在羰基化工艺中改进催化剂稳定性的制作方法_2

文档序号:8344097阅读:来源:国知局
[0023] 在一种实施方式中,提高从反应器的排出速率以适应反应器中提高的气体流速, 该反应器期望地在提高的一氧化碳分压下运行羰基化反应。一旦从反应器取出,可将一氧 化碳从反应器排出气体和/或从得自纯化段的排出料流回收。在可选的实施方式中,气态 排出料流的流速任选地为供入反应器的一氧化碳的流速的0. 1-10%,例如,0. 2-8%。
[0024] 由于提高的排出速率,提高量的杂质(例如氢气、二氧化碳和甲烷)在排出气体中 从反应器除去。不受理论束缚,当与常规一氧化碳流速相比时,在提高的一氧化碳流速并在 提高的排出速率下操作可得到更纯的乙酸产物,即使采用较低等级的一氧化碳也是如此。 因此,在不损失显著量的一氧化碳的情况下从反应器除去提高量的杂质的能力可有益地简 化后续纯化段。尤其是,由于羰基化反应产物可能包含较低量的杂质,用于除去醛类和较重 的酸(例如丙酸)的塔的尺寸可减小和/或可去掉一个或多个分离塔。
[0025] 本发明可适用于任何合适的羰基化工艺,但优选地用于甲醇羰基化工艺。可用 于本发明的实施方式的示例的羰基化工艺包括描述于美国专利7, 223, 886 ;7, 005, 541 ; 6, 657, 078 ;6, 339, 171 ;5, 731,252 ;5, 144, 068 ;5, 026, 908 ;5, 001,259 ;和 4, 994, 608,以 及美国专利申请公布 2008/0287706 ;2008/0293966 ;2009/0107833 ;和 2009/0270651 中的 那些,所有这些文献在此通过引用纳入。这里所述的示例的羰基化体系还可包括可用于本 发明的实施方式的那些专利中描述的进一步的体系和组件。应理解的是,图1和2中所示 的羰基化系统仅仅是示例的,并且使用其它组件也在本发明的范围内。本发明的羰基化工 艺包含羰基化段和纯化段。任何合适的羰基化或纯化段可与任何本发明的实施方式组合使 用。
[0026] 示例的羰基化体系示于图1和2。各系统包括羰基化段101和纯化段102。羰基 化段101包含一氧化碳供料料流103,反应物供料料流104,反应器105,闪蒸器106,和回收 单元107。一氧化碳,其至少一部分优选地包含新鲜一氧化碳,经由供料料流103供至反应 器105的较低部分。反应物供料料流104包含选自甲醇,甲醇衍生物,例如乙酸甲酯,甲酸甲 酯,甲醚,及其混合物的至少一种反应物。在优选的实施方式中,反应物供料料流104将甲 醇和任选地将乙酸甲酯供应至反应器105。反应介质中乙酸甲酯的浓度优选地范围在0. 5 重量% -35重量%,例如,0. 5重量% -10重量%,或0. 5重量% -5重量%,基于反应介质的 总重量。任选地,反应物供料料流104可连接到储存用于羰基化工艺的新鲜反应物的一个 或多个容器(未不出)。
[0027] 来自羰基化段101的一个或多个工艺料流可被再循环至反应器105。在一些实施 方式中,包含反应介质组分(例如残余的/夹带的催化剂,甲基碘化物,水,乙酸,或其混合 物)的循环料流被再循环至反应器。此外,来自纯化段102的一个或多个工艺料流可被供 入反应器105。优选地,多个工艺料流直接或非直接、组合地或分开地被循环,并被供至反应 器105。本文中使用的术语"直接供料"是指使用没有被改变组成的料流,术语"非直接供 料"是指使用经改性的料流,例如,有组分加入其中或从其中除去的料流。将循环的工艺料 流优选地引入反应器105的较低部分。
[0028] 一氧化碳供料料流103可包含基本上纯的一氧化碳,其具有少量惰性物和杂质, 例如,少于1摩尔%,例如,少于〇. 5摩尔%。惰性物和杂质可包括,例如,二氧化碳,甲烷, 氮气,氢气,惰性气体,水和(^-(:4链烷烃。
[0029] 如上所述,本发明涵盖的提高的排出速率提供了从羰基化反应器105除去提高量 的惰性物和杂质的能力。因此,提高的排出速率有利地可允许使用更便宜的较低等级的一 氧化碳。本文中使用的较低等级的一氧化碳是指具有比上述基本上纯的一氧化碳更多杂 质的任何一氧化碳料流,如上文所述。低等级一氧化碳供料料流可包含,例如,至少0. 5摩 尔%的氢气,至少〇. 5摩尔%的甲烷,和/或至少0. 5摩尔%的氮气。反应器中的氢气含量 优选地保持低,例如,低于1巴的氢气分压或低于0. 5巴的氢气分压,这是由于其存在可导 致形成氢化副产物。就范围来说,反应器105中的氢气分压可为0. 1-4巴,例如,0. 1-2巴, 或0. 1-0. 5巴。反应器105中的一氧化碳分压优选地为大于2巴,例如,大于5巴,或大于 7巴。总的来说,反应器中的一氧化碳分压可低于30巴,例如,低于20巴或低于15巴。在 一些实施方式中,对一氧化碳的分压没有上限,可优选地在保持催化剂稳定性的最高可能 一氧化碳分压下操作反应器105。
[0030] 在本发明的一方面中,一氧化碳可通过蒸汽重整工艺获得,其中烃进料,例如天然 气,炼油气,液化气或石脑油,或生物质源,被水蒸气在升高的温度下在催化剂存在下处理, 并被转化成包含氢气和一氧化碳的合成气体(合成气)。合成气可在冷却后被分离,使得仍 含于其中的二氧化碳和水蒸气通过用合适的材料洗涤来除去。
[0031] 在本发明的一些实施方式中,甲醇与一氧化碳在包含反应溶剂,甲醇和/或甲醇 衍生物,第VIII族催化剂,至少有限浓度的水和任选地碘化物盐的均相催化反应体系中反 应。
[0032] 合适的第VIII族催化剂包括铑和/或铱催化剂。当使用铑催化剂时,可将铑催 化剂以任何合适的形式加入,使得铑处于作为包含[Rh(c0) 2i2r阴离子的平衡混合物的催 化剂溶液中,这是本领域熟知的。任选地保留在本文所述的工艺的反应混合物中的碘化物 盐可为碱金属或碱土属或季铵或#|盐的可溶盐的形式。在某些实施方式中,催化剂助促 进剂为碘化锂,乙酸锂或其混合物。任选的碘化物催化剂稳定化剂可作为将产生碘化物盐 的非碘化物盐加入。碘化物催化剂稳定化剂可被直接引入反应体系。或者,碘化物盐可在 反应体系操作条件下原位产生,许多非碘化物盐前体将与甲基碘或碘化氢以产生相应的助 促进剂碘化物盐稳定化剂。对于铑催化和碘化物盐产生的另外的详细情况,参见美国专利 5, 001,259 ;5, 026, 908 ;和5, 144, 068,它们在此通过引用纳入。
[0033] 当使用铱催化剂时,铱催化剂可包含可溶于反应介质的任何含铱的化合物。铱 催化剂可以以溶于反应介质或可转化成可溶形式的任何合适的形式加入用于羰基化反 应的反应介质。可加入反应介质的合适的含铱化合物的实例包括:IrCl 3, Irl3, IrBr3, [Ir(CO)2I]2,[Ir(CO) 2Cl]2,[Ir(CO)2Br]2,[Ir(CO) 2I2]-H+, [Ir (CO) HH+, [Ir (CO) 2I4]IT,[Ir (CH3) I3 (CO) 2]IT,Ir4 (CO) 12, IrCl3 ? 3H20, IrBr3 ? 3H20, Ir4 (CO) 12,铱金属, lr203, Ir(acac) (C0)2, Ir(acac)3,乙酸铱,[Ir30(0Ac)6(H20) 3] [OAc]和六氯铱酸[H2IrCl6] 〇 铱的不含氯离子的络合物,例如乙酸盐,草酸盐,和乙酰乙酸盐通常用作起始原料。反应介 质中的铱催化剂浓度通常范围在100-6000wppm。利用铱催化剂的甲醇羰基化是熟知的, 并且总体描述于美国专利 5, 942, 460 ;5, 932, 764 ;5, 883, 295 ;5, 877, 348 ;5, 877, 347 ;和 5, 696, 284,它们在此通过引用纳入。
[0034] 其他促进剂和助促进剂可被用作本发明催化体系的一部分,如EP0849248中所 述,其全部内容在此通过引用纳入。合适的促进剂包括选自钌、锇、钨、铼、锌、镉、铟、镓、 汞、镍、铂、钒、钛、铜、铝、锡和锑,更优选地选自钌和锇。具体的助促进剂描述于美国专利 6, 627, 770,其在此通过引用纳入。
[0035] 促进剂可以有效量存在,至多为其在反应介质和/或从纯化系统再循环至反应 器的任何液体工艺料流中的溶解度限制。当使用时,促进剂以促进剂与金属催化剂0. 5: 1-15 :1,优选地2 :1-10 :1,更优选地2 :1-7. 5 :1的摩尔比适当地存在于反应介质中。合适 的促进剂浓度为400-5000wppm。
[0036] 卤素助催化剂/促进剂通常与第VIII族金
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