provided. The method includes the steps of mixing an oxidation reaction solution, which is obtained by oxygenating a hydrocarbon compound with molecular oxygen, and water, and separating the oxidation reaction solution into an oil phase that includes a hydroperoxide and an aqueous phase that includes a carboxylic acid; concentrate the aqueous phase to obtain a concentrated solution that includes carboxylic acid and recover water; remove the carboxylic acid from the water recovered in the concentration stage; recirculating the water, from which the carboxylic acid has been removed, to the separation stage; and decompose the hydroperoxide in the oil phase to give a ketone and / or an alcohol.
Efectos ventajosos de la invencionAdvantageous effects of the invention
Con la presente invencion puede ser posible producir una cetona y/o un alcohol con alto rendimiento.With the present invention it may be possible to produce a ketone and / or an alcohol with high yield.
Description de las realizacionesDescription of the realizations
En general, un hidroperoxido se descompone con un acido o un alcali. En cuanto a los hidroperoxidos obtenidos a partir de hidrocarburos alifaticos o hidrocarburos alidclicos entre los hidroperoxidos, pueden obtenerse la cetona y/o el alcohol correspondientes con unaIn general, a hydroperoxide decomposes with an acid or an alkali. As for the hydroperoxides obtained from aliphatic hydrocarbons or alidclic hydrocarbons among the hydroperoxides, the corresponding ketone and / or alcohol can be obtained with a
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selectividad relativamente alta en la descomposicion con un alcali. Sin embargo, en la descomposicion con un acido, la selectividad es baja. Tal como se describio anteriormente, dado que los hidroperoxidos se descomponen en la condition acida en la etapa de extraction con agua, la selectividad de la descomposicion es baja. Por tanto, es importante evitar tanto como sea posible la descomposicion de hidroperoxidos en la etapa de extraccion con agua.relatively high selectivity in decomposition with an alkali. However, in the decomposition with an acid, the selectivity is low. As described above, since hydroperoxides decompose in the acid condition in the extraction stage with water, the decomposition selectivity is low. Therefore, it is important to avoid as much as possible the decomposition of hydroperoxides in the water extraction stage.
La velocidad de descomposicion de hidroperoxidos en la condicion acida depende de la concentration de iones hidrogeno en la fase acuosa. El agua de circulation debe recircularse a la etapa de extraccion con agua. Los acidos carboxflicos tienen un punto de ebullition similar al del agua, y los acidos carboxflicos se concentran mediante la destilacion azeotropica con agua. Por tanto, el agua de circulacion muestra una fuerte acidez. Por consiguiente, neutralizando estos acidos y reduciendo la concentracion de iones hidrogeno (es decir, aumentando el pH), se supone que se evita la descomposicion de hidroperoxidos.The rate of decomposition of hydroperoxides in the acid condition depends on the concentration of hydrogen ions in the aqueous phase. The circulation water must be recirculated to the extraction stage with water. The carboxylic acids have a boiling point similar to that of water, and the carboxylic acids are concentrated by azeotropic distillation with water. Therefore, the circulation water shows a strong acidity. Therefore, by neutralizing these acids and reducing the concentration of hydrogen ions (ie, increasing the pH), it is assumed that the decomposition of hydroperoxides is avoided.
Sin embargo, como resultado de examenes finos por parte de los inventores de la presente invencion, se encontro que la descomposicion de hidroperoxidos no se evitaba neutralizando acidos carboxflicos en el agua de circulacion. De hecho, la descomposicion mas bien se aceleraba mediante la neutralization.However, as a result of fine examinations by the inventors of the present invention, it was found that the decomposition of hydroperoxides was not avoided by neutralizing carboxylic acids in the circulating water. In fact, decomposition was rather accelerated by neutralization.
Es decir, los inventores encontraron que era necesario retirar no solo el ion hidrogeno sino tambien el anion carboxilato con el fin de evitar la descomposicion de hidroperoxidos en la etapa de extraccion con agua. De este modo, los inventores llegaron a completar la presente invencion.That is, the inventors found that it was necessary to remove not only the hydrogen ion but also the carboxylate anion in order to prevent the decomposition of hydroperoxides in the water extraction stage. Thus, the inventors came to complete the present invention.
Las realizaciones de la presente invention se describen detalladamente a continuation.The embodiments of the present invention are described in detail below.
No existe ninguna limitation espedfica sobre la estructura de un compuesto hidrocarbonado usado en la presente invencion. Como compuesto hidrocarbonado usado en la presente invencion se citan, por ejemplo, hidrocarburos con cadena saturada, hidrocarburos con cadena insaturada, hidrocarburos con cadena saturada dclica e hidrocarburos insaturados dclicos.There is no specific limitation on the structure of a hydrocarbon compound used in the present invention. As the hydrocarbon compound used in the present invention there are, for example, saturated chain hydrocarbons, unsaturated chain hydrocarbons, cyclic saturated chain hydrocarbons and cyclic unsaturated hydrocarbons.
Como hidrocarburos con cadena saturada, se prefieren los hidrocarburos con cadena saturada que tienen un numero de atomos de carbono de 3-10. Concretamente, como hidrocarburos con cadena saturada que tienen un numero de atomos de carbono de 3-10 seAs saturated chain hydrocarbons, saturated chain hydrocarbons having a number of carbon atoms of 3-10 are preferred. Specifically, as saturated chain hydrocarbons having a number of carbon atoms of 3-10,
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citan propano, butano, pentano, hexano, heptano, octano, nonano, decano y similares.They cite propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonano, decane and the like.
Como hidrocarburos con cadena insaturada, se prefieren los hidrocarburos con cadena insaturada que tienen un numero de atomos de carbono de 3-6. Concretamente, como hidrocarburos con cadena insaturada que tienen un numero de atomos de carbono de 3-6 se citan propileno, butileno, penteno, hexeno y similares.As unsaturated chain hydrocarbons, unsaturated chain hydrocarbons having a number of carbon atoms of 3-6 are preferred. Specifically, propylene, butylene, pentene, hexene and the like are mentioned as unsaturated chain hydrocarbons having a number of carbon atoms of 3-6.
Como hidrocarburos saturados dclicos, se prefieren los hidrocarburos saturados dclicos que tienen un numero de atomos de carbono de 5-12. Concretamente, como hidrocarburos saturados dclicos que tienen un numero de atomos de carbono de 5-12 se citan ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano, ciclooctano, ciclodecano, cicloundecano, ciclododecano y similares.As cyclic saturated hydrocarbons, cyclic saturated hydrocarbons having a number of carbon atoms of 5-12 are preferred. Specifically, as cyclic saturated hydrocarbons having a number of carbon atoms of 5-12, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclodecane, cycloundecane, cyclododecane and the like are mentioned.
Como hidrocarburos insaturados dclicos, se prefieren los hidrocarburos insaturados dclicos que tienen un numero de atomos de carbono de 5-12. Concretamente, como hidrocarburos insaturados dclicos que tienen un numero de atomos de carbono de 5-12 se citan hidrocarburos insaturados dclicos alifaticos que tienen o no tienen una cadena lateral tales como ciclopenteno, ciclohexeno, cicloocteno, cicloundeceno, ciclododeceno, ciclohexadieno, ciclooctadieno, ciclododecadieno, ciclododecatrieno y similares; e hidrocarburos aromaticos que tienen una cadena lateral tales como tolueno, xileno y similares.As cyclic unsaturated hydrocarbons, cyclic unsaturated hydrocarbons having a number of carbon atoms of 5-12 are preferred. Specifically, as cyclic unsaturated hydrocarbons having a number of carbon atoms of 5-12, aliphatic cyclic unsaturated hydrocarbons are mentioned which have or do not have a side chain such as cyclopentene, cyclohexene, cyclooctene, cycloundecene, cyclododecene, cyclohexadiene, cyclooctadiene, cyclododecadiene cyclododecatriene and the like; and aromatic hydrocarbons having a side chain such as toluene, xylene and the like.
Estos ejemplos de compuestos hidrocarbonados incluyen sus isomeros estructurales. Ademas, estos compuestos hidrocarbonados pueden tener un grupo sustituyente. Como grupo sustituyente se citan un grupo alquilo, un grupo arilo, un grupo carbonilo, un grupo carboxilo, un grupo amino, un grupo nitro, un grupo ciano, un grupo alcoxilo, un atomo de halogeno y similares. A proposito, es preferible que el numero total de atomos de carbono de un compuesto hidrocarbonado sustituido este dentro de los intervalos descritos anteriormente.These examples of hydrocarbon compounds include their structural isomers. In addition, these hydrocarbon compounds may have a substituent group. As the substituent group there is mentioned an alkyl group, an aryl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, an alkoxy group, a halogen atom and the like. By the way, it is preferable that the total number of carbon atoms of a substituted hydrocarbon compound be within the ranges described above.
Como compuestos hidrocarbonados industrialmente importantes entre estos compuestos hidrocarbonados descritos anteriormente se citan ciclohexano, ciclododecano, tolueno, xileno y similares.As industrially important hydrocarbon compounds among these hydrocarbon compounds described above are cyclohexane, cyclododecane, toluene, xylene and the like.
El compuesto hidrocarbonado usado en la presente invencion se oxigena con oxigeno molecular y pasa a ser al menos uno de un alcohol, una cetona y un hidroperoxido que tiene el mismo numero de atomos de carbono que el compuesto hidrocarbonado original. LosThe hydrocarbon compound used in the present invention is oxygenated with molecular oxygen and becomes at least one of an alcohol, a ketone and a hydroperoxide having the same number of carbon atoms as the original hydrocarbon compound. The
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alcoholes y/o las cetonas se oxigenan adicionalmente para producir acidos carboxflicos. Aunque el numero de atomos de carbono de los acidos carboxflicos formados como subproductos es el mismo que el del compuesto hidrocarbonado original en la mayoria de los casos, se formaran mediante descarboxilacion y descarbonilacion acidos carboxflicos que tienen un numero de atomos de carbono menor que el compuesto hidrocarbonado original.alcohols and / or ketones are further oxygenated to produce carboxylic acids. Although the number of carbon atoms of carboxylic acids formed as by-products is the same as that of the original hydrocarbon compound in most cases, carboxylic acids having a number of carbon atoms smaller than the compound will be formed by decarboxylation and decarbonylation. original hydrocarbon.
Por ejemplo, en el caso en el que el compuesto hidrocarbonado es ciclohexano, el alcohol es ciclohexanol, la cetona es ciclohexanona y el hidroperoxido es hidroperoxido de ciclohexilo. En ese caso se forman como subproductos acido formico, acido acetico, acido propionico, acido butrnco, acido valerico, acido caproico, acido sucdnico, acido glutarico, acido adipico, acido 1-oxicaproico y similares.For example, in the case where the hydrocarbon compound is cyclohexane, the alcohol is cyclohexanol, the ketone is cyclohexanone and the hydroperoxide is cyclohexyl hydroperoxide. In that case, formic acid, acetic acid, propionic acid, butrnic acid, valeric acid, caproic acid, sucdnic acid, glutaric acid, adipic acid, 1-oxicaproic acid and the like are formed as by-products.
La oxigenacion del compuesto hidrocarbonado con oxigeno molecular puede llevarse a cabo usando o no usando un metal de transicion, tal como cobalto, como catalizador. Aunque la temperatura en una reaccion de oxidacion varia dependiendo de la energia de union de un enlace carbono-hidrogeno del compuesto hidrocarbonado o de si un catalizador esta presente o no, la oxigenacion se lleva a cabo, generalmente, a 100-180°C, y mas generalmente, a 120-170°C. En el caso en el que la temperatura es demasiado baja, existe la posibilidad de reducir la productividad debido a motivos tales como que una reaccion de oxidacion no avanza a una velocidad apropiada y que es necesario un reactor a gran escala para una reaccion de oxidacion. En el caso en el que la temperatura de reaccion es demasiado alta, existe la posibilidad de reducir la selectividad de un producto deseado. Generalmente, una etapa de oxidacion se lleva a cabo a una presion que es 0,01-1 MPa mayor que la presion de vapor del compuesto hidrocarbonado.Oxygenation of the hydrocarbon compound with molecular oxygen can be carried out using or not using a transition metal, such as cobalt, as a catalyst. Although the temperature in an oxidation reaction varies depending on the binding energy of a carbon-hydrogen bond of the hydrocarbon compound or whether a catalyst is present or not, oxygenation is generally carried out at 100-180 ° C, and more generally, at 120-170 ° C. In the case where the temperature is too low, there is a possibility of reducing productivity due to reasons such as that an oxidation reaction does not advance at an appropriate speed and that a large-scale reactor is necessary for an oxidation reaction. In the case where the reaction temperature is too high, there is a possibility of reducing the selectivity of a desired product. Generally, an oxidation step is carried out at a pressure that is 0.01-1 MPa greater than the vapor pressure of the hydrocarbon compound.
La etapa de extraction con agua es una etapa en la que se mezclan una solution de reaccion de oxidacion y agua de circulation, y se extraen subproductos acuosos tales como acidos carboxflicos a la fase acuosa, separando de ese modo ambas fases. Siempre y cuando la razon de agua de circulacion con respecto a solucion de reaccion de oxidacion sea suficiente para extraer los subproductos acuosos tales como acidos carboxflicos a la fase acuosa, no existe ninguna limitation espedfica sobre la razon. Sin embargo, es preferible que la razon de agua de circulacion con respecto a solucion de reaccion de oxidacion sea de desde igual o mayor que el 0,1% en volumen hasta igual o menor que el 50% en volumen. Es mas preferible que la razon sea de desde igual o mayor que el 1% en volumen hasta igual o menor que el 30% en volumen. En el caso en el que la razon de aguaThe water extraction stage is a stage in which an oxidation reaction solution and circulation water are mixed, and aqueous by-products such as carboxylic acids are extracted to the aqueous phase, thereby separating both phases. As long as the ratio of circulating water with respect to oxidation reaction solution is sufficient to extract aqueous by-products such as carboxylic acids to the aqueous phase, there is no specific limitation on the reason. However, it is preferable that the ratio of circulating water with respect to oxidation reaction solution is from equal to or greater than 0.1% by volume to equal to or less than 50% by volume. It is more preferable that the ratio is from equal to or greater than 1% by volume to equal to or less than 30% by volume. In the case where the water ratio
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de circulation es demasiado baja, existe la posibilidad de que los subproductos acuosos, tales como acidos carboxflicos, no puedan extraerse de manera suficiente a la fase acuosa. En el caso en el que la razon de agua de circulacion es demasiado alta, existe la posibilidad de que sea necesaria una gran cantidad de energia para recuperar el agua de circulacion.of circulation is too low, there is a possibility that aqueous by-products, such as carboxylic acids, cannot be sufficiently extracted to the aqueous phase. In the case where the ratio of circulation water is too high, there is a possibility that a large amount of energy is needed to recover the circulation water.
La temperatura en la etapa de extraction con agua puede ser la misma que o diferente de la temperatura en la etapa de oxidation. En el ultimo caso, es posible reducir la temperatura en la etapa de extraccion con agua enfriando la solucion de reaccion de oxidacion con el proposito, por ejemplo, de aumentar la capacidad de extraccion y evitar la descomposicion de hidroperoxidos. La temperatura en la etapa de extraccion con agua es generalmente de 100°C-170°C y mas preferiblemente se adoptan 120-165°C. En el caso en el que la temperatura es demasiado alta, existe la posibilidad de que los hidroperoxidos se descompongan en la etapa de extraccion con agua. En el caso en el que la temperatura es demasiado baja, existe la posibilidad de que todavia queden hidroperoxidos en una solution de descarga en una etapa para descomponer hidroperoxidos o que la hidrolisis de esteres en una etapa para descomponer esteres no avance suficientemente. A proposito, es posible calentar una solucion de descarga en la etapa de extraccion con agua con el fin de evitar los problemas descritos anteriormente; sin embargo, existe la posibilidad de reducir la selectividad definitiva de un alcohol y/o una cetona induciendo la descomposicion termica de hidroperoxidos.The temperature in the extraction stage with water may be the same as or different from the temperature in the oxidation stage. In the latter case, it is possible to reduce the temperature in the extraction stage with water by cooling the oxidation reaction solution for the purpose, for example, of increasing the extraction capacity and preventing the decomposition of hydroperoxides. The temperature in the water extraction stage is generally 100 ° C-170 ° C and more preferably 120-165 ° C is adopted. In the case where the temperature is too high, there is a possibility that the hydroperoxides decompose in the extraction stage with water. In the case where the temperature is too low, there is a possibility that hydroperoxides remain in a discharge solution in a stage to decompose hydroperoxides or that the hydrolysis of esters in a stage to decompose esters does not advance sufficiently. By the way, it is possible to heat a discharge solution in the extraction stage with water in order to avoid the problems described above; however, there is the possibility of reducing the definitive selectivity of an alcohol and / or a ketone by inducing thermal decomposition of hydroperoxides.
No existe ninguna limitation espedfica sobre un aparato para la extraccion con agua. En la extraccion con agua, la extraccion con agua y una operation de separation de liquido pueden llevarse a cabo dentro de un aparato usando una columna de extraccion tal como una columna de extraccion de placas perforadas, una columna de extraccion de discos rotatorios, una columna de extraccion de placas de tamizado pulsadas y una columna de extraccion de placas vibratorias. Tambien es posible usar un aparato en el que se separan una parte de extraccion con agua extraccion y una parte de separacion de liquido. En el ultimo caso, para la parte de extraccion con agua pueden usarse, por ejemplo, un deposito de mezclado con agitation, una mezcladora estatica y similares. Para la parte de separacion de liquido pueden usarse, por ejemplo, un decantador, un separador centrifugo, un ciclon para liquidos y similares. Entre estos aparatos, la combination de una mezcladora estatica y un decantador es la mas simple y mas practica. Ademas, es posible poner una parte para promover la separacion de liquido, tal como un aglutinador y similares, dentro del decantador. Aunque la temperatura en la etapa de separacion de liquido puede ser diferente de la temperatura en la etapa de extraccion con agua, en general estas temperaturas sonThere is no specific limitation on an apparatus for water extraction. In water extraction, water extraction and a liquid separation operation can be carried out within an apparatus using an extraction column such as a perforated plate extraction column, a rotating disc extraction column, a column of extraction of pulsed sieve plates and a column of extraction of vibrating plates. It is also possible to use an apparatus in which an extraction part is separated with extraction water and a liquid separation part. In the latter case, a mixing tank with agitation, a static mixer and the like can be used for the water extraction part. For the liquid separation part, for example, a decanter, a centrifugal separator, a cyclone for liquids and the like can be used. Among these devices, the combination of a static mixer and a decanter is the simplest and most practical. In addition, it is possible to put a part to promote the separation of liquid, such as a binder and the like, within the decanter. Although the temperature in the liquid separation stage may be different from the temperature in the water extraction stage, in general these temperatures are
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iguales.same.
Los tiempos de retention para la etapa de extraction con agua y la etapa de separation de Kquido varian dependiendo de cada aparato; sin embargo, es preferible que el tiempo de retencion incluyendo las dos etapas sea de desde igual o mayor que 1 minuto a igual o menor que 60 minutos, y mas preferiblemente es de desde igual o mayor que 1 minuto hasta igual o menor que 30 minutos. En el caso en el que el tiempo de retencion es demasiado corto, existe la posibilidad de que la separacion entre la fase oleosa y la fase acuosa sea insuficiente. En el caso en el que el tiempo de retencion es demasiado largo, es necesario un aparato a gran escala.The retention times for the extraction stage with water and the separation stage of Kquido vary depending on each device; however, it is preferable that the retention time including the two stages is from equal to or greater than 1 minute to equal or less than 60 minutes, and more preferably is from equal to or greater than 1 minute to equal or less than 30 minutes . In the case where the retention time is too short, there is a possibility that the separation between the oil phase and the aqueous phase is insufficient. In the case where the retention time is too long, a large-scale apparatus is necessary.
En la etapa de extraccion con agua, principalmente se extraen un acido dicarboxflico, un acido oxicarboxflico y un acido monocarboxflico que tienen una cadena de carbono corta. Por ejemplo, en el caso en el que el compuesto hidrocarbonado es ciclohexano, se extraen acido formico, acido acetico, acido propionico, acido suctinico, acido glutarico, acido adipico, acido 1-oxicaproico y similares. La fase oleosa que se descarga mediante la etapa de extraccion con agua y la etapa de separacion de liquido se envia a la siguiente etapa, es decir, la etapa de descomposicion de hidroperoxido.In the water extraction stage, a dicarboxylic acid, an oxycarboxylic acid and a monocarboxylic acid having a short carbon chain are mainly extracted. For example, in the case where the hydrocarbon compound is cyclohexane, formic acid, acetic acid, propionic acid, suctinic acid, glutaric acid, adipic acid, 1-oxicaproic acid and the like are extracted. The oil phase that is discharged by the water extraction stage and the liquid separation stage is sent to the next stage, that is, the hydroperoxide decomposition stage.
Es posible usar un catalizador de metal de transition tal como vanadio, molibdeno, cromo, rutenio, cobalto y similares para descomponer hidroperoxidos. Sin embargo, un metodo de descomposicion en el que una solution acuosa de alcali se pone en contacto con hidroperoxidos puede simplificarse para ser una unica etapa junto con una siguiente etapa opcional, es decir, una etapa de descomposicion de ester (a continuation en el presente documento, la etapa de descomposicion de hidroperoxido junto con la etapa de descomposicion de ester se denomina "etapa de saponification”).It is possible to use a transition metal catalyst such as vanadium, molybdenum, chromium, ruthenium, cobalt and the like to decompose hydroperoxides. However, a decomposition method in which an aqueous alkali solution is contacted with hydroperoxides can be simplified to be a single stage together with an optional next stage, that is, an ester decomposition stage (hereinafter document, the hydroperoxide decomposition stage together with the ester decomposition stage is called the "saponification stage").
Como alcali usado en la etapa de saponificacion se usan preferiblemente una solucion acuosa de hidroxido de metal alcalino tal como hidroxido de sodio e hidroxido de potasio y similares, una solucion acuosa de hidroxido de metal alcalinoterreo tal como hidroxido de magnesio, hidroxido de calcio y similares, y una solucion acuosa de carbonato de metal alcalino tal como carbonato de sodio, carbonato de potasio y similares. Es posible usar un alcali unicamente y tambien es posible usar alcalis mixtos.As the alkali used in the saponification stage, an aqueous solution of alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide and potassium hydroxide and the like, an aqueous solution of alkaline earth metal hydroxide such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide and the like are preferably used. , and an aqueous solution of alkali metal carbonate such as sodium carbonate, potassium carbonate and the like. It is possible to use an alkali only and it is also possible to use mixed alkalis.
Siempre y cuando la cantidad de un alcali este por encima del equivalente a la cantidad total de acidos carboxflicos y esteres que se descargan mediante la etapa de separacion deAs long as the amount of an alkali is above the equivalent of the total amount of carboxylic acids and esters that are discharged through the separation stage of
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flquido, no existe ninguna limitacion espedfica sobre la cantidad de un alcali. Sin embargo, es preferible que la cantidad de un alcali sea de 1,05 veces el equivalente a la cantidad total de acidos carboxflicos y esteres o mas a 10 veces el equivalente a eso o menos. Es mas preferible que sea de 1,15 veces el equivalente a la cantidad total de acidos carboxflicos y esteres a 3 veces el equivalente a eso. En el caso en el que la cantidad de un alcali sea demasiado pequena, existe la posibilidad de que queden esteres y disminuya el rendimiento de la cetona y/o el alcohol. En el caso en el que la cantidad de un alcali es demasiado grande, el alcali se desperdicia.fluid, there is no specific limitation on the amount of an alkali. However, it is preferable that the amount of an alkali is 1.05 times the equivalent of the total amount of carboxylic acids and esters or more than 10 times the equivalent of that or less. It is more preferable that it is 1.15 times the equivalent to the total amount of carboxylic acids and esters at 3 times the equivalent thereto. In the case where the amount of an alkali is too small, there is a possibility that esters remain and the yield of the ketone and / or alcohol decreases. In the case where the amount of an alkali is too large, the alkali is wasted.
Generalmente, no se proporciona un dispositivo de calentamiento o enfriamiento particular entre la etapa de separacion de flquido, y la etapa de descomposicion de hidroperoxido y la etapa de descomposicion de ester. Por tanto, es posible llevar a cabo cada etapa de la extraccion con agua, la separacion de flquido, la descomposicion de hidroperoxido y la descomposicion de ester a la misma temperatura. Ademas, debido al calor de descomposicion de hidroperoxido, es posible llevar a cabo la etapa de descomposicion de hidroperoxido y la etapa de descomposicion de ester a una temperatura ligeramente mayor que la temperatura en la etapa de extraccion con agua y la etapa de separacion de flquido. En el ultimo caso, la etapa de descomposicion de hidroperoxido y la etapa de descomposicion de ester se llevan a cabo, generalmente, a una temperatura de 5°C-30°C mayor que la etapa de extraccion con agua y la etapa de separacion de flquido.Generally, a particular heating or cooling device is not provided between the fluid separation stage, and the hydroperoxide decomposition stage and the ester decomposition stage. Therefore, it is possible to carry out each stage of water extraction, fluid separation, hydroperoxide decomposition and ester decomposition at the same temperature. Furthermore, due to the heat of decomposition of hydroperoxide, it is possible to carry out the hydroperoxide decomposition stage and the ester decomposition stage at a temperature slightly higher than the temperature in the water extraction stage and the fluid separation stage . In the latter case, the hydroperoxide decomposition stage and the ester decomposition stage are generally carried out at a temperature of 5 ° C-30 ° C higher than the water extraction stage and the separation stage of fluid
A proposito, tal como se describio anteriormente, la etapa de descomposicion de hidroperoxido y la etapa de descomposicion de ester pueden llevarse a cabo como una unica etapa o diferentes etapas. En el ultimo caso, los hidroperoxidos pueden descomponerse usando un catalizador.By the way, as described above, the hydroperoxide decomposition stage and the ester decomposition stage can be carried out as a single stage or different stages. In the latter case, hydroperoxides can be decomposed using a catalyst.
Por otro lado, la fase acuosa, que se descarga mediante la etapa de extraccion con agua y la etapa de separacion de flquido, se concentra en una etapa de concentracion, y se separa para dar una solucion concentrada que incluye acidos carboxflicos y agua. Es decir, pueden obtenerse acidos carboxflicos valiosos a traves de esta etapa. La temperatura y presion de concentracion en esta etapa no estan limitadas espedficamente siempre y cuando el agua se evapore en estas condiciones. Generalmente, esta etapa se lleva a cabo a presion normal a una temperatura de desde igual o mayor que 100°C hasta igual o menor que 130°C.On the other hand, the aqueous phase, which is discharged by the water extraction stage and the fluid separation stage, is concentrated in a concentration stage, and separated to give a concentrated solution that includes carboxylic acids and water. That is, valuable carboxylic acids can be obtained through this stage. The temperature and concentration pressure at this stage are not specifically limited as long as the water evaporates under these conditions. Generally, this stage is carried out at normal pressure at a temperature of from 100 ° C or greater than equal to or less than 130 ° C.
La solucion concentrada de acidos carboxflicos, que se ha concentrado en la etapa deThe concentrated solution of carboxylic acids, which has been concentrated in the stage of
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concentration, incluye un acido carboxflico valioso. Dicho acido carboxflico se envia opcionalmente a una etapa de reaction y una etapa de purification, y se produce otro compuesto valioso. Por ejemplo, a partir de una solution concentrada de acidos carboxflicos que incluyen acido adipico y acido oxicaproico que se han producido en la oxidation en aire de ciclohexano, se produce 1,6-hexanodiol a traves de una reaccion de esterification y una reaccion de hidrogenacion.concentration, includes a valuable carboxylic acid. Said carboxylic acid is optionally sent to a reaction stage and a purification stage, and another valuable compound is produced. For example, from a concentrated solution of carboxylic acids that include adipic acid and oxicaproic acid that have been produced in the oxidation in cyclohexane air, 1,6-hexanediol is produced through an esterification reaction and a hydrogenation reaction .
El agua de circulation recuperada en la etapa de concentracion se recircula a la etapa de extraction con agua, que ya se ha mencionado. El agua de circulacion incluye acidos carboxflicos que tienen un punto de ebullition proximo al del agua y puede ser un azeotropo con agua. Por ejemplo, el agua de circulacion puede incluir acido formico, acido acetico, acido propionico y similares. La descomposicion de hidroperoxidos se acelera mediante un acido. Tal como se describio anteriormente, en la descomposicion de hidroperoxidos mediante un acido, la selectividad de la cetona y/o el alcohol deseados es menor que la selectividad en la descomposicion mediante un alcali o un catalizador. Por este motivo, debe neutralizarse el acido en el agua de circulacion. Adicionalmente, tal como se describio anteriormente, los inventores de la presente invention encontraron que en el caso en el que el acido es un acido organico, dado que no solo un ion hidrogeno sino tambien el propio acido organico promueven la descomposicion de hidroperoxidos, no solo el ion hidrogeno sino tambien el propio acido organico tienen que retirarse del agua de circulacion. Es decir, los inventores encontraron que retirar los acidos carboxflicos del agua de circulacion contribuye enormemente al alto rendimiento de la cetona y/o alcohol deseados.The circulation water recovered in the concentration stage is recirculated to the water extraction stage, which has already been mentioned. The circulating water includes carboxylic acids that have a boiling point close to that of water and can be an azeotrope with water. For example, the circulating water may include formic acid, acetic acid, propionic acid and the like. The decomposition of hydroperoxides is accelerated by an acid. As described above, in the decomposition of hydroperoxides by an acid, the selectivity of the desired ketone and / or alcohol is less than the selectivity in decomposition by an alkali or a catalyst. For this reason, the acid in the circulating water must be neutralized. Additionally, as described above, the inventors of the present invention found that in the case where the acid is an organic acid, since not only a hydrogen ion but also the organic acid itself promotes the decomposition of hydroperoxides, not only The hydrogen ion but also the organic acid itself must be removed from the circulation water. That is, the inventors found that removing carboxylic acids from the circulating water greatly contributes to the high yield of the desired ketone and / or alcohol.
A proposito, en el alcance de la presente memoria descriptiva y el alcance de las reivindicaciones, “retirada” de acido carboxflico significa que la concentracion de acidos carboxflicos en el agua mencionada anteriormente se reduce para que sea igual o menor que 50 mmol/l.By the way, within the scope of the present specification and the scope of the claims, "withdrawal" of carboxylic acid means that the concentration of carboxylic acids in the aforementioned water is reduced to be equal to or less than 50 mmol / l.
No existe ninguna limitation espedfica sobre un metodo de retirada de acidos carboxflicos del agua de circulacion. Un metodo de purificacion por destilacion, que es el mas simple y mas practico, esta disponible; sin embargo, existe la posibilidad de que el acido formico, el acido acetico y similares puedan ser azeotropicos con agua. En la etapa de retirada descrita anteriormente, es posible usar un metodo en el que se purifica agua mediante destilacion tras neutralizar acidos carboxflicos mediante un alcali. Tambien es posible usar un metodo en el que se purifica agua usando una membrana de separation. El metodo industrialmente mas sencillo y mas practico es un metodo en el que se purifica agua usando una resina deThere is no specific limitation on a method of removal of carboxylic acids from the circulating water. A distillation purification method, which is the simplest and most practical, is available; however, there is a possibility that formic acid, acetic acid and the like may be azeotropic with water. In the withdrawal stage described above, it is possible to use a method in which water is purified by distillation after neutralizing carboxylic acids by means of an alkali. It is also possible to use a method in which water is purified using a separation membrane. The industrially simpler and more practical method is a method in which water is purified using a resin of
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intercambio ionico.ion exchange
Como resina de intercambio ionico, generalmente se usa una resina de intercambio anionico. Es preferible usar una resina de intercambio anionico basica debil si se considera su facil reciclado. Como resina de intercambio anionico basica debil, por ejemplo, es posible usar una resina de intercambio anionico basica debil que tiene poliamina o dimetilamina como grupo de intercambio. A proposito, la temperatura de funcionamiento mediante la resina de intercambio ionico esta sujeta a restriction dependiendo de la resistencia al calor de la resina de intercambio ionico. En el caso en el que se use una resina de intercambio anionico basica debil, generalmente se usa a una temperatura que es igual o menor que 100°C. En el caso en el que se use una resina de intercambio anionico basica fuerte, se usa a una temperatura que es igual o menor que 60°C.As an ion exchange resin, an anion exchange resin is generally used. It is preferable to use a weak basic anion exchange resin if its easy recycling is considered. As a weak basic anion exchange resin, for example, it is possible to use a weak basic anion exchange resin having polyamine or dimethylamine as the exchange group. By the way, the operating temperature by the ion exchange resin is subject to restriction depending on the heat resistance of the ion exchange resin. In the case where a weak basic anion exchange resin is used, it is generally used at a temperature that is equal to or less than 100 ° C. In the case where a strong basic anion exchange resin is used, it is used at a temperature that is equal to or less than 60 ° C.
EjemplosExamples
La presente invention se describe en detalle a continuation mediante ejemplos; sin embargo, la presente invencion no se limita a los ejemplos a continuacion.The present invention is described in detail below by examples; however, the present invention is not limited to the examples below.
<Efecto de retirar acido carboxflico sobre la descomposicion de hidroperoxido en la etapa de extraction con agua><Effect of removing carboxylic acid on the decomposition of hydroperoxide in the extraction stage with water>
[Ejemplo 1][Example 1]
Se preparo una solution acuosa (pH 2,2) de acido formico al 1% en peso. Se hizo pasar la solution acuosa a traves de una columna rellena con una resina de intercambio ionico basica debil (DIAION WA20 fabricada por Mitsubishi Chemical Corporation) a 60°C, a una velocidad superficial de 1,5 (1/h) con el fin de retirar el acido formico. Como resultado del analisis del efluente de la columna con cromatografia de liquidos, resulto que no se detecto acido formico y que el pH fue de 6,6.An aqueous solution (pH 2.2) of 1% by weight formic acid was prepared. The aqueous solution was passed through a column filled with a weak basic ion exchange resin (DIAION WA20 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) at 60 ° C, at a surface velocity of 1.5 (1 / h) in order of removing formic acid. As a result of the analysis of the column effluent with liquid chromatography, it turned out that formic acid was not detected and that the pH was 6.6.
Se anadieron 211 g del agua de procesamiento de intercambio ionico y 383 g de ciclohexano a un autoclave de 1 l. Tras calentar el autoclave a 160°C, se introdujeron a presion (se alimentaron de manera forzada) 36,2 g de una solucion de ciclohexano que contema un 10% en peso de hidroperoxido de ciclohexilo y se hizo reaccionar durante una hora. Como resultado del analisis de la solucion de reaction mediante cromatografia de gases, resulto que la tasa de descomposicion de hidroperoxido de ciclohexilo fue del 54,4%,211 g of the ion exchange processing water and 383 g of cyclohexane were added to a 1 l autoclave. After heating the autoclave at 160 ° C, 36.2 g of a cyclohexane solution containing 10% by weight of cyclohexyl hydroperoxide was introduced under pressure (forced feed) and reacted for one hour. As a result of the analysis of the reaction solution by gas chromatography, it turned out that the decomposition rate of cyclohexyl hydroperoxide was 54.4%,
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la selectividad de ciclohexanona fue del 24,1% y la selectividad de ciclohexanol fue del 41,5%.cyclohexanone selectivity was 24.1% and cyclohexanol selectivity was 41.5%.
[Comparacion 1][Comparison 1]
Se llevo a cabo la descomposicion de hidroperoxidos de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto porque se omitio el tratamiento con resina de intercambio ionico. La tasa de descomposicion de hidroperoxido de ciclohexilo fue del 99,8%, la selectividad de ciclohexanona fue del 22,0% y la selectividad de ciclohexanol fue del 38,0%.The decomposition of hydroperoxides was carried out in the same manner as in Example 1 except that treatment with ion exchange resin was omitted. The decomposition rate of cyclohexyl hydroperoxide was 99.8%, the selectivity of cyclohexanone was 22.0% and the selectivity of cyclohexanol was 38.0%.
[Comparacion 2][Comparison 2]
Se llevo a cabo la descomposicion de hidroperoxido de la misma manera que en la comparacion 1 excepto porque se preparo una solucion acuosa de acido formico para tener pH 7,2 neutralizandose con hidroxido de sodio. La tasa de descomposicion de hidroperoxido de ciclohexilo fue del 100%, la selectividad de ciclohexanona fue del 20,8% y la selectividad de ciclohexanol fue del 35,8%.Hydroperoxide decomposition was carried out in the same manner as in comparison 1 except that an aqueous solution of formic acid was prepared to have pH 7.2 neutralized with sodium hydroxide. The cyclohexyl hydroperoxide decomposition rate was 100%, the cyclohexanone selectivity was 20.8% and the cyclohexanol selectivity was 35.8%.
<Efecto de la retirada de acido carboxflico en el agua de circulacion><Effect of the removal of carboxylic acid in the circulation water>
[Ejemplo 2][Example 2]
Se anadieron 250 g de ciclohexano y 293 mg de una solucion de ciclohexano que conteda un 0,1% en peso de octilato de cobalto (0,2 ppm en peso de metal de Co) a un autoclave de 500 ml fabricado de SUS316L. Mientras se introduda nitrogeno a traves de una boquilla de soplado de gas, se subio la temperatura interna hasta 157°C. Una vez que la temperatura interna alcanzo los 157°C, se cambio el gas de soplado por aire. Mientras se soplaba aire a una velocidad de 1 l/min, se llevo a cabo la reaccion de oxidacion de ciclohexano durante 21 minutos. Se llevo a cabo una reaccion discontinua de este tipo 10 veces y se obtuvo una solucion de reaccion de oxidacion. La tasa de conversion de ciclohexano en la reaccion de oxidacion fue del 4,2%. La selectividad de ciclohexanona fue del 19,4%, la selectividad de ciclohexanol fue del 41,6%, la selectividad de peroxido de ciclohexilo fue del 16,3%, la selectividad de acido adipico fue del 1,7% y la selectividad de acido oxicaproico fue del 3,1%.250 g of cyclohexane and 293 mg of a solution of cyclohexane containing 0.1% by weight of cobalt octylate (0.2 ppm by weight of Co metal) were added to a 500 ml autoclave made of SUS316L. While nitrogen was introduced through a gas blowing nozzle, the internal temperature was raised to 157 ° C. Once the internal temperature reached 157 ° C, the blow gas was changed by air. While blowing air at a rate of 1 l / min, the cyclohexane oxidation reaction was carried out for 21 minutes. A discontinuous reaction of this type was carried out 10 times and an oxidation reaction solution was obtained. The conversion rate of cyclohexane in the oxidation reaction was 4.2%. The cyclohexanone selectivity was 19.4%, the cyclohexanol selectivity was 41.6%, the cyclohexyl peroxide selectivity was 16.3%, the adipic acid selectivity was 1.7% and the selectivity of Oxicaproic acid was 3.1%.
Tras anadir 350 g de agua a la solucion de reaccion de oxidacion y agitar la solucion deAfter adding 350 g of water to the oxidation reaction solution and stir the solution of
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reaccion de oxidacion, se llevo a cabo la separation de Kquido y se obtuvo el agua de extraction. Se destilo el agua de extraction mediante destilacion simple a una temperatura de cola de 100°C a 120°C. Se concentro el agua de extraccion hasta que el agua en la destilacion todavia alcanzaba el 3% en peso y se obtuvo agua de circulation. Como resultado del analisis del agua de circulacion con cromatografia de Kquidos, resulto que estaban contenidos el 1,02% en peso de acido formico, el 0,33% en peso de acido acetico, el 0,04% en peso de acido propionico, el 0,03% en peso de acido butrnco, y el pH fue de 2,17. Se trato el agua de circulacion usando una resina de intercambio ionico de la misma manera que en el ejemplo 1. El resultado fue que en el agua de procesamiento de intercambio ionico no se detectaron acido formico, acido acetico, acido propionico ni acido butrnco, y su pH fue de 6,59.oxidation reaction, the separation of liquid was carried out and the extraction water was obtained. The extraction water was distilled by simple distillation at a tail temperature of 100 ° C to 120 ° C. The extraction water was concentrated until the water in the distillation still reached 3% by weight and circulation water was obtained. As a result of the analysis of the circulating water with liquid chromatography, it turned out that 1.02% by weight of formic acid, 0.33% by weight of acetic acid, 0.04% by weight of propionic acid were contained, 0.03% by weight of butrnco acid, and the pH was 2.17. Circulation water was treated using an ion exchange resin in the same manner as in Example 1. The result was that in the ion exchange processing water no formic acid, acetic acid, propionic acid or butric acid were detected, and Its pH was 6.59.
Mientras tanto, se concentro la solution de reaccion de oxidacion 10 veces y se obtuvo una solution de reaccion de oxidacion concentrada. La solucion de reaccion de oxidacion concentrada incluia el 12,52% en peso de ciclohexanona, el 27,40% en peso de ciclohexanol y el 12,45% en peso de hidroperoxido de ciclohexilo. Se anadieron 440 g de ciclohexano y 70 g del agua de procesamiento de intercambio ionico a un autoclave de 1 l. Tras calentar el autoclave a 160°C, se alimentaron de manera forzada 45 g de la solucion de reaccion de oxidacion concentrada y se hicieron reaccionar durante 5 minutos con agitation. Entonces se llevo a cabo la separacion de liquido. Se concentro la fase oleosa separada 10 veces y se repitieron las operaciones de reaccion similares usando agua de procesamiento de intercambio ionico nueva. Tras repetir tres veces en total las operaciones de separacion de liquido de reaccion, se analizaron la fase oleosa y la fase acuosa mediante cromatografia de gases. El resultado fue que la tasa de descomposicion de hidroperoxido de ciclohexilo fue del 37,6%, la selectividad de ciclohexanona fue del 24,7% y la selectividad de ciclohexanol fue del 42,5%. Por otro lado, como resultado de llevar a cabo un analisis cuantitativo de acido adipico y acido oxicaproico en la fase acuosa mediante cromatografia de liquidos, la tasa de extraccion de acido adipico fue del 82,5% y la tasa de extraccion de acido oxicaproico fue del 81,9%.Meanwhile, the oxidation reaction solution was concentrated 10 times and a concentrated oxidation reaction solution was obtained. The concentrated oxidation reaction solution included 12.52% by weight of cyclohexanone, 27.40% by weight of cyclohexanol and 12.45% by weight of cyclohexyl hydroperoxide. 440 g of cyclohexane and 70 g of the ion exchange processing water were added to a 1 l autoclave. After heating the autoclave at 160 ° C, 45 g of the concentrated oxidation reaction solution was forcedly fed and reacted for 5 minutes with stirring. Then the liquid separation was carried out. The separated oil phase was concentrated 10 times and similar reaction operations were repeated using new ion exchange water. After repeating the reaction liquid separation operations three times in total, the oil phase and the aqueous phase were analyzed by gas chromatography. The result was that the decomposition rate of cyclohexyl hydroperoxide was 37.6%, the selectivity of cyclohexanone was 24.7% and the selectivity of cyclohexanol was 42.5%. On the other hand, as a result of carrying out a quantitative analysis of adipic acid and oxicaproic acid in the aqueous phase by liquid chromatography, the adipic acid extraction rate was 82.5% and the oxicaproic acid extraction rate was of 81.9%.
Se concentro de nuevo la fase oleosa separada 10 veces. Se mezclaron 400 g de ciclohexano y 80 g de una solucion acuosa del 17% en peso de carbonato de sodio y se calentaron a 160°C. Se alimento de manera forzada la fase oleosa concentrada a la solucion mezclada calentada y se agito durante 60 minutos a 160°C. Al hacer esto, se llevaron a cabo al mismo tiempo la descomposicion del hidroperoxido de ciclohexilo que quedaba y la hidrolisis de esteres (el tratamiento de saponification). Tras la separacion de liquido, seThe separated oil phase was concentrated again 10 times. 400 g of cyclohexane and 80 g of a 17% by weight aqueous solution of sodium carbonate were mixed and heated to 160 ° C. The concentrated oil phase was forced into the heated mixed solution and stirred for 60 minutes at 160 ° C. In doing so, the decomposition of the remaining cyclohexyl hydroperoxide and the hydrolysis of esters (the saponification treatment) were carried out at the same time. After the liquid separation, it
analizaron la fase oleosa y la fase acuosa mediante cromatografia de gases. La tasa de descomposicion de hidroperoxido de ciclohexilo fue del 100%, la selectividad deanalyzed the oil phase and the aqueous phase by gas chromatography. The decomposition rate of cyclohexyl hydroperoxide was 100%, the selectivity of
ciclohexanona fue del 44,4% y la selectividad de ciclohexanol fue del 34,3%, que secyclohexanone was 44.4% and the selectivity of cyclohexanol was 34.3%, which was
basaban ambas en el hidroperoxido de ciclohexilo en la solucion de reaccion de oxidacion.both based on cyclohexyl hydroperoxide on the oxidation reaction solution.
55
[Comparacion 3][Comparison 3]
Se llevo a cabo una operation experimental de la misma manera que en el ejemplo 2 excepto porque se omitio el tratamiento con resina de intercambio ionico. La tasa de 10 descomposicion de hidroperoxido de ciclohexilo tras el tratamiento de extraction con agua fue del 60,3%, la selectividad de ciclohexanona fue del 22,5% y la selectividad deAn experimental operation was carried out in the same manner as in Example 2 except that the ion exchange resin treatment was omitted. The rate of decomposition of cyclohexyl hydroperoxide after the extraction treatment with water was 60.3%, the selectivity of cyclohexanone was 22.5% and the selectivity of
ciclohexanol fue del 39,3%. La tasa de extraccion de acido adipico fue del 81,9% y la tasaCyclohexanol was 39.3%. The adipic acid extraction rate was 81.9% and the rate
de extraccion de acido oxicaproico fue del 80,5%. Ademas, la tasa de descomposicion de hidroperoxido de ciclohexilo tras el tratamiento de saponification fue del 100%, la 15 selectividad de ciclohexanona fue del 37,9% y la selectividad de ciclohexanol fue del 35,3%, que se basaban ambas en el hidroperoxido de ciclohexilo en la solution de reaction de oxidacion.Extraction of oxicaproic acid was 80.5%. In addition, the decomposition rate of cyclohexyl hydroperoxide after the saponification treatment was 100%, the cyclohexanone selectivity was 37.9% and the cyclohexanol selectivity was 35.3%, which were both based on hydroperoxide of cyclohexyl in the oxidation reaction solution.
La tabla 1 a continuation muestra los resultados descritos anteriormente. Tal como se 20 muestra en la tabla 1, aparentemente, retirando los acidos carboxflicos del agua de circulation se obtuvieron una cetona y/o un alcohol deseados a alto rendimiento.Table 1 below shows the results described above. As shown in Table 1, apparently, by removing the carboxylic acids from the circulation water, a desired ketone and / or alcohol were obtained at high yield.
[Tabla 1][Table 1]
- Tratamiento de fase acuosa Condition de extraccion con agua Extraccion con agua Extraccion con agua y tratamiento de saponificacion Water phase treatment Water extraction condition Water extraction Water extraction and saponification treatment
- Fase acuosa Aqueous phase
- Metodo de tratamiento Tempera- tura (°C) Velocidad superficial (i/h) __________eH__________ Fase oleosa Fase acuosa Tempera- tura (°C) Tiempo de tratamiento (min) Tasa de descomposi- cion de CHP to Selectividad (%) Tasa de descomposi- cion de CHP to Selectividad(%) Treatment method Temperature (° C) Surface speed (i / h) __________eH__________ Oil phase Water phase Temperature (° C) Treatment time (min) CHP decomposition rate to Selectivity (%) Decomposition rate - CHP to Selectivity (%)
- Antes del tratamiento Before treatment
- Tras el tratamiento ON OL ON + OL ON OL ON + OL After treatment ON OL ON + OL ON OL ON + OL
- Ejemplo 1 Example 1
- Solucion acuosa de acido formico a I 1 % en peso Tratamiento con IR(WA20) 60 1,5 2,2 6,6 CHP/Cx Solucion de acido formico tratada con IR 160 60 54,4 24,1 41,5 65,6 - - - - Aqueous solution of formic acid at 1% by weight Treatment with IR (WA20) 60 1.5 2.2 6.6 CHP / Cx Solution of formic acid treated with IR 160 60 54.4 24.1 41.5 65, 6 - - - -
- Compara- cion 1 Comparison 1
- Solucion acuosa de acido formico a I 1 % en peso Ninguno - - 2,2 - CHP/Cx Solucion de acido formico 160 60 99,8 22,0 38,0 60,0 - - - - Aqueous solution of formic acid at 1% by weight None - - 2,2 - CHP / Cx Solution of formic acid 160 60 99.8 22.0 38.0 60.0 - - - -
- Compara- cion 2 Comparison 2
- Solucion acuosa de acido formico a I 1 % en peso Neutralization con NaOH Tempera- tura ambiente 2,2 7,2 CHP/Cx Solucion de acido formico neutralizada 160 60 100 20,8 35,8 56,6 - - - - Aqueous solution of formic acid at 1% by weight Neutralization with NaOH Ambient temperature 2.2 7.2 CHP / Cx Solution of neutralized formic acid 160 60 100 20.8 35.8 56.6 - - - -
- Ejemplo 2 Example 2
- Agua de circulacion Tratamiento con IR(WA20) 60 1,5 2,17 6,59 Solucion de reaccion de oxidacion Agua de circulacion tratada con IR 160 5 min*3 veces 37,6 24,7 42,5 67,2 100,0 44,4 34,3 78,7 Circulation water IR treatment (WA20) 60 1.5 2.17 6.59 Oxidation reaction solution Circulation water treated with IR 160 5 min * 3 times 37.6 24.7 42.5 67.2 100, 0 44.4 34.3 78.7
- Compara- cion 3 Comparison 3
- Agua de circulacion Ninguno - - 2,17 - Solucion de reaccion de oxidacion Agua de circulacion 160 5 min*3 veces 60,3 22,5 39,3 61,8 100,0 37,9 35,3 73,3 Circulation water None - - 2.17 - Oxidation reaction solution Circulation water 160 5 min * 3 times 60.3 22.5 39.3 61.8 100.0 37.9 35.3 73.3
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