ES2936631T3 - Aparato y proceso para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un aparato (1) para producir pseudoionona e hidroxi pseudoionona. Sugiere un aparato (1) que comprende una primera y una segunda cámara del reactor sustancialmente orientadas verticalmente orientadas de tal manera que los componentes fluyen a través de la primera y la segunda cámara del reactor en diferentes direcciones, en el que la primera cámara del reactor (13) está configurada para recibir una alimentación del primer componente (C1).) que contiene una primera mezcla acuosa a través de una entrada (15), y para producir una segunda mezcla acuosa, y en el que el aparato (1) comprende un dispositivo mezclador (17) situado aguas abajo de la entrada de alimentación del primer componente (15) y configurado para añadir una alimentación del segundo componente (C2) a la alimentación del primer componente (C1) cuando se ha formado la segunda mezcla acuosa, y la segunda cámara del reactor (23) está configurada para recibir las alimentaciones de primer y segundo componente unificadas en el dispositivo mezclador (17) desde la primera cámara del reactor (13) y para producir una tercera mezcla acuosa a partir de la primera y segunda mezclas acuosas. La invención sugiere además un método y un uso para producir pseudoionona e hidroxi pseudoionona. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y proceso para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona
La presente invención se refiere a un aparato para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona. Además, la invención se refiere a un proceso para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona, comprendiendo el proceso las etapas de (i) preparar una primera mezcla acuosa que comprende una primera concentración de acetona, citral e hidróxido; (ii) producir una segunda mezcla acuosa dejando reaccionar durante un tiempo de reacción los componentes de la primera mezcla acuosa y (iii) producir una tercera mezcla acuosa añadiendo a la segunda mezcla acuosa una segunda cantidad de hidróxido, de modo que se forme una cantidad adicional de pseudoionona en la tercera mezcla acuosa. Además, la invención se refiere al uso del aparato mencionado anteriormente para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona.
La pseudoionona es un intermedio clave en la síntesis industrial de las vitaminas A y E y de carotinoides, por ejemplo, para su uso en productos naturales e idénticos a los naturales, por ejemplo, fragancias, aromatizantes, productos nutricionales o suplementos dietéticos.
El documento NL 6704541 describe un proceso para preparar productos de condensación líquidos y solubles haciendo reaccionar cetonas con aldehídos en presencia de agentes condensadores alcalinos.
El documento EP 0062291 A1 divulga un proceso mejorado para producir cetonas poliinsaturadas.
El documento WO 2004/041764 A1 describe un proceso continuo para producir pseudoiononas e iononas.
El documento WO 2005/056508 A1 se refiere a un método para la producción de tetrahidrogeranilacetona.
El US 2006/0014984 A1 muestra la preparación de pseudoionona haciendo reaccionar una mezcla acuosa que comprende citral, acetona y NaOH en un reactor tubular.
A la luz del estado de la técnica existente, siguen siendo necesarias mejoras en la fabricación de pseudoionona e hidroxipseudoionona, en concreto, pseudoionona, con mayor eficiencia, en concreto, con mayor rendimiento de pseudoionona, en comparación con los aparatos y procesos conocidos.
A la luz de lo anterior, un objeto de la invención consistió en proporcionar un aparato para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona, en concreto, en una ejecución continua y que proporcione una mayor eficiencia, en concreto, un mayor rendimiento de pseudoionona. En consecuencia, otro objeto de la presente invención consistió en proporcionar un proceso para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona, en concreto, pseudoionona, que pueda llevarse a cabo como un proceso industrial, en concreto, como un proceso continuo y que proporcione una mayor eficiencia, en concreto, un mayor rendimiento de pseudoionona.
En un primer aspecto, la invención logra el objeto sugiriendo un aparato según la reivindicación 1. La invención, en concreto, sugiere un aparato para producir pseudoionona e hidroxipseudoionona, que comprende una primera cámara de reactor orientada verticalmente dispuesta de tal manera que los componentes fluyan a través de la primera cámara de reactor en una primera dirección de flujo, una segunda cámara de reactor orientada verticalmente en comunicación fluida con la primera cámara de reactor, y la segunda cámara de reactor orientada de tal manera que los componentes fluyan a través de la segunda cámara de reactor en una segunda dirección de flujo diferente de la primera dirección de flujo, en el que la primera cámara de reactor está configurada para recibir una primera alimentación de componentes que contiene una primera mezcla acuosa a través de una entrada, y producir una segunda mezcla acuosa dejando reaccionar durante un tiempo de reacción los componentes de la primera mezcla acuosa, en el que el aparato comprende un dispositivo mezclador situado aguas abajo de la entrada de la primera alimentación de componentes a la primera cámara de reactor y dicho aparato está configurado para añadir una segunda alimentación de componentes a la primera alimentación de componentes cuando se ha formado la segunda mezcla acuosa, y la segunda cámara de reactor está configurada para recibir la primera y la segunda alimentación de componentes reunidas en el dispositivo mezclador desde la primera cámara de reactor y producir una tercera mezcla acuosa a partir de la primera y la segunda mezcla acuosa.
Preferentemente, el dispositivo mezclador se sitúa dentro de la primera cámara de reactor, dentro de la segunda cámara de reactor o entre la primera y la segunda cámara de reactor.
Una orientación vertical se refiere a que la cámara o cámaras de reactor respectivo están orientadas dentro de /-15° de ser perpendiculares a una superficie de suelo sobre la que está instalado el aparato.
Se entiende por solución acuosa una mezcla que comprende agua.
La invención se basa en la comprensión de que se puede conseguir un mayor rendimiento añadiendo además una alimentación de componentes a la primera alimentación de componente después de que haya transcurrido un tiempo determinado de reacción en la primera cámara de reactor. Esto se consigue, en concreto, integrando el dispositivo mezclador en la primera cámara de reactor hacia el extremo aguas abajo de la misma. Si la primera cámara de reactor es una cámara de flujo ascendente, el dispositivo mezclador se sitúa preferentemente en un extremo superior de la primera cámara de reactor. Si la primera cámara de reactor es una cámara de flujo descendente, el dispositivo mezclador se sitúa preferentemente en un extremo inferior de la primera cámara de reactor.
La primera alimentación de componentes comprende una primera concentración de acetona, citral e hidróxido. La primera cantidad de agua, acetona, citral e hidróxido se combinan en la primera alimentación de componentes. La reacción de los componentes de la primera alimentación de componentes en la primera cámara de reactor produce pseudoionona, hidroxipseudoionona y 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona, consumiéndose la acetona, el citral y el hidróxido. La segunda mezcla acuosa comprende 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en una concentración superior a su concentración en la primera mezcla acuosa, acetona, citral e hidróxido en una segunda concentración inferior a su primera concentración, y pseudoionona e hidroxipseudoionona. La segunda alimentación de componentes comprende una segunda cantidad de hidróxido, de modo que se forma una cantidad adicional de pseudoionona en la tercera mezcla acuosa.
En una realización preferida, la primera dirección de flujo está orientada en sentido ascendente, y la segunda dirección de flujo está orientada en sentido descendente, o viceversa.
En otra realización preferida, el dispositivo mezclador se coloca en un extremo de salida de la primera cámara de reactor. El dispositivo mezclador tiene preferentemente una entrada y una salida, en el que la salida está situada de forma que la tercera mezcla acuosa fluya hacia la segunda cámara de reactor.
En otra realización preferida, la entrada a la primera cámara de reactor para recibir la primera alimentación de componentes es una primera entrada, y la primera cámara de reactor comprende además una segunda entrada para recibir la segunda alimentación de componentes, en la que la segunda alimentación de componentes está situada aguas arriba del dispositivo mezclador. Preferentemente, la segunda entrada está situada lateralmente en la primera cámara de reactor y está configurada para introducir la segunda alimentación de componentes en la primera alimentación de componentes en una sección de la primera cámara de reactor donde la segunda mezcla acuosa ya se ha formado debido a su tiempo de residencia en la cámara de reactor hasta alcanzar el punto respectivo. Preferentemente, la segunda entrada comprende una serie de orificios de salida orientados hacia el dispositivo mezclador. En general, por "una serie de" se entiende un elemento o una pluralidad de elementos. Por ejemplo, el número de orificios de salida puede ser uno o más orificios de salida, tal como de 1 a 50 orificios de salida.
Más preferentemente, la segunda entrada está situada inmediatamente aguas arriba del dispositivo mezclador, o a una distancia predeterminada aguas arriba del dispositivo mezclador. Esto significa que la segunda entrada está colocada de tal manera que su salida (o al menos una de sus salidas en caso de que haya más de una) esté situada aguas arriba del dispositivo mezclador. La distancia predeterminada se selecciona preferentemente de forma que la totalidad de la segunda alimentación de componentes se introduzca en el dispositivo mezclador sin un flujo previo hacia atrás y hacia dentro de la cámara del primer reactor. Para fines prácticos, se ha descubierto que una distancia dentro de un intervalo de 50 cm o menos en la dirección de flujo de la primera alimentación de componentes desde una entrada del dispositivo mezclador, en concreto preferentemente de 25 cm o menos, provoca que, de forma fiable, la totalidad de la segunda alimentación de componentes sea arrastrada directamente por la primera alimentación de componentes y se introduzca en el dispositivo mezclados sin previo flujo hacia atrás no deseado.
En general, cuando se utilizan las expresiones aguas arriba y aguas abajo con respecto a la invención, aguas arriba significa en sentido contrario a la dirección del flujo, es decir, hacia el origen de una corriente, mientras que aguas abajo significa en la dirección del flujo, es decir, hacia el destino de una corriente.
En otra realización preferida, la primera cámara de reactor comprende una sección cónica aguas arriba y estrechada hacia la entrada del dispositivo mezclador, preferentemente inmediatamente aguas arriba de la segunda entrada, para acelerar la velocidad del flujo de la segunda mezcla acuosa. La sección transversal cónica situada aguas arriba de la entrada del dispositivo mezclador y estrechada hacia la misma tiene el efecto ventajoso de acelerar la velocidad del flujo dentro de la cámara de reactor y, en concreto, dentro del dispositivo mezclador. Una mayor velocidad de flujo mejora el resultado de mezclado del dispositivo mezclador y contribuye a obtener una mezcla homogénea de acetona e hidróxido, evitando así una segregación no deseada del hidróxido de la mezcla.
La primera cámara de reactor comprende preferentemente una serie (es decir, uno o más) elementos mezcladores adicionales o una serie de rellenos aguas arriba del dispositivo mezclador, estando los elementos mezcladores configurados para armonizar un tiempo de residencia de la primera alimentación de componentes entre la entrada al primer reactor y el dispositivo mezclador. Por armonización se entiende que la mayoría de las porciones del primer componente de la alimentación, preferentemente todas las porciones, tienen un tiempo de permanencia uniforme dentro de la primera cámara de reactor. Los elementos mezcladores comprenden preferentemente los llamados elementos mezcladores de tipo x que se proporcionan en segmentos situados en secuencia en la dirección de flujo de la primera alimentación de componentes, respectivamente. Los elementos mezcladores adyacentes se instalan preferentemente con un ángulo de excentricidad, preferentemente entre 60° y 120°, más preferentemente a 90°. Los elementos mezcladores aguas arriba del dispositivo mezclador contribuyen a proporcionar una distribución uniforme del fluido y una distribución uniforme de los componentes dentro de la primera alimentación de componentes y también ayudan a minimizar la convección libre no deseada y el retromezclado, armonizando así el tiempo de residencia de la primera alimentación de componentes en la primera cámara de reactor para aproximarse al menos al comportamiento de flujo de tapón. Aunque por flujo de tapón se entiende generalmente que un medio se mueve a través de un conducto con velocidad constante en la totalidad de la sección transversal del conducto, la presente invención aplica el término de forma más amplia. El comportamiento de flujo de tapón en el contexto de esta invención no necesita lograrse en términos exactos. En cambio, como se señala a lo largo de este documento, se considera suficiente si el tiempo de residencia de todos los medios que pasan a través de las cámaras de reactor es sustancialmente armónico, pudiendo despreciarse las variaciones pequeñas y locales en la velocidad del flujo a través de porciones de los diámetros de las cámaras de reactor.
Según otra realización, la entrada para la primera alimentación de componentes está en comunicación fluida con un conducto de alimentación, estando el conducto de alimentación configurado para generar la primera alimentación de componentes a partir de una pluralidad de materiales iniciadores. Preferentemente, el conducto de alimentación comprende un primer mezclador y un segundo mezclador, en el que el primer mezclador está configurado para combinar una primera alimentación de material iniciador y una segunda alimentación de material iniciador, y el segundo mezclador está situado aguas abajo del primer mezclador y está configurado para combinar la primera y la segunda alimentación de material iniciador reunidas procedentes del primer mezclador con una tercera alimentación de material iniciador en la primera alimentación de componentes.
Una de las alimentaciones de material iniciador, por ejemplo, la primera alimentación de material iniciador, comprende preferentemente citral. Otra de las alimentaciones de materia iniciador, por ejemplo, la segunda alimentación de material iniciador, comprende preferentemente acetona, y otra de las alimentaciones de material iniciador, por ejemplo, la tercera, comprende preferentemente hidróxido.
El conducto de alimentación comprende además preferentemente al menos un dispositivo de calentamiento, preferentemente al menos un intercambiador de calor, configurado para calentar la primera y la segunda alimentación de material iniciador a una temperatura predeterminada que es superior a una temperatura de la tercera alimentación de material iniciador.
Resulta especialmente preferido que al menos un dispositivo de calentamiento esté configurado para calentar el primer y el segundo material iniciador en función de las tasas de alimentación del primer, segundo y tercer material iniciador y de la temperatura de la alimentación del tercer material iniciador, de forma que la primera alimentación de componentes alcance una temperatura ajustada predeterminada antes de entrar en la primera cámara de reactor.
Dicho al menos un dispositivo de calentamiento se sitúa preferentemente entre el primer y el segundo mezclador.
Según otra realización preferida, la segunda cámara de reactor comprende una abertura que está configurada para abrirse y cerrarse reversiblemente con una tapa correspondiente, estando la abertura diseñada para introducir un relleno en la segunda cámara de reactor, y el relleno preferentemente comprende o consiste en un material de relleno suelto. El material de relleno suelto ofrece la ventaja de ser más fácil de instalar y, sin embargo, apenas sacrifica o no sacrifica el rendimiento general en comparación con los materiales de relleno estructurales. El material de relleno dentro de la segunda cámara de reactor contribuye a evitar el flujo laminar no deseado o la convección libre no deseada (que puede estar causada por variaciones de densidad, en concreto, a bajas velocidades de flujo) a través de la segunda cámara de reactor y contribuye a una distribución global uniforme del material dentro de la segunda cámara de reactor.
En una realización especialmente preferida, al menos una de la primera y la segunda cámara de reactor es un tubo de reactor. Preferentemente, ambas cámaras de reactor son tubos de reactor.
Preferentemente, la segunda cámara de reactor está conformada, al menos parcialmente, como una cámara anular.
Las dos realizaciones antes mencionadas pueden combinarse ventajosamente en el sentido de que la primera cámara de reactor y la segunda cámara de reactor forman parte de un reactor común, teniendo dicho reactor un tubo interior y un tubo exterior, en el que la primera cámara de reactor está delimitada por un volumen del tubo interior y la segunda cámara de reactor está delimitada por un volumen del tubo exterior menos el volumen del tubo interior. Preferentemente, la primera cámara de reactor como tubo interior de un reactor de doble tubo tiene una sección transversal total menor que la segunda cámara de reactor. Esto de nuevo contribuye a aumentar la velocidad de flujo de la primera y la segunda alimentación de componentes en la primera cámara de reactor, lo que mejora el mezclado y reduce la segregación del hidróxido de la mezcla de reacción.
Otra ventaja de la disposición antes mencionada de una cámara anular alrededor de la primera cámara de reactor es que la parte de la primera cámara de reactor que está rodeada por la cámara anular se aísla automáticamente, al menos en cierta medida, de las influencias ambientales, tales como la temperatura ambiente. Además, el diseño del aparato de la invención puede ahorrar mucho espacio en comparación con una configuración más convencional con dos cámaras de reactor colocadas en serie y una al lado de la otra, por ejemplo, en un entorno de fabricación industrial.
En otras realizaciones preferidas, al menos una de las cámaras de reactor, preferentemente ambas cámaras de reactor, están formadas por una pluralidad de segmentos tubulares que están montados en serie. Esto proporciona un diseño modular que resulta ventajoso a efectos de mantenimiento y desinstalación, entre otras cosas.
La segunda cámara de reactor comprende al menos una salida para retirar la tercera mezcla acuosa del aparato. Preferentemente, la segunda cámara de reactor comprende una pluralidad de estas salidas, más preferentemente 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o más de estas salidas. En realizaciones preferidas que tienen una pluralidad de salidas, al menos algunas y preferentemente todas estas salidas se distribuyen a lo largo de la circunferencia de la cámara de reactor. Se prefiere especialmente que las salidas se distribuyen uniformemente a lo largo de la circunferencia de la cámara de reactor. Más preferentemente, las salidas están situadas en la misma posición (tal como longitud o altura, dependiendo de la orientación de la cámara de reactor) de la cámara de reactor con respecto a la trayectoria del flujo de la tercera mezcla acuosa.
En otras realizaciones preferidas del aparato, las salidas están en comunicación fluida con un colector aguas abajo que está configurado para reunir las respectivas alimentaciones parciales que fluyen a través de las salidas en una alimentación de salida común. El colector comprende preferentemente al menos uno de los siguientes elementos: un tubo colector, un anillo colector, una o varias piezas en Y, o una combinación de varios o todos los elementos mencionados.
En otra realización alternativa, la segunda cámara de reactor comprende al menos uno, y preferentemente una pluralidad de deflectores de flujo. Dicho al menos un deflector de flujo está orientado preferentemente en paralelo al eje longitudinal, es decir, al eje de flujo, de la segunda cámara de reactor. Más preferentemente, dicho al menos un deflector de flujo se extiende al menos a lo largo de una porción de la extensión longitudinal (es decir, en la dirección del eje longitudinal) de la segunda cámara de reactor. En variantes preferidas, el segundo reactor comprende 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o más de estos deflectores.
La presente divulgación se ha descrito anteriormente en un primer aspecto con respecto a un aparato; este primer aspecto también forma parte de la invención cuya protección se solicita. En un segundo aspecto de la presente divulgación que también forma parte de la invención, el objeto inicialmente analizado se logra mediante un proceso para fabricar pseudoionona, preferentemente en un aparato como el descrito anteriormente, que comprende las etapas de:
• Introducir una primera alimentación de componentes que contiene una primera mezcla acuosa en una primera cámara de reactor, comprendiendo la primera mezcla acuosa una primera concentración de acetona, citral e hidróxido, preferentemente combinando una primera cantidad de agua, acetona, citral e hidróxido,
• producir una segunda mezcla acuosa dejando reaccionar durante un tiempo de reacción los componentes de la primera mezcla acuosa, de manera que se formen pseudoionona, hidroxipseudoionona y 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona y se consuman la acetona, el citral y el hidróxido, comprendiendo la segunda mezcla acuosa 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en una concentración superior a su concentración en la primera mezcla acuosa, acetona, citral e hidróxido en una segunda concentración inferior a su primera concentración, y pseudoionona e hidroxipseudoionona, y
• añadir una segunda alimentación de componentes a la primera alimentación de componentes, que comprende una segunda cantidad de hidróxido, dentro de la primera cámara de reactor, en concreto, cuando se haya formado la segunda mezcla acuosa,
• suministrar la primera y la segunda alimentación de componentes a una segunda cámara de reacción y producir una tercera mezcla acuosa permitiendo que la segunda mezcla acuosa y la segunda alimentación de componentes reaccionen durante un tiempo de reacción en la segunda cámara de reacción, de modo que se forme una cantidad adicional de pseudoionona en la tercera mezcla acuosa en la segunda cámara de reacción.
El método según la invención en el segundo aspecto supone obtener los mismos beneficios y ventajas que el aparato del primer aspecto. Las realizaciones preferidas de los aparatos descritos anteriormente son también realizaciones preferidas de los procesos analizados a continuación y viceversa.
Preferentemente, el proceso comprende la etapa de controlar la velocidad de alimentación de la segunda alimentación de componentes en relación con la velocidad de alimentación de la primera alimentación de componentes de tal manera que la segunda cantidad de hidróxido que se añade a la segunda mezcla acuosa esté en el intervalo del 5 % en masa al 50 % en masa, preferentemente en el intervalo del 10 % en masa al 40 % en masa de la primera cantidad de hidróxido en la primera mezcla acuosa, y/o
• la concentración de hidróxido disuelto presente en la tercera mezcla acuosa sea mayor que en la segunda mezcla acuosa.
Además, preferentemente, el proceso comprende la etapa de acelerar la velocidad de flujo de la segunda mezcla acuosa antes de añadir la segunda alimentación de componentes.
En otra realización preferida, el proceso comprende las etapas de:
• generar la primera alimentación de componentes combinando una primera alimentación de material iniciador, que preferentemente comprende citral, y una segunda alimentación de material iniciador, que preferentemente comprende acetona, y combinando posteriormente la primera y la segunda alimentación de material iniciador reunidas con una tercera alimentación de material iniciador, que preferentemente comprende hidróxido, en la primera alimentación de componentes.
Preferentemente, el proceso comprende además la etapa de calentar la primera y segunda alimentación de material iniciador a una temperatura predeterminada que es superior a una temperatura de la tercera alimentación de material iniciador, preferentemente calentando la primera y segunda alimentación de material iniciador en función de las tasas de alimentación de la primera, segunda y tercera alimentación de material iniciador y de la temperatura de la tercera alimentación de material iniciador, de manera que la primera alimentación de componentes alcance una temperatura ajustada predeterminada antes de entrar en la primera cámara de reactor. El control de la temperatura ajustada predeterminada contribuye a mejorar el rendimiento del reactor.
En otras realizaciones preferidas, el proceso comprende controlar una velocidad de alimentación de la primera alimentación de componentes de tal manera que la primera alimentación de componentes tenga un tiempo de residencia predeterminado en la primera cámara de reactor antes de llegar a la segunda cámara de reactor y/o antes de la adición de la segunda alimentación de componentes, preferentemente en el intervalo de 3 minutos o más, más preferentemente de 5 minutos o más. Este intervalo de tiempo proporciona un compromiso beneficioso entre el corto tiempo de residencia deseado, por un lado, y un buen índice de conversión en la primera alimentación de componentes, por otro.
Además, el proceso comprende preferentemente la etapa de armonizar el tiempo de residencia de la primera alimentación de componentes en la primera cámara de reactor proporcionando una serie (es decir, uno o más) de elementos mezcladores.
Para permitir un rendimiento optimizado en relación con los recursos de entrada, el proceso contempla el seguimiento y control del proceso, y preferentemente comprende las etapas de:
b1) determinar al menos uno de:
• una cantidad de hidróxido que se acumula de forma no deseada en el interior de la primera cámara de reactor, • una cantidad de citral que entra en la primera cámara de reactor;
• una cantidad de citral en la salida o aguas abajo de la primera cámara de reactor,
• una cantidad de citral en la salida o aguas abajo de la segunda cámara de reactor,
• una cantidad de agua en la salida o aguas abajo de la segunda cámara de reactor,
• una cantidad de al menos una de pseudoionona o hidroxipseudoionona en la salida o aguas abajo de la primera cámara de reactor;
• una cantidad de al menos una de pseudoionona o hidroxipseudoionona en la salida o aguas abajo de la segunda cámara de reactor;
• la temperatura de alimentación del reactor de al menos una de la primera y la segunda alimentación de componentes,
• el tiempo de residencia en el reactor de al menos una de la primera y la segunda alimentación de componentes; o
• una velocidad de alimentación de la primera alimentación de componentes; y
b2) si la cantidad o cantidades determinadas en b1) quedan fuera de los respectivos intervalos umbral predeterminados, aumentar o disminuir al menos una de:
• la velocidad de alimentación de la segunda alimentación de componentes con respecto a la primera alimentación de componentes, o
• la velocidad de alimentación de la alimentación de material iniciador que comprende hidróxido, preferentemente la tercera alimentación de material iniciador, con respecto a la primera alimentación de componentes,
de forma que las cantidades determinadas en b1) vuelvan a estar dentro del intervalo umbral.
Las cantidades mencionadas se obtienen preferentemente midiendo sus respectivas cantidades absolutas dentro de un volumen de muestra, o midiendo sus concentraciones dentro de las respectivas alimentaciones y calculando sus cantidades a través de los caudales de las respectivas alimentaciones.
Preferentemente, el proceso comprende además la etapa de proporcionar un relleno a la segunda cámara de reactor. El relleno puede ser un relleno estructural, pero en una variante especialmente preferida consiste, o al menos comprende, material de relleno suelto. Esto último permite una instalación sencilla y consigue las funciones deseadas del relleno en este contexto, una minimización de las rachas o de un flujo laminar no deseado, en otras palabras, la convección libre, y una distribución general mejorada del contenido de la tercera mezcla acuosa a través de la segunda cámara de reactor.
El proceso comprende preferentemente además la etapa de determinar una diferencia de presión entre la primera y la segunda cámara de reactor, preferentemente en una ubicación respectiva aguas arriba y aguas abajo del dispositivo mezclador. Mediante la determinación de la diferencia de presión entre la primera y la segunda cámara de reactor, en concreto, mediante la determinación de la diferencia de presión entre el lado de entrada y el lado de salida del dispositivo mezclador que está situado en la salida de la primera cámara de reactor, un operario puede controlar si el dispositivo mezclador es funcional o disfuncional, por ejemplo, debido a una obstrucción. El control de la diferencia de presión puede realizarse con un coste mínimo del dispositivo y permite una rápida toma de decisiones y la sustitución o la reparación.
El proceso analizado anteriormente en el segundo aspecto se ha centrado más en los aspectos técnicos de la invención. En otro aspecto, la presente divulgación también sugiere un proceso que se centra principalmente en los aspectos químicos, concretamente en que sugiere un proceso para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona, preferentemente pseudoionona, que comprende las siguientes etapas:
(P1) preparar una primera mezcla acuosa (es decir, una mezcla que comprende agua) que comprende una primera concentración de acetona, citral e hidróxido, combinando una primera cantidad de agua, acetona, citral e hidróxido,
(P2) producir una segunda mezcla acuosa (es decir, una mezcla que comprende agua) dejando reaccionar durante un tiempo de reacción los componentes de la primera mezcla acuosa de modo que
se forman pseudoionona, hidroxipseudoionona y 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona y
se consumen la acetona, el citral y el hidróxido,
comprendiendo la segunda mezcla acuosa
• 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona a una concentración superior a su concentración en la primera mezcla acuosa,
• acetona, citral e hidróxido en una segunda concentración inferior a su primera concentración, y
• pseudoionona e hidroxipseudoionona,
y
(P3) producir una tercera mezcla acuosa (es decir, una mezcla que comprende agua) añadiendo a la segunda mezcla acuosa una segunda cantidad de hidróxido, de modo que se forme una cantidad adicional de pseudoionona en la tercera mezcla acuosa.
Parte de la invención para la que se solicita protección son únicamente aquellas realizaciones del proceso según este tercer aspecto que entran dentro del alcance de la presente reivindicación 11.
La invención, así como las variantes preferidas y las combinaciones preferidas de parámetros, propiedades y elementos de la misma, se define en las reivindicaciones adjuntas. Los aspectos, detalles, modificaciones y ventajas preferentes de la presente invención también se definen y explican en la siguiente descripción y en los ejemplos que se exponen a continuación.
Las realizaciones preferidas del aparato según el primer aspecto y del proceso según el segundo aspecto descritos anteriormente son, al mismo tiempo, también realizaciones preferidas según el tercer aspecto. Asimismo, las realizaciones preferidas del proceso según el tercer aspecto descrito anteriormente son, al mismo tiempo, también realizaciones preferidas del aparato según el primer aspecto y del proceso según el segundo aspecto.
Según la invención, el aparato está configurado y comprende los medios para ejecutar los procesos del segundo y/o tercer aspecto. Asimismo, según la invención, los procesos según el segundo y el tercer aspecto se llevan a cabo, en realizaciones preferidas, utilizando el aparato según el primer aspecto o sus realizaciones preferidas descritas anteriormente.
Ahora se ha descubierto que el proceso para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona según la presente invención es muy eficiente y es excepcionalmente adecuado para el funcionamiento de modo discontinuo, semidiscontinuo y, en concreto, continuo. Sorprendentemente, se ha descubierto que el proceso de la presente invención produce un mayor rendimiento de pseudoionona en comparación con procesos similares conocidos en la técnica. También se ha descubierto que el proceso de la presente invención muestra una mayor selectividad en la producción o la fabricación de pseudoionona frente a la hidroxipseudoionona. Dicha selectividad aumentada es deseable, ya que la pseudoionona es un producto intermedio aún más versátil para las síntesis industriales que la hidroxipseudoionona.
En el contexto de la presente invención, "pseudoionona", según el significado habitual en el campo técnico, significa una mezcla de los cuatro isómeros (3Z,5Z)-6,10-dimetil-3,5,9-undecatrien-2-ona, (3E,5Z)-6,10-dimetil-3,5,9-undecatrien-2-ona, (3Z,5E)-6,10-dimetil-3,5,9-undecatrien-2-ona y (3E,5E)-6,10-dimetil-3,5,9-undecatrien-2-ona. La mezcla de dichos isómeros suele denominarse también (incluso en este texto) 6,10-dimetil-3,5,9-undecatrien-2-ona con CAS® RN 141-10-6. Uno de los isómeros de la pseudoionona (es decir, (3E,5E)-6,10-dimetil-3,5,9-undecatrien-2-ona) se muestra en la fórmula I a continuación como ejemplo:
Figure imgf000008_0001
En el contexto de la presente invención, se entiende por "hidroxipseudoionona" los compuestos 4-hidroxi-6,10-dimetilundeca-5,9-dien-2-ona y 4-hidroxi-6,10-dimetilundeca-6,9-dien-2-ona, incluidos sus isómeros. En el proceso según la presente invención, normalmente se forma una mezcla de cuatro compuestos, es decir los dos isómeros (5E)-4-hidroxi-6,10-dimetilundeca-5,9-dien-2-ona y (5Z)-4-hidroxi-6,10-dimetilundeca-5,9-dien-2-ona y los dos isómeros (6E)-4-hidroxi-6,10-dimetilundeca-6,9-dien-2-ona y (6Z)-4-hidroxi-6,10-dimetilundeca-6,9-dien-2-ona. Al menos algunos de dichos cuatro compuestos (probablemente (5E)-4-hidroxi-6,10-dimetilundeca-5,9-dien-2-ona y/o (5Z)-4-hidroxi-6,10-dimetilundeca-5,9-dien-2-ona) pueden posteriormente degradarse de nuevo, al menos parcialmente, en las condiciones del proceso según la presente invención. Uno de dichos cuatro compuestos (es decir, (5E)-4-hidroxi-6,10-dimetilundeca-5,9-dien-2-ona) se muestra en la fórmula II a continuación a modo de ejemplo:
Figure imgf000008_0002
En el contexto de la presente invención "citral", también conocido como 3,7-dimetilocta-2,6-dienal (CAS® RN 5392­ 40-5), según el significado habitual en el campo técnico, significa una mezcla de los isómeros cis-trans geranial, también conocido como (E)-3,7-dimetilocta-2,6-dienal (CAS® RN 141-27-5), y neral, también conocido como (Z)-3,7-dimetilocta-2,6-dienal (CAS® RN 106-26-3). Aunque los dos isómeros separados, el geranial y el neral, también pueden utilizarse como compuestos de partida en la primera mezcla acuosa, al igual que el citral, no se prefiere su uso por razones comerciales. Además, se ha comprobado en experimentos realizados por los inventores que la reacción de los isómeros separados neral o geranial, respectivamente, con la pseudoionona (o isómeros de la pseudoionona) se desarrolla con más rapidez que la isomerización de los isómeros separados al citral. Utilizando un isómero separado (es decir, neral o geranial) en el proceso de la presente invención es, por tanto, posible producir pseudoionona enriquecida en determinados isómeros, aunque no es posible en esta variante producir isómeros individuales de la pseudoionona.
En el contexto de la presente invención, el término "hidróxido" tiene su significado habitual en el campo técnico e indica un anión hidróxido "HO-". Cuando en el presente texto se hace referencia al término individual "hidróxido", se trata del anión hidróxido, independientemente de cualquier fuente que proporcione dicho anión hidróxido, por ejemplo, un hidróxido metálico, tal como NaOH, o de la naturaleza exacta de dicho hidróxido metálico.
En el contexto de la presente invención, el término "concentración", tal y como se utiliza en las definiciones de la primera, segunda y/o tercera mezclas acuosas (en concreto, las concentraciones de los componentes acetona, citral, hidróxido y/o 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona) se refiere preferentemente a la masa total de un determinado componente (en concreto, la masa molar de los componentes acetona, citral, hidróxido y/o 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona) en relación con la masa total de agua y acetona presentes en la mezcla acuosa considerada, a menos que se indique expresamente lo contrario en el presente texto.
En la etapa (P1) del proceso de la invención, tal como se ha definido anteriormente, la preparación de la primera mezcla acuosa tal como se ha definido anteriormente corresponde a las condiciones iniciales del proceso según la presente invención (es decir, a las condiciones de tiempo "t = 0").
El citral utilizado para preparar la primera mezcla acuosa en la etapa (P1) tal como se define anteriormente puede ser citral puro (por ejemplo, con una pureza >97 %) o puede ser citral reciclado de otros procesos o del proceso de la invención. Se ha comprobado, en experimentos realizados por los inventores, que el citral puede utilizarse (sin un efecto adverso significativo en el rendimiento del proceso) en la etapa (P1) que tiene una pureza >92 % en peso, preferentemente >95 % en peso, en relación con el peso total del citral y de las impurezas orgánicas que acompañan al citral. Las impurezas orgánicas que acompañan al citral son compuestos orgánicos distintos del citral que solo pueden separarse de este mediante etapas adicionales de purificación. Sin embargo, no se prefieren estas etapas adicionales de purificación, ya que normalmente también conducirían a una pérdida de citral.
En la etapa (P1) del proceso de la invención, tal como se ha definido anteriormente, la 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona puede estar presente en la primera mezcla acuosa, por ejemplo, en los casos en que se utilizan mezclas de reacción de otros procesos o del proceso de la invención para preparar la primera mezcla acuosa, o la 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona puede no estar presente en la primera mezcla acuosa.
En la etapa (P2) del proceso de la invención, tal como se ha definido anteriormente, se deja reaccionar la acetona, el citral y el hidróxido de modo que se formen pseudoionona, hidroxipseudoionona y 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona y se consuman la acetona, el citral y el hidróxido. La reacción que tiene lugar en la etapa (P2) es del tipo de condensación aldólica conocida en la técnica. La 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona (también conocida como alcohol de diacetona, CAS® RN 123-42-2) se forma en la etapa (P2) como producto de reacción en una reacción competitiva a través de la autocondensación de la acetona. Como otra reacción secundaria, puede formarse mesitilóxido (también conocido como metilpent-3-en-2-ona, CAS® RN 141-79-7) en la etapa (P2) por eliminación del agua de la 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona. Posteriormente, pueden formarse otros productos secundarios tal como se conoce en la técnica.
Mediante la formación de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la etapa (P2), su concentración es, en cualquier caso, mayor en la segunda mezcla acuosa (etapa (P2)) de lo que es (o era) en la primera mezcla acuosa (etapa (P1)), independientemente de la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona que existiera previamente en la primera mezcla acuosa (y también en el caso de que no haya o no hubiera 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la primera mezcla acuosa, véase anteriormente).
En la etapa (P2) del proceso de la invención, tal como se ha definido anteriormente, la acetona y el citral se consumen principalmente debido a su reacción para formar los productos de reacción pseudoionona e hidroxipseudoionona. Aunque el hidróxido en el proceso según la invención actúa en general como catalizador, en la práctica puede observarse que también se consume en el transcurso de la etapa (P2), por ejemplo, debido a la participación en reacciones laterales o reacciones competitivas, tal como una reacción de Cannizzaro. Para compensar el hidróxido que se consume en la etapa (P2) y, preferentemente, para aumentar incluso la concentración de hidróxido, preferentemente la concentración de hidróxido disuelto, en la tercera mezcla acuosa (en comparación con la concentración de hidróxido o hidróxido disuelto en la primera mezcla acuosa), se añade la segunda cantidad de hidróxido a la segunda mezcla acuosa según el proceso de la presente invención.
Por lo tanto, se prefiere un proceso según la presente invención, tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que, en la etapa (P3):
• la segunda cantidad de hidróxido que se añade a la segunda mezcla acuosa está en el intervalo del 5 % en masa al 50 % en masa, preferentemente en el intervalo del 10 % al 40 % en masa, de la primera cantidad de hidróxido en la primera mezcla acuosa, y/o
• la concentración de hidróxido disuelto presente en la tercera mezcla acuosa sea mayor que en la segunda mezcla acuosa.
Si, por ejemplo, la primera cantidad de hidróxido en la primera mezcla acuosa es de 0,1 g, entonces la segunda cantidad de hidróxido que se añade a la segunda mezcla acuosa está preferentemente en el intervalo de 0,005 g a 0,05 g, más preferentemente en el intervalo de 0,01 g a 0,04 g.
De los experimentos realizados por los inventores se desprende que una segunda cantidad de hidróxido (que se añade a la segunda mezcla acuosa en la magnitud definida anteriormente en las condiciones del proceso según la presente invención) da lugar a una mayor concentración de hidróxido que se disuelve o puede disolverse en la fase líquida de la tercera mezcla acuosa que en la fase líquida de la primera mezcla acuosa. En experimentos realizados por los inventores, se ha comprobado que la adición de dicha segunda cantidad de hidróxido a la segunda mezcla acuosa conduce a los resultados más favorables en términos de aumento del rendimiento de la pseudoionona y selectividad para la formación de la misma con el proceso según la invención.
Sin querer estar sujeto a ninguna teoría, actualmente se supone que la 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona que se forma en la etapa (P2) contribuye a una mayor solubilidad del hidróxido en la segunda mezcla acuosa y/o en la tercera mezcla acuosa (en relación con la solubilidad del hidróxido en la primera mezcla acuosa) y que esta mayor solubilidad del hidróxido contribuye a los resultados beneficiosos del proceso de la presente invención en términos de rendimiento y selectividad para el producto principal (siendo el producto principal la pseudoionona). Se comprobó además que la mayor solubilidad del hidróxido (y, por tanto, el mayor efecto beneficioso, tal como se ha explicado anteriormente) se consigue cuando la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa ha alcanzado su valor máximo o ha alcanzado un valor próximo a su valor máximo (en concreto, un valor >80 %, preferentemente >85 % de su valor máximo), y antes de que la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa vuelva a disminuir en el curso de la reacción, por ejemplo, por reacción inversa (como suele ocurrir en las reacciones de equilibrio químico).
Por lo tanto, se prefiere añadir la segunda cantidad de hidróxido a la segunda mezcla acuosa cuando la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa haya alcanzado un valor >80 %, preferentemente >85 % de su valor máximo y/o antes de que la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa haya disminuido (de nuevo) a un valor <80 %, preferentemente <85 % de su valor máximo. En consecuencia, la segunda cantidad de hidróxido se añade a la segunda mezcla acuosa en la etapa (P3) cuando la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa tiene un valor >80 %, preferentemente >85 % de su valor máximo.
Por consiguiente, se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que la segunda cantidad de hidróxido se añade a la segunda mezcla acuosa en la etapa (P3):
• cuando la concentración molar de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa haya alcanzado un valor de 70 mmol/I o superior; y/o
• antes de que la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa haya alcanzado un máximo o cuando la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa haya alcanzado un máximo; y/o
• cuando la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa tenga un valor >80 %, preferentemente >85 % de su valor máximo; y/o
• tres minutos o más, preferentemente 5 minutos o más después de haber preparado la primera mezcla acuosa (es decir, cuando todos los componentes, agua, acetona, citral e hidróxido, se han combinado en la etapa (P1)), y preferentemente menos de 25 minutos, más preferentemente menos de 20 minutos y aún más preferentemente menos de 15 minutos después de haber preparado la primera mezcla acuosa; y/o
• después de 3 minutos o más, preferentemente después de 5 minutos o más de tiempo de reacción de los componentes de la primera mezcla acuosa en la etapa (P2), y preferentemente después de menos de 25 minutos, más preferentemente después de menos de 20 minutos y aún más preferentemente después de menos de 15 minutos de tiempo de reacción de los componentes de la primera mezcla acuosa en la etapa (P2); y/o
• cuando la proporción molar de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona:acetona en la segunda mezcla acuosa haya alcanzado un valor en el intervalo de 1:45 a 1:8.
En la variante preferida del proceso según la presente invención en la que la segunda cantidad de hidróxido se añade a la segunda mezcla acuosa en la etapa (P3) cuando la concentración molar de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa ha alcanzado un valor de 70 mmol/I o superior, la concentración molar de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa es la cantidad molar total de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en relación con el volumen total de agua y acetona presente en la segunda mezcla acuosa.
Se ha comprobado, en experimentos realizados por los inventores, que el intervalo de tiempo de 3 minutos o más, preferentemente de 5 minutos o más de tiempo de reacción de los componentes de la primera mezcla acuosa en la etapa (P2) antes de que se añada la segunda cantidad de hidróxido a la segunda mezcla acuosa en la etapa (P3) normalmente proporciona un compromiso beneficioso entre el tiempo de residencia deseado (tan corto como sea posible por razones de eficiencia del proceso) por un lado y una buena tasa de conversión en la etapa (P2) por otro lado. También se ha comprobado, en experimentos realizados por los inventores, que dicho intervalo de tiempo de 3 minutos o más, preferentemente de 5 minutos o más de tiempo de reacción de los componentes de la primera mezcla acuosa en la etapa (P2) antes de que se añada la segunda cantidad de hidróxido a la segunda mezcla acuosa en la etapa (P3) suele correlacionarse con el intervalo de tiempo en el que la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa ha alcanzado un valor >80 %, preferentemente >85 % de su valor máximo (como se ha explicado anteriormente).
En el contexto de la presente invención, la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa y su variación se determina preferentemente por cromatografía de gases, más preferentemente por un método de cromatografía de gases calibrado. Para ello, se extrae una muestra de la segunda mezcla acuosa, se neutraliza (preferentemente con ácido acético acuoso diluido) y, a continuación, se determina la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la muestra neutralizada, tal como se conoce en la técnica. Para determinar el valor máximo de la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa o, en general, el cambio de la concentración de 4-hidroxi-4-metil-pentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa a lo largo del tiempo, pueden extraerse muestras en intervalos de tiempo de la segunda mezcla acuosa y analizar su concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en función del tiempo. A partir de los resultados recibidos, pueden determinarse y normalizarse valores de referencia (por ejemplo, como curvas de calibración) para predecir la progresión de la concentración de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en la segunda mezcla acuosa en diversas condiciones del proceso.
En el contexto de la presente invención, la proporción molar de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona:acetona en la segunda mezcla acuosa y su variación se determina preferentemente por cromatografía de gases como se ha explicado anteriormente. Como alternativa, la proporción molar de 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona : acetona en la segunda mezcla acuosa y su variación se determina mediante espectroscopia de RMN de1H e integración de las señales pertinentes para los compuestos diana, como es generalmente conocido en la técnica. Ambos métodos arrojarán básicamente los mismos resultados, sin que las desviaciones sean significativas a efectos prácticos.
Para mejorar el rendimiento del proceso según la presente invención, es conveniente proporcionar una mezcla íntima del hidróxido en la primera y/o segunda mezcla acuosa (preferentemente en su respectivo punto de dosificación o en el lugar donde tiene lugar la dosificación del hidróxido en la primera y/o segunda mezcla acuosa), por ejemplo, para facilitar la mejor disolución y distribución posibles del hidróxido en dichas mezclas acuosas.
Por consiguiente, se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que la primera mezcla acuosa y/o la segunda mezcla acuosa y/o la tercera mezcla acuosa se mezclan o agitan de modo mecánico. Cuando el proceso según la invención se lleva a cabo de forma continua al menos durante una parte del proceso o del tiempo de proceso, el mezclado puede realizarse, por ejemplo, integrando un mezclador estático en el reactor en las posiciones deseadas. Cuando el proceso según la invención se lleva a cabo de forma discontinua o semidiscontinua al menos durante una parte del proceso o del tiempo de proceso, el mezclado puede realizarse, por ejemplo, mediante un agitador mecánico.
En el contexto de la presente invención, una "parte del proceso" según la invención significa preferentemente cualquiera de las etapas (P1), (P2) y (P3) individualmente o una combinación de dos de dichas etapas.
Se ha comprobado, en experimentos realizados por los inventores, que el proceso según la invención es especialmente adecuado para un funcionamiento continuo, que es lo más conveniente para un proceso industrial en términos de eficiencia de producción.
Por consiguiente, se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que:
• al menos una parte del proceso, preferentemente la totalidad del proceso, se lleve a cabo de forma continua (en modo de flujo), preferentemente en un reactor tubular, más preferentemente en un reactor tubular que presente un régimen de flujo lo más parecido posible al comportamiento de flujo de tapón; y/o
• la segunda cantidad de hidróxido se añada a la segunda mezcla acuosa de forma continua.
Cuando al menos una parte del proceso, preferentemente la totalidad del proceso, se lleva a cabo de forma continua en un reactor tubular, dicho reactor tubular muestra preferentemente un comportamiento que al menos se aproxima al comportamiento de flujo de tapón.
En algunos casos, también se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que al menos una parte del proceso, preferentemente la totalidad del proceso, se lleve a cabo de forma discontinua, preferentemente en modo discontinuo o semidiscontinuo.
En ciertos casos, también se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que la segunda cantidad de hidróxido se añade a la segunda mezcla acuosa en una única porción o en varias porciones individuales, preferentemente en una única porción. Esta variante del proceso según la invención puede aplicarse en modo continuo, en modo discontinuo y/o en modo semicontinuo de funcionamiento del proceso.
Se ha comprobado, en experimentos realizados por los inventores, que la velocidad media de reacción para formar pseudoionona y la cantidad total de pseudoionona que se forma como resultado de la reacción son ambas mayores en el proceso según la presente invención que en procesos similares de la técnica anterior, es decir, para el mismo volumen y tiempo de residencia, se forma más pseudoionona en un proceso según la presente invención que en un proceso similar de la técnica anterior que no hace uso de la presente invención.
Por lo tanto, se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que la cantidad total de pseudoionona formada en una secuencia de etapas (P2) y (P3) en un tiempo de reacción t [(P2) (P3)] es superior a la cantidad total de pseudoionona formada en una etapa aislada (P2) en un tiempo de reacción igual t [(P2) (P3)].
En la definición proporcionada anteriormente, la expresión "t [(P2) (P3)]" significa el tiempo de reacción que se tarda en realizar las etapas (P2) y (P3) tal como se definen anteriormente y a continuación.
También se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que el tiempo de proceso total está en el intervalo de >9 a <30 minutos, preferentemente en el intervalo de >12 a <25 minutos y más preferentemente en el intervalo de >12 a <20 minutos.
En el contexto de la presente invención, la expresión "tiempo total de proceso" significa el tiempo total que se tarda en llevar a cabo un proceso según la invención, es decir, un proceso que comprende las etapas (P1), (P2) y (P3). Cuando el proceso según la presente invención se lleva a cabo de forma continua, preferentemente durante la totalidad del tiempo de proceso, el tiempo total del proceso corresponde preferentemente al tiempo de permanencia en un reactor continuo, preferentemente en un reactor tubular. Cuando el proceso según la presente invención se lleva a cabo de forma discontinua o semicontinua, preferentemente durante la totalidad del tiempo del proceso, el tiempo total del proceso corresponde preferentemente al tiempo (total) de reacción en un reactor discontinuo (o semidiscontinuo).
También se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que:
• la primera concentración del hidróxido en la primera mezcla acuosa está comprendida entre el 0,0015 y el 0,02 % en masa, preferentemente entre el 0,0015 y el 0,0140 % en masa, más preferentemente entre el 0,0017 y el 0,0070 % en masa y aún más preferentemente entre el 0,0020 y el 0,0065 % en masa, en relación con la masa total de agua y acetona presente en la primera mezcla acuosa; y/o
• la proporción molar de la primera cantidad de hidróxido presente en la primera mezcla acuosa con respecto a la primera cantidad de citral presente en la primera mezcla acuosa está en el intervalo de 1,0 a 30,0 mmol/mol, preferentemente en el intervalo de 2,0 a 20,0 mmol/mol y más preferentemente en el intervalo de 2,0 a 12,0 mmol/mol; y/o
• la proporción molar de la cantidad total de acetona presente en la primera mezcla acuosa con respecto a la cantidad total de citral presente en la primera mezcla acuosa está comprendida entre 24,0:1 a 65,5:1, más preferentemente en el intervalo de 31,5:1 a 65,5:1, más preferentemente en el intervalo de 35,0:1 a 60,0:1, y aún más preferentemente en el intervalo de 37,5:1 a 50,0:1.
En una variante especialmente preferida del proceso de la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), la proporción molar de la cantidad total de acetona presente en la primera mezcla acuosa con respecto a la cantidad total de citral presente en la primera mezcla acuosa está en el intervalo de 38,0:1 a 47,0:1.
Se ha comprobado, en experimentos realizados por los inventores, que la concentración indicada anteriormente o concentración preferida de hidróxido en la primera mezcla acuosa es adecuada para permitir la disolución completa o sustancialmente completa del hidróxido en la primera mezcla acuosa y para permitir que se forme 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona a una velocidad y concentración favorables en la segunda mezcla acuosa. En una variante preferida del proceso de la presente invención, la primera concentración de hidróxido en la primera mezcla acuosa se ajusta para que sea la concentración máxima de hidróxido que es soluble en la primera mezcla acuosa (es decir, en la etapa (P1) se utiliza la concentración máxima posible de hidróxido que puede disolverse completamente en la primera mezcla acuosa).
También se ha comprobado, en experimentos realizados por los inventores, que las proporciones indicadas anteriormente de la "primera cantidad de hidróxido presente en la primera mezcla acuosa":"primera cantidad de citral presente en la primera mezcla acuosa" y de la "cantidad total de acetona presente en la primera mezcla acuosa":"cantidad total de citral presente en la primera mezcla acuosa" en los intervalos e intervalos preferidos indicados anteriormente contribuyen a mejorar el rendimiento del proceso según la presente invención. Los intervalos y los intervalos preferidos de las concentraciones y proporciones indicadas anteriormente pueden combinarse preferentemente. Cuando se combinan entre sí intervalos preferidos de las concentraciones y proporciones indicadas anteriormente, la combinación también da como resultado una variante preferida o incluso más preferida del proceso de la presente invención.
También se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que la primera cantidad de hidróxido que se utiliza para preparar la primera mezcla acuosa (etapa (P1)) y/o la segunda cantidad de hidróxido que se añade (o añaden) a la segunda mezcla acuosa (etapa (P3)) se proporciona (en cada caso, según proceda) mediante uno o más hidróxidos metálicos, en los que, preferentemente:
• dichos uno o más hidróxidos metálicos se seleccionan del grupo que consiste en:
• hidróxidos de metales alcalinos, preferentemente LiOH, NaOH y KOH; y
• hidróxidos de metales alcalinotérreos, preferentemente Mg(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2 y Ba(OH)2,
y en el que más preferentemente dicho uno o uno de dichos más hidróxidos metálicos es un hidróxido de metal alcalino, aún más preferentemente seleccionado del grupo que consiste en LiOH, NaOH y KOH,
y en el que más preferentemente dicho uno o al menos uno de dichos más hidróxidos metálicos es NaOH;
y/o (preferentemente "y")
• dichos uno o más hidróxidos metálicos comprenden uno o más hidróxidos metálicos disueltos en una fase líquida,
en el que preferentemente dichos uno o más hidróxidos metálicos comprenden uno o más hidróxidos metálicos acuosos,
y en el que más preferentemente dichos uno o más hidróxidos metálicos se proporcionan en forma de solución acuosa de uno o más hidróxidos metálicos,
en el que preferentemente la solución acuosa tiene una concentración de iones hidróxido en el intervalo del 0,3 al 1,5 % en masa, preferentemente en el intervalo del 0,35 al 0,65 % en masa y más preferentemente en el intervalo del 0,4 al 0,6 % en masa, en relación con la masa total de agua e hidróxidos metálicos presentes en la solución acuosa.
En la variante del proceso según la invención tal como se ha definido anteriormente, dichos uno o más hidróxidos metálicos disueltos en una fase líquida pueden disolverse en cualquier disolvente o mezcla de disolventes que sean adecuados para disolver dichos uno o más hidróxidos metálicos en las cantidades requeridas o preferidas para el proceso según la presente invención y que sean compatible o no interfieran con el rendimiento del proceso. Las cantidades de uno o más hidróxidos metálicos requeridas o preferidas para el proceso según la presente invención son preferentemente cantidades que proporcionan una concentración de iones hidróxido en la fase líquida en el intervalo del 0,3 al 1,5 % en masa, preferentemente en el intervalo del 0,35 al 0,65 % en masa y más preferentemente en el intervalo del 0,4 al 0,6 % en masa, en relación con la masa total de disolvente o mezcla de disolventes e hidróxidos metálicos presentes en la fase líquida.
En una variante preferida del proceso según la presente invención, dichos uno o más hidróxidos metálicos comprenden uno o más hidróxidos metálicos disueltos en una fase líquida, en el que la fase líquida comprende uno o más disolventes seleccionados del grupo que consiste en agua, acetona, alcoholes que comprenden de uno a tres átomos de carbono y mezclas de los mismos. Se prefieren disolventes o mezclas de disolventes ya presentes en el proceso, en concreto, agua, acetona y mezclas de los mismos.
En la variante preferida del proceso según la invención tal como se ha definido anteriormente, un hidróxido metálico acuoso significa preferentemente una solución de uno o más hidróxidos metálicos que comprende agua. Dicho hidróxido metálico acuoso puede comprender (además de agua) disolventes miscibles en agua, preferentemente seleccionados del grupo que consiste en metanol, etanol y acetona. Se prefiere un hidróxido metálico acuoso que es una solución de uno o más hidróxidos metálicos en agua o en una mezcla de agua y acetona.
En la variante del proceso según la invención tal como se ha definido anteriormente, dichos uno o más hidróxidos metálicos pueden ser proporcionados por uno o más hidróxidos metálicos de diferentes grados de pureza. Se prefieren uno o más hidróxidos metálicos con una pureza >70 % en masa, preferentemente >85 % en masa, más preferentemente >90 % en masa y aún más preferentemente >95 % en masa. Los hidróxidos metálicos que tengan un grado de pureza inferior ("calidades técnicas", por ejemplo, con una pureza <90 % en masa) pueden utilizarse en el proceso de la presente invención en la medida en que las impurezas presentes en los hidróxidos metálicos sean compatibles con el rendimiento del proceso o no interfieran con él (por ejemplo, porque no se disuelvan bien en la fase líquida o acuosa, tal como se ha definido anteriormente y a continuación).
Por lo tanto, también es preferido un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que la primera cantidad de hidróxido que se utiliza para preparar la primera mezcla acuosa (etapa (P1)) y/o la segunda cantidad de hidróxido que se añade (se añaden) a la segunda mezcla acuosa (etapa (P3)) se proporciona (en cada caso, según proceda) mediante uno o más hidróxidos metálicos, en los que:
• dichos uno o más hidróxidos metálicos se seleccionan del grupo que consiste en:
• hidróxidos de metales alcalinos, preferentemente LiOH, NaOH y KOH;
en el que más preferentemente dicho uno o uno de dichos más hidróxidos metálicos es un hidróxido de metal alcalino, aún más preferentemente seleccionado del grupo que consiste en LiOH, NaOH y KOH,
en el que lo más preferentemente es que dicho uno o al menos uno de dichos hidróxidos metálicos sea NaOH;
y/o (preferentemente "y")
• dichos uno o más hidróxidos metálicos se proporcionan como una solución acuosa de uno o más hidróxidos metálicos, en el que preferentemente la solución acuosa tiene una concentración de iones hidróxido en el intervalo del 0,3 al 1,5 % en masa, preferentemente en el intervalo del 0,35 al 0,65 % en masa y más preferentemente en el intervalo del 0,4 al 0,6 % en masa, en relación con la masa total de agua e hidróxidos metálicos presentes en la solución acuosa.
Preferentemente, al menos la segunda cantidad de hidróxido que se añade a la segunda mezcla acuosa (etapa (P3)) es proporcionada por uno o más hidróxidos metálicos como los definidos anteriormente.
En las variantes preferidas del proceso según la invención tal como se ha definido anteriormente, preferentemente la solución acuosa de uno o más hidróxidos metálicos es una solución en agua o una solución en una mezcla de agua y acetona.
En las variantes preferidas del proceso según la presente invención tal como se ha definido anteriormente, el hidróxido o hidróxidos metálicos preferidos y las formas preferidas de hidróxidos metálicos acuosos, en concreto, la forma preferida de una solución acuosa de hidróxidos metálicos y la concentración preferida de iones hidróxido en dicha solución acuosa de uno o más hidróxidos metálicos, pueden combinarse para dar lugar a variantes especialmente preferidas del proceso según la presente invención.
En una variante preferida del proceso de la presente invención, la segunda cantidad de hidróxido que se añade a la segunda mezcla acuosa (etapa (P3)) se proporciona mediante una solución acuosa de NaOH, preferentemente una solución de NaOH en agua, que preferentemente tiene una concentración de iones hidróxido en el intervalo del 0,3 al 1,5 % en masa, preferentemente en el intervalo del 0,35 al 0,65 % en masa y más preferentemente en el intervalo del 0,4 al 0,6 % en masa, en relación con la masa total de agua y NaOH presente en dicha solución acuosa de NaOH.
Se ha comprobado, en experimentos realizados por los inventores, que el NaOH proporciona propiedades especialmente beneficiosas en términos de solubilidad y rendimiento de reacción, de modo que el proceso según la invención proporciona resultados especialmente favorables en términos de rendimiento de producto, en concreto, en rendimiento de pseudoionona, si se utiliza NaOH (en concreto, una solución acuosa de NaOH con la concentración o una concentración preferida como se ha definido anteriormente) para proporcionar la segunda cantidad de hidróxido (etapa (P3)).
Con el fin de mezclar o agitar más adecuadamente la segunda y/o la tercera mezcla acuosa (como se ha explicado anteriormente) es conveniente, en concreto, cuando el proceso de la presente invención se lleva a cabo de forma continua durante al menos una parte del proceso o del tiempo de proceso, se añade (dosifica) la segunda cantidad de hidróxido a la segunda mezcla acuosa (etapa (P3)) en forma de solución acuosa de uno o más hidróxidos metálicos (como se ha definido anteriormente) y con el menor diámetro posible de recipiente o tubería en un mezclador estático y/o con un burbujeador y/o con un distribuidor de líquido.
También se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que la primera mezcla acuosa y/o (preferentemente "y") la segunda mezcla acuosa y/o (preferentemente "y") la tercera mezcla acuosa forman fases líquidas por debajo de sus puntos de ebullición y en el que preferentemente:
• la temperatura de reacción en la primera mezcla acuosa y/o en la segunda mezcla acuosa y/o en la tercera mezcla acuosa está en el intervalo de 60 a 110 °C, preferentemente en el intervalo de 70 a 100 °C y más preferentemente en el intervalo de 70 a 90 °C; y/o
• al menos una parte del proceso, preferentemente la totalidad del proceso, se lleva a cabo a una presión, preferentemente a una presión absoluta, en el intervalo de 150 a 1000 kPa, preferentemente en el intervalo de 150 a 700 kPa, más preferentemente en el intervalo de 200 a 650 kPa y aún más preferentemente en el intervalo de 250 a 600 kPa; y/o
• al menos una parte del proceso, preferentemente la totalidad del proceso, se lleva a cabo en condiciones adiabáticas.
En una variante preferida del proceso según la presente invención, la temperatura de reacción en la primera mezcla acuosa y en la segunda mezcla acuosa y en la tercera mezcla acuosa está, en cada caso, en el intervalo de 60 a 110 °C, preferentemente en el intervalo de 70 a 100 °C y más preferentemente en el intervalo de 70 a 90 °C.
En ciertas variantes de la presente invención se prefiere un proceso (o un proceso según la invención tal como se ha descrito anteriormente o a continuación como preferido) en el que la primera mezcla acuosa y/o (preferentemente "y") la segunda mezcla acuosa y/o (preferentemente "y") la tercera mezcla acuosa forman fases líquidas por debajo de sus puntos de ebullición y en el que la temperatura de reacción en la primera mezcla acuosa y/o en la segunda mezcla acuosa y/o en la tercera mezcla acuosa está en el intervalo de 72 a 95 °C, preferentemente en el intervalo de 72 a 92 °C.
También se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que las condiciones de reacción, preferentemente las concentraciones de acetona, citral y/o hidróxido, se seleccionan o ajustan de modo que la primera mezcla acuosa forme una única fase líquida y/o la segunda mezcla acuosa forme una única fase líquida y/o la tercera mezcla acuosa forme una única fase líquida. En una variante preferida de la presente invención, dichas condiciones de reacción se seleccionan o ajustan de modo que la primera mezcla acuosa, la segunda mezcla acuosa y la tercera mezcla acuosa formen, cada una, una única fase líquida.
Además, se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que la cantidad total de hidróxido presente en la tercera mezcla acuosa se disuelve en la fase líquida. Se ha comprobado, en experimentos realizados por los inventores, que un resultado especialmente bueno del proceso de la presente invención en términos de rendimiento de pseudoionona se consigue cuando el hidróxido presente en la tercera mezcla acuosa está presente en la concentración más alta posible que todavía está disuelta o que puede disolverse en la tercera mezcla acuosa.
También se prefiere un proceso según la presente invención tal como se define en el presente documento (o un proceso según la invención tal como se describe anteriormente o a continuación como preferido), en el que la primera mezcla acuosa comprende agua en una concentración en el intervalo del 3 al 9 % en masa, preferentemente en el intervalo del 4 al 8 % en masa y más preferentemente en el intervalo del 5 al 7 % en masa, en relación con la masa total de agua y acetona presente en la primera mezcla acuosa.
En una variante preferida del proceso de fabricación de pseudoionona e hidroxipseudoionona según la presente invención, la pseudoionona que se forma en la etapa (P3) se aísla de la mezcla de reacción y la mezcla residual remanente tras el aislamiento de la pseudoionona se recicla (total o parcialmente) al proceso y se utiliza para preparar una primera mezcla acuosa. En una variante especialmente preferida del proceso según la presente invención, la mezcla residual remanente se purifica aún más para obtener fracciones seleccionadas de la misma que se reciclan al proceso según se desee y se utilizan para preparar una primera mezcla acuosa.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos pretenden explicar e ilustrar la presente divulgación sin limitar su alcance. Los ejemplos 1 a 3 se llevaron a cabo en equipos de laboratorio y en modo discontinuo, sirviendo también como reacciones modelo para llevar a cabo los procesos de la presente divulgación, en concreto, según el segundo y/o tercer aspecto en modo continuo. Se han realizado experimentos adicionales (en modo continuo) (no mostrados) utilizando un aparato según una de las realizaciones según el primer aspecto de la presente divulgación y/o un proceso según una de las realizaciones preferidas según el segundo y/o tercer aspecto de la presente divulgación.
Tales experimentos adicionales han confirmado los resultados beneficiosos obtenidos en los ejemplos 2 y 3 como se analiza a continuación.
Ejemplo 1: Preparación de pseudoionona e hidroxipseudoionona (experimento comparativo)
Para los siguientes experimentos se utilizó un autoclave de vidrio de 50 ml (carga de presión máxima de 1,2 MPa) provisto de puertos para dosificar (una solución acuosa de hidróxido de sodio) bajo presión y para extraer muestras (de la cámara de reacción) bajo presión, y equipado con un agitador magnético, un baño de aceite, un medidor de temperatura para el baño de aceite y un medidor de temperatura para la cámara de reacción (en lo sucesivo denominado "el autoclave").
Se situaron 34,18 g de acetona con un contenido en agua del 5,9 % (peso/peso) y 2,005 g de citral (mezcla de isómeros, con una pureza del 97,0 % determinada por cromatografía de gases) bajo una atmósfera de nitrógeno en el autoclave a temperatura ambiente. La mezcla resultante se calentó hasta una temperatura de 75 °C (cámara de reacción; temperatura del baño de aceite: 80 °C) y se agitó enérgicamente a presión interna. A continuación, se añadieron 0,426 g de una solución acuosa de hidróxido sódico al 1,22 % (peso/peso) (equivalente a 140 ppm de NaOH, "primera cantidad de hidróxido") mediante una jeringa a través del puerto para dosificación a presión y se purgó la jeringa varias veces con la mezcla de la cámara de reacción (t = 0, preparación de la primera mezcla acuosa).
Tras la adición de la solución acuosa de hidróxido de sodio, se extrajeron muestras de la cámara de reacción (a través del puerto para extraer muestras a presión) a t = 0,25 min (es decir, inmediatamente después de añadir la solución acuosa de hidróxido de sodio) y 5 min, 15 min, 30 min y 60 min después, y las muestras se neutralizaron inmediatamente con ácido acético acuoso diluido en cada caso. Las muestras neutralizadas se analizaron mediante cromatografía de gases calibrada en proporción en peso para determinar (i) la conversión de citral, (ii) la selectividad para la formación de pseudoionona y (iii) la selectividad para la formación de hidroxipseudoionona.
Los resultados de estos análisis se muestran en la tabla 1, a continuación.
En esta tabla (así como en las tablas 2 y 3 siguientes), "conversión citral [%]" significa la proporción (porcentaje) de citral que se ha convertido tras el periodo de tiempo respectivo, "selectividad pseudoionona [%]" significa el porcentaje del citral convertido que se ha convertido en pseudoionona después del período de tiempo respectivo (donde "pseudoionona" se define anteriormente) y "selectividad hidroxipseudoionona [%]" significa el porcentaje del citral convertido que se ha convertido en hidroxipseudoionona después del período de tiempo respectivo (donde "hidroxipseudoionona" se define anteriormente).
"n.d." significa que no se ha determinado ningún punto de datos en este caso.
Tabla 1: Conversión de citral y acetona en pseudoionona e hidroxipseudoionona (experimento comparativo)
Figure imgf000016_0001
Ejemplo 2: Preparación de pseudoionona e hidroxipseudoionona (ejemplo de referencia)
Se realizó un experimento según el ejemplo 1 (anterior), con la diferencia de que se añadió una cantidad adicional de hidróxido ("segunda cantidad de hidróxido") 5 min después de que hubiera tenido lugar la dosificación de la primera solución acuosa de hidróxido de sodio ("primera cantidad de hidróxido"). Como segunda cantidad de hidróxido, se añadieron 105 mg de una solución acuosa de hidróxido sódico al 1,2 % (peso/peso) (equivalente a 35 ppm de NaOH) mediante una jeringa de forma análoga a la descrita en el ejemplo 1 anterior (véase la adición de la "primera cantidad de hidróxido").
Las muestras se extrajeron de nuevo de la cámara de reacción del modo descrito en el ejemplo 1 anterior, a t = 0,25 min (es decir, inmediatamente después de la adición de la primera dosificación de solución acuosa de hidróxido de sodio, es decir, después de la adición de la "primera cantidad de hidróxido") y 5 min (es decir, inmediatamente después de la adición de la segunda dosificación de solución acuosa de hidróxido de sodio, es decir, después de la adición de la "segunda cantidad de hidróxido") 10 min, 15 min, 30 min y 60 min después de la adición de dicha primera dosificación de solución acuosa de hidróxido de sodio. Las muestras se neutralizaron de nuevo inmediatamente y se analizaron por cromatografía de gases como se describe en el ejemplo 1 anterior.
Los resultados de estos análisis se muestran en la tabla 2 a continuación.
Tabla 2: Conversión de citral y acetona en pseudoionona e hidroxipseudoionona
Figure imgf000016_0002
Figure imgf000017_0001
A partir de los resultados de la tabla 2 anterior puede observarse que el proceso según el ejemplo 1 muestra una velocidad de reacción aumentada (véase, por ejemplo, que los valores de conversión de citral después de 15 min son del 96,3 %, en comparación con el 94,7 % para un proceso comparativo según la tabla 1), un rendimiento aumentado del producto principal de pseudoionona (véase, por ejemplo, que los valores de selectividad para la formación de pseudoionona después de 15 min son del 86,8 % (equivalente al 83,6 % de rendimiento de pseudoionona), en comparación con el 85,6 % (equivalente al 81,1 % de pseudoionona) de un proceso comparativo según la tabla 1) y una selectividad beneficiosa disminuida para la formación de hidroxipseudoionona (véase, por ejemplo, que los valores respectivos después de 15 min son del 2,2 %, en comparación con el 2,6 % de un proceso comparativo según la tabla 1), en comparación con un proceso similar según el ejemplo 1, anterior.
Ejemplo 3: Preparación de pseudoionona e hidroxipseudoionona (ejemplo de referencia)
Se realizó un experimento según el ejemplo 2 (anterior), con la única diferencia de que la cantidad adicional de hidróxido ("segunda cantidad de hidróxido") se añadió 10 min después de que hubiera tenido lugar la dosificación de la primera solución acuosa de hidróxido de sodio ("primera cantidad de hidróxido"). La muestra a t = 10 min se extrajo inmediatamente después de añadir la segunda dosificación de solución acuosa de hidróxido de sodio, es decir, después de añadir la "segunda cantidad de hidróxido".
Los resultados de este ejemplo 3 se muestran en la tabla 3 a continuación:
Tabla 3: Conversión de citral y acetona en pseudoionona e hidroxipseudoionona
Figure imgf000017_0002
A partir de los resultados de la tabla 3 anterior puede observarse que el proceso según el ejemplo 3 también muestra una velocidad de reacción aumentada (véase, por ejemplo, que los valores de conversión de citral después de 15 minutos son del 96,5 %, en comparación con el 94,7 % para un proceso comparativo según la tabla 1), un rendimiento aumentado del producto principal de pseudoionona (véase, por ejemplo, que los valores de selectividad para la formación de pseudoionona después de 15 minutos son del 85,7 % (equivalente al 82,7 % de rendimiento de pseudoionona), en comparación con el 85,6 % (equivalente al 81,1 % de pseudoionona) de un proceso comparativo según la tabla 1) y una selectividad beneficiosa disminuida para la formación de hidroxipseudoionona (véase, por ejemplo, que los valores respectivos después de 15 min son del 2,2 %, en comparación con el 2,6 % de un proceso comparativo según la tabla 1), en comparación con un proceso similar según el ejemplo 1 anterior.
Una realización preferida de la invención, en concreto, según el primer y segundo aspecto de la invención, se describirá a continuación en detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
Figura 1: una vista esquemática de un aparato para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona según una realización preferida, y
Figura 2: una vista esquemática en detalle de un reactor del aparato de la figura 1.
La figura 1 representa un aparato 1 para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona según la invención, tal como se describe en términos generales anteriormente. El aparato 1 comprende un conducto de alimentación 3 para generar un primer componente de alimentación C1. El conducto de alimentación 3 comprende un primer mezclador 5 que está configurado para recibir y combinar una primera alimentación de material iniciador S1 y una segunda alimentación de material iniciador S2, en el que la primera alimentación de material iniciador S1 contiene preferentemente citral y la segunda alimentación de material iniciador S2 contiene preferentemente acetona.
Aguas abajo del primer mezclador 5, el conducto de alimentación 3 comprende un intercambiador de calor 7 configurado para calentar la primera y segunda alimentación de material iniciador combinadas S1+S2 a una temperatura predeterminada. Aguas abajo, el conducto de alimentación 3 comprende un segundo mezclador 9 configurado para combinar la primera y segunda alimentación de material iniciador S1+S2 con una tercera alimentación de material iniciador S3, preferentemente compuesta de hidróxido. La temperatura de la tercera alimentación de material iniciador S3 es preferentemente inferior a la temperatura de la primera y segunda alimentación de material iniciador S1+S2 aguas abajo del intercambiador de calor 7. De este modo, la primera alimentación de componentes C1 que sale del segundo mezclador 9 puede controlarse preferentemente para que tenga una temperatura ajustada predeterminada.
El aparato 1 comprende un reactor 11 que en la realización preferida es un reactor de doble tubo. El reactor 11 comprende una primera cámara de reactor 13 que tiene una entrada 15 y una salida 16. La salida 16 es, al mismo tiempo, la porción de salida de un dispositivo mezclador 17 situado en el extremo de salida de la primera cámara de reactor 13. La primera cámara de reactor 13 está delimitada por un tubo interior 14 del reactor 11.
El reactor 11 comprende además una segunda cámara de reactor 23 que está delimitada por un tubo exterior 25 y el tubo interior 14 del reactor 11 y que tiene una forma sustancialmente anular en la región donde el tubo interior 14 y el tubo exterior 25 se solapan. La salida 16 de la primera cámara de reactor 13 es, al mismo tiempo, la entrada a la segunda cámara de reactor 23. La segunda cámara de reactor 23 comprende además una salida 18 configurada para retirar material del reactor 11. Mientras que en la realización mostrada en el presente documento, la segunda cámara de reactor comprende exactamente una salida principal 18, se entenderá que la segunda cámara de reactor está diseñada para comprender al menos una salida 18 y, en realizaciones preferidas, puede comprender una pluralidad de salidas 18, es decir, dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho o más salidas 18.
La entrada 15 situada en el extremo inferior de la primera cámara de reactor 13 es una primera entrada, y el reactor 11 comprende además una segunda entrada 19 aguas arriba del dispositivo mezclador 17, en la que la segunda entrada 19 está configurada para recibir una segunda alimentación de componentes C2 y para distribuir la segunda alimentación de componentes C2 hacia el dispositivo mezclador 17. Para lograr esto, la segunda entrada 19 comprende un tubo de alimentación 20 que se sitúa dentro de una distancia H0 de preferentemente 50 cm o menos aguas arriba de la entrada al dispositivo mezclador 17. El tubo de alimentación 20 comprende varias salidas de distribución 21, es decir, una o varias, cada una de las cuales tiene un orificio 27 orientado hacia el dispositivo mezclador 17.
Aguas arriba del dispositivo mezclador 17, la primera cámara de reactor 13 comprende una sección cónica 26 que se estrecha en un ángulo a hacia el dispositivo mezclador 17, que es eficaz para aumentar la velocidad de flujo de la primera alimentación de componentes C1 que fluye a través de la primera cámara de reactor 13.
En la realización mostrada en las figuras 1 y 2, la primera cámara de reactor 13 es una columna vertical de flujo ascendente, y la segunda cámara de reactor 23 es una columna vertical de flujo descendente sustancialmente anular. La velocidad de flujo en la primera cámara de reactor 13 es significativamente mayor que la velocidad de flujo en la segunda cámara de reactor 23 debido al diseño del reactor 11, como se ve con más detalle en la figura 2. Debajo de la primera entrada 15, la primera cámara de reactor 13 comprende un sumidero 28 para recoger líquido y, en concreto, agua y/o hidróxido, y un drenaje 30 para eliminar rápidamente el material de la primera cámara de reactor 13 en caso necesario.
La figura 2 muestra el reactor 11 del aparato 1 con más detalle. En el interior del reactor 11, la primera cámara de reactor 13 está provista de una pluralidad de elementos mezcladores 29, que preferentemente son elementos mezcladores estacionarios de tipo X. Los elementos mezcladores 29 se distribuyen a lo largo de una altura de columna H1. Aguas abajo de la pluralidad de elementos mezcladores 29, la primera cámara de reactor 13 se estrecha a lo largo de una longitud H2. Entre la sección que comprende los elementos mezcladores 29 y la sección cónica 26, la primera cámara de reactor 13 y su tubo interior 14 se fijan preferentemente al tubo exterior 25 con los correspondientes medios de fijación 33, por ejemplo, una pluralidad de radios.
La primera cámara de reactor 13 comprende una lámina de cubierta perforada 31. La lámina de cubierta 31 está configurada para favorecer una distribución uniforme del flujo a través del diámetro de la cámara, es decir, para favorecer la ruptura del flujo dirigido ("chorro") procedente del tubo de entrada mediante una caída de presión.
La primera cámara de reactor 13 tiene un diámetro D1 que es mayor que el diámetro D0 del dispositivo mezclador 17, pero menor que el diámetro D2 del tubo exterior 25 que delimita la segunda cámara de reactor 23. Preferiblemente, el diámetro D2 del tubo exterior 25 es de 1,5 x a 3,0 x el tamaño del diámetro D1 del tubo interior 14. El diámetro D1 del tubo interior 14 está en el intervalo entre 3,0 x y 5,0 x el diámetro D0 del dispositivo mezclador.
La altura de columna H1 se define preferentemente en función del diámetro D1 de la primera cámara de reactor. Preferentemente, la proporción H1/D1 está en un intervalo de 15:1 o más, más preferentemente en un intervalo de 25:1 o más.
El dispositivo mezclador 17 tiene una longitud H3 en la dirección del flujo. La longitud H3 se define preferentemente en función del diámetro D0 del dispositivo mezclador. Preferentemente, la proporción H3/D0 está en un intervalo de 3:1 o más, más preferentemente en un intervalo de 5:1 o más.
Por encima de la salida 16 del dispositivo mezclador 17, es decir, la primera cámara de reactor 13, la segunda cámara de reactor 23 comprende preferentemente un volumen libre que tiene una altura H4. La altura H4 se define preferentemente en función del diámetro D2 del tubo exterior 25. Preferentemente, la proporción H4/D2 está en un intervalo de 3:2 o más, más preferentemente en un intervalo de 5:2 o más.
La segunda cámara de reactor 23 comprende al menos un puerto lateral 35 para la toma de muestras. Además, la segunda cámara de reactor 23 comprende preferentemente una abertura lateral 39 que puede abrirse y cerrarse reversiblemente para la inspección de la segunda cámara de reactor 23 y/o para instalar material de relleno suelto en la porción anular de la segunda cámara de reactor 23. La abertura 39 puede ser un orificio de limpieza o una portezuela.
El reactor 11 comprende una serie de láminas perforadas, es decir, una o varias láminas perforadas, por ejemplo, indicadas con el número de referencia 41, en la sección anular de la segunda cámara de reactor 23 para delimitar el volumen en el que puede disponerse el material de relleno. Además, el reactor 11 comprende al menos una lámina de cubierta 37 configurada para favorecer una distribución uniforme del flujo a través del diámetro de la porción anular.
En el extremo de salida de la segunda cámara de reactor, aguas abajo de la salida 18, el aparato 1 comprende una mirilla 43 que permite la inspección visual del material que se extrae del reactor 11. Además, el reactor 11 puede comprender un conjunto de sensores 45 para determinar al menos uno de los siguientes parámetros: temperatura, presión y concentración de materiales en la alimentación de salida.
Además, el reactor 11 puede comprender un conjunto de sensores 47 dispuesto en la región del sumidero 28 y configurado para determinar un nivel de líquido y/o temperatura y/o concentración de hidróxido dentro de la primera cámara de reactor en la región del sumidero 29. El conducto de drenaje 30 puede comprender además un conjunto de sensores 49 configurado para determinar una concentración de hidróxido y/o parámetros de flujo.
Dentro de la región que potencialmente se llenará con material de relleno, la segunda cámara de reactor 23 también puede comprender una serie de sensores de temperatura 53, es decir, uno o una pluralidad de ellos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. - Un aparato (1) para producir pseudoionona e hidroxipseudoionona, que comprende:
- una primera cámara de reactor (13) orientada verticalmente, dispuesta de tal manera que los componentes fluyan a través de la primera cámara de reactor en una primera dirección de flujo,
- una segunda cámara de reactor (23) orientada verticalmente en comunicación fluida con la primera cámara de reactor (13), y estando la segunda cámara de reactor (23) orientada de tal manera que los componentes fluyan a través de la segunda cámara de reactor (23) en una segunda dirección de flujo diferente de la primera dirección de flujo,
en el que
- la primera cámara de reactor (13) está configurada para recibir una primera alimentación de componentes (C1) que contiene una primera mezcla acuosa a través de una entrada (15), y para producir una segunda mezcla acuosa dejando reaccionar durante un tiempo de reacción los componentes de la primera mezcla acuosa y en el que
- el aparato (1) comprende un dispositivo mezclador (17) situado aguas abajo de la entrada de la primera alimentación de componentes (15) y configurado para añadir una segunda alimentación de componentes (C2) a la primera alimentación de componentes (C1) cuando se ha formado la segunda mezcla acuosa, y
- la segunda cámara de reactor (23) está configurada para recibir la primera y la segunda alimentación de componentes reunidas en el dispositivo mezclador (17) desde la primera cámara de reactor (13) y para producir una tercera mezcla acuosa a partir de la primera y segunda mezclas acuosas; en el que una orientación vertical se refiere a que la cámara o cámaras de reactor respectivas están orientadas dentro de /-15° de ser perpendiculares a una superficie de suelo sobre la que está instalado el aparato.
2. - El aparato (1) de la reivindicación 1, en el que la primera dirección de flujo está orientada en sentido ascendente, y la segunda dirección de flujo está orientada en sentido descendente, o viceversa.
3. - El aparato (1) de la reivindicación 1 o 2, en el que el dispositivo mezclador (17) está situado en un extremo de salida de la primera cámara de reactor (13).
4. - El aparato (1) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
en el que la entrada (15) a la cámara del primer reactor (13) para recibir la primera alimentación de componentes (C1) es una primera entrada, y la cámara del primer reactor (13) comprende además una segunda entrada (19) para recibir la segunda alimentación de componentes (C2), en el que la segunda alimentación de componentes (C2) está situada aguas arriba del dispositivo mezclador (17),
en el que, preferentemente, la segunda entrada (19) está situada inmediatamente aguas arriba del dispositivo mezclador (17), o a una distancia predeterminada aguas arriba del dispositivo mezclador (17), en el que, preferentemente, la distancia se selecciona de tal manera que la totalidad de la segunda alimentación de componentes (C2) se introduce en el dispositivo mezclador (17) sin flujo previo hacia atrás y hacia dentro de la cámara del primer reactor (13).
5. - El aparato (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
- la primera cámara de reactor (13) comprende una sección cónica (26) aguas arriba y cónica hacia la entrada del dispositivo mezclador (17), que preferentemente está inmediatamente aguas arriba de la segunda entrada, para acelerar la velocidad de flujo de la segunda mezcla acuosa; y/o
- la primera cámara de reactor (13) comprende una serie de elementos de mezcla adicionales (29) antes del dispositivo mezclador (17), y los elementos de mezcla (29) están configurados para armonizar un tiempo de permanencia del primer componente de alimentación (C1) entre la entrada (15) a la primera cámara de reactor y el dispositivo mezclador (17); y/o
- la segunda cámara de reactor (23) comprende una abertura (39) que está configurada para abrirse y cerrarse reversiblemente con una tapa correspondiente, estando la abertura (39) diseñada para introducir un relleno en la segunda cámara de reactor (23), comprendiendo o consistiendo preferentemente el relleno en material de relleno suelto.
6. - El aparato (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
en el que la entrada para la primera alimentación de componentes (C1) está en comunicación fluida con un conducto de alimentación (3), estando el conducto de alimentación (3) configurado para generar la primera alimentación de componentes (C1) a partir de una pluralidad de materiales iniciadores,
en el que, preferentemente, el conducto de alimentación (3) comprende un primer mezclador (5) y un segundo mezclador (9), en el que el primer mezclador (5) está configurado para combinar una primera alimentación de material iniciador (S1) y una segunda alimentación de material iniciador (S2), y el segundo mezclador (9) está situado aguas abajo del primer mezclador (5) y está configurado para combinar la primera y la segunda alimentación de material iniciador reunidas (S1+S2) procedentes del primer mezclador (5) con una tercera alimentación de material iniciador (S3) en la primera alimentación de componentes (C1).
7. - El aparato (1) de la reivindicación 6, en el que el conducto de alimentación (3) comprende al menos un dispositivo de calentamiento (7), preferentemente al menos un intercambiador de calor, configurado para calentar la primera y segunda alimentación de material iniciador (S1, S2) a una temperatura predeterminada que es superior a una temperatura de la tercera alimentación de material iniciador (S3), en el que el al menos un dispositivo de calentamiento (7) preferentemente
- está configurado para calentar el primer y el segundo material iniciador en función de las velocidades de alimentación del primer, segundo y tercer material iniciador y de la temperatura de la alimentación del tercer material iniciador, de forma que la primera alimentación de componentes (C1) alcance una temperatura ajustada predeterminada antes de entrar en la cámara del primer reactor (13), y/o
- se sitúa entre el primer y el segundo mezclador (5, 9).
8. - El aparato (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una de la primera y la segunda cámara de reactor (13, 23) es un tubo de reactor.
9. - El aparato (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la segunda cámara de reactor (23) está formada al menos parcialmente como una cámara anular.
10. - El aparato (1) de las reivindicaciones 8 y 9, en el que la primera cámara de reactor (13) y la segunda cámara de reactor (23) forman parte de un reactor común (11), teniendo dicho reactor (11) un tubo interior (14) y un tubo exterior (25), en el que la primera cámara de reactor (13) está delimitada por un volumen del tubo interior (14) y la segunda cámara de reactor (23) está delimitada por un volumen del tubo exterior (25) menos el volumen del tubo interior (14).
11. - Un proceso para fabricar pseudoionona y hidroxipseudoionona, preferentemente en un aparato (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de:
- introducir de una primera alimentación de componentes (C1) que contiene una primera mezcla acuosa en una primera cámara de reactor (13) a través de una entrada (15), comprendiendo la primera mezcla acuosa una primera concentración de acetona, citral e hidróxido,
- producir una segunda mezcla acuosa dejando reaccionar durante un tiempo de reacción los componentes de la primera mezcla acuosa, de manera que se formen pseudoionona, hidroxipseudoionona y 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona y se consuman la acetona, el citral y el hidróxido, comprendiendo la segunda mezcla acuosa 4-hidroxi-4-metilpentan-2-ona en una concentración superior a su concentración en la primera mezcla acuosa, acetona, citral e hidróxido en una segunda concentración inferior a su primera concentración, y pseudoionona e hidroxipseudoionona, y
- añadir a una segunda primera alimentación de componentes (C2) a la primera alimentación de componentes (C2), que comprende una segunda cantidad de hidróxido, aguas abajo de la entrada (15), en concreto, cuando se haya formado la segunda mezcla acuosa,
- suministrar la primera y segunda alimentación de componentes (C1+C2) a una segunda cámara de reactor (23) y producir una tercera mezcla acuosa permitiendo que la segunda mezcla acuosa y la segunda alimentación de componentes (C2) reaccionen durante un tiempo de reacción en la segunda cámara de reactor (23), de modo que se forme una cantidad adicional de pseudoionona en la tercera mezcla acuosa en la segunda cámara de reactor (23).
12. - El proceso de la reivindicación 11, que comprende una, varias o todas las etapas de:
- acelerar la velocidad de flujo de la segunda mezcla acuosa antes de añadir la segunda alimentación de componentes; y/o
- generar la primera alimentación de componentes (C1) combinando una primera alimentación de material iniciador (S1) y una segunda alimentación de material iniciador (S2), y combinando posteriormente la primera y segunda alimentación de material iniciador reunidas con una tercera alimentación de material iniciador (S3) en la primera alimentación de componentes (C1); y/o
- calentar la primera y segunda alimentación de material iniciador (S1, S2) a una temperatura predeterminada que es superior a una temperatura de la tercera alimentación de material iniciador (S3), preferentemente calentando la primera y segunda alimentación de material iniciador en función de las tasas de alimentación de la primera, segunda y tercera alimentación de material iniciador y de la temperatura de la tercera alimentación de material iniciador, de manera que la primera alimentación de componentes (C1) alcance una temperatura ajustada predeterminada antes de entrar en la primera cámara de reactor (13).
13. - El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12, que comprende además una, varias o todas las etapas de:
- controlar la velocidad de alimentación de la primera alimentación de componentes (C1), de manera que la primera alimentación de componentes (C1) tiene un tiempo de permanencia predeterminado en la primera cámara de reactor (13) antes de llegar a la segunda cámara de reactor (23), preferentemente en el intervalo de 3 minutos o más, más preferentemente de 5 minutos o más; y/o
- armonizar el tiempo de permanencia de la primera alimentación de componentes (C1) en la primera cámara de reactor (13) proporcionando una serie de elementos mezcladores (29); y/o
- proporcionar un relleno en la segunda cámara de reactor (23); y/o
- determinar una diferencia de presión entre la primera (13) y la segunda cámara de reactor (23), preferentemente en un lugar respectivo aguas arriba y aguas abajo del dispositivo mezclador (17).
14. - El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende además las etapas de:
b1) determinar al menos uno de:
- una cantidad de hidróxido que se acumula de forma no deseada en el interior de la primera cámara de reactor (13),
- una cantidad de citral que entra en la primera cámara de reactor (13),
- una cantidad de citral en la salida o aguas abajo de la primera cámara de reactor (13),
- una cantidad de citral en la salida o aguas abajo de la segunda cámara de reactor (23),
- una cantidad de agua en la salida o aguas abajo de la segunda cámara de reactor (23),
- una cantidad de al menos una de pseudoionona o hidroxipseudoionona en la salida o aguas abajo de la primera cámara de reactor (13),
- una cantidad de al menos una de pseudoionona o hidroxipseudoionona en la salida o aguas abajo de la segunda cámara de reactor (23);
- la temperatura de alimentación del reactor de al menos una de la primera y la segunda alimentación de componentes (C1, C2),
- el tiempo de residencia en el reactor de al menos una de la primera y la segunda alimentación de componentes (C1, C2); o
- una velocidad de alimentación de la primera alimentación de componentes (C1); y
b2) si la cantidad o cantidades o los valores calculados a partir de estos determinados en b1) quedan fuera de los respectivos intervalos umbral predeterminados, aumentar o disminuir al menos una de:
- la velocidad de alimentación de la segunda alimentación de componentes (C2) con respecto a la primera alimentación de componentes (C1), o
- la velocidad de alimentación de la alimentación de material iniciador que contiene hidróxido, preferentemente la tercera alimentación de material iniciador (S3) con relación a la primera alimentación de componentes (C1), de modo que las cantidades determinadas en b1) vuelvan a estar dentro del intervalo umbral.
15. - Un uso de un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 para fabricar pseudoionona e hidroxipseudoionona.
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