具有減少的催化劑損失的用于羰基化的改進(jìn)的方法和裝置的制造方法
【專利說明】具有減少的催化劑損失的用于嚴(yán)基化的改進(jìn)的方法和裝置
[0001] 本申請(qǐng)是2008年4月14日遞交的PCT國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2008/004824于2009年 12月25日進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00880021895.X、發(fā)明名稱為"具有減少 的催化劑損失的用于幾基化的改進(jìn)的方法和裝置"的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明總地設(shè)及用于生產(chǎn)幾基化的產(chǎn)品（如乙酸或乙酸酢）、并多價(jià)馨合過程流 中夾帶的催化劑金屬的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 幾基化過程在本領(lǐng)域是周知的。有特定商業(yè)價(jià)值的是針對(duì)甲醇的幾基化W生產(chǎn) 乙酸的過程和針對(duì)乙酸甲醋的幾基化W生產(chǎn)乙酸酢的過程。參見Applied化mogeneous CatalystWithOrganometallicCompounds(《具有機(jī)金屬化合物的實(shí)用均相催化劑》）， Cornils等人編度ench版）（Wylie,魏因海姆，德意志聯(lián)邦共和國(guó)，2000年），第二章，2. 1. 2 部分及之后，104-137頁(yè)。
[0004] 為生產(chǎn)乙酸，一種可供選擇的方法設(shè)及在均相反應(yīng)介質(zhì)中幾基化甲醇，其中錠被 用作催化劑。該方法在本領(lǐng)域有時(shí)候也一般被稱為孟山都（Monsanto)過程，并在二十世紀(jì) 屯十年代得到發(fā)展。更優(yōu)選的幾基化過程在授予Smith等人的美國(guó)專利號(hào)5, 144, 068中被 教導(dǎo)。在此所謂的"低水"過程中，醇（如甲醇）與一氧化碳在液體反應(yīng)介質(zhì)中反應(yīng)，所述液 體反應(yīng)介質(zhì)含有W艦鹽、特別是艦化裡穩(wěn)定化的錠催化劑，連同特定比例的烷基艦（如艦 甲燒）和乙酸烷基醋（如乙酸甲醋）。反應(yīng)介質(zhì)中有有限濃度的水，則產(chǎn)品是簇酸而不是， 例如酸酢。'068專利的反應(yīng)體系不僅W出乎意料地令人滿意的速率提供異常低水含量的酸 產(chǎn)品，還呈現(xiàn)出乎意料地高的催化劑穩(wěn)定性。目P，催化劑是耐催化劑沉淀出反應(yīng)介質(zhì)的。
[0005] 幾基化甲醇的另一種可供選擇的方法設(shè)及在反應(yīng)器中使用均相銀催化劑。例如， 在授予Sunley等人的美國(guó)專利號(hào)5, 883, 295中公開的用于乙酸生產(chǎn)的方法，所述方法包括 在幾基化反應(yīng)器中實(shí)質(zhì)上不存在金屬促進(jìn)劑和/或離子型艦共促進(jìn)劑的情況下，W-氧化 碳幾基化甲醇和/或其反應(yīng)性衍生物，所述幾基化反應(yīng)器中含有液體反應(yīng)組合物與銀幾基 化催化劑、艦甲燒共催化劑、水、乙酸和乙酸甲醋，其中，保留在液體反應(yīng)組合物中的有：(a) 小于5wt%濃度的水；(b)大于12wt%濃度的艦甲燒化及（C)幾基化反應(yīng)器中小于50己的 總壓力。也參見授予Ditzel等人的美國(guó)專利號(hào)5, 877, 348和也是授予Ditzel等人的美國(guó) 專利號(hào)5, 887, 347。
[0006] 均相體系的一個(gè)缺點(diǎn)是催化劑傾向于形成揮發(fā)性物種，運(yùn)導(dǎo)致催化劑損失。參見， 例如授予Garland等人的美國(guó)專利號(hào)5, 942, 460第4欄第3行及之后，W及授予Morris等 人的美國(guó)專利號(hào)5, 932, 764第3欄第1行及之后，其中記載：
[0007] ...優(yōu)選地，為防止銀催化劑和/或可選的促進(jìn)劑的揮發(fā)性的顯著增加，從第二 反應(yīng)區(qū)提取的第二液體組合物中一氧化碳的量不應(yīng)被降得太低，典型地在其中維持至少 20vol%的溶解的和/或夾帶的氣體...
[0008] 支載的催化劑體系已被提出，W避免通過夾帶而過多的催化劑損失。例如，授 予Scates等人的美國(guó)專利號(hào)5, 466, 874,授予Scates等人的美國(guó)專利號(hào)5, 281，359,授 予化neda等人的美國(guó)專利號(hào)5, 334, 755,授予Minami等人的美國(guó)專利號(hào)5, 364, 963,授予 1曰'3如11等人的美國(guó)專利號(hào)5，155,261，授予尺曰111口阿3曰(1等人的美國(guó)專利號(hào)5,892，110，授 予Gray等人的美國(guó)專利號(hào) 4, 127, 506,WIP0 公開W0 98/57918,W及WIP0 公開 98-33590。 在幾基化過程中使用支載的催化劑體系的顯著缺點(diǎn)是催化劑從聚合物的浸出（leaching); 如隨后討論的，該缺點(diǎn)可通過采用本發(fā)明至少部分地避免。
[0009] 另一種途徑已是通過使用聚合的基材多價(jià)馨合過程流中夾帶的催化劑，而不使用 支載的催化劑。此類方法在，例如，授予化hnsonMatthey的歐洲專利說明書號(hào)1315693,W 及授予化eung等人的美國(guó)專利號(hào)6, 662, 770中被描述，所述專利描述了使用樹脂床，W多 價(jià)馨合來自過程流的催化劑的過程，其中夾帶的催化劑W百萬分之幾級(jí)別存在。
[0010] 關(guān)于本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)，通過首先生成具有小于l(K)ppb重量的催化劑金屬的過程流， 并用具有含氮雜環(huán)重復(fù)單元的聚合物處理所述過程流，可提供用于在幾基化過程中回收金 屬催化劑的方便且有效的方法。由于催化劑W低濃度存在，可使用適度尺寸的聚合物床，而 無需不斷更換聚合物。此外，本發(fā)明方法和裝置使貴重的催化劑能夠回用并再利用，否則， 貴重的催化劑將因夾帶和/或揮發(fā)而損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了用于在第VIII族金屬催化劑的存在下幾基化反應(yīng) 物的幾基化方法，其中生成了包含小于l(K)ppb重量的量的第VIII族金屬的過程流，并且其 中通過用具有含氮雜環(huán)重復(fù)單元的聚合物處理所述過程流，而使所述金屬催化劑從過程流 被多價(jià)馨合。金屬催化劑可隨后從所述聚合物被回收，并被再循環(huán)。在本發(fā)明的另一個(gè)方 面，使用再生劑組合物再生聚合物床，所述再生劑組合物與幾基化反應(yīng)混合物相容，使得回 收的催化劑可從再生液被直接再循環(huán)到反應(yīng)器，即，在將催化劑金屬返回到反應(yīng)器之前，不 需要將催化劑金屬?gòu)脑偕焊綦x。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種幾基化方法，包括：(a)在第VIII族金屬催化 劑和面代燒促進(jìn)劑組分的存在下幾基化一反應(yīng)物，W在反應(yīng)器中形成幾基化的產(chǎn)品反應(yīng)混 合物；化）將所述幾基化的產(chǎn)品反應(yīng)混合物的流分成至少一第一液體再循環(huán)流和一粗過程 流；（C)將所述粗過程流饋送給輕質(zhì)饋分柱；(d)蒸饋所述粗過程流W移除低沸組分并生成 純化的過程流，W及可選地，一第二液體再循環(huán)流，其中步驟（a)、化）、（C)和（d)被控制， 使得所述純化的過程流具有小于l(K)ppb重量的第VIII族金屬含量；W及（e)用包括含氮 雜環(huán)重復(fù)單元的聚合物處理所述具有小于10化pb重量的第VIII族金屬含量的純化的過 程流，所述聚合物操作來在所述聚合物上多價(jià)馨合所述純化的過程流中存在的所述第VIII 族催化劑金屬。
[0013] 在一些實(shí)施方案中，所述聚合物操作來從所述過程流移除至少50%的所述第 VIII族催化劑金屬。
[0014] 在一些實(shí)施方案中，所述聚合物操作來從所述過程流移除至少75%的所述第 VIII族催化劑金屬。
[0015] 在一些實(shí)施方案中，所述聚合物操作來從所述過程流移除至少85%的所述第 VIII族催化劑金屬。
[0016] 在一些實(shí)施方案中，所述聚合物操作來從所述過程流移除至少90%的所述第 VIII族催化劑金屬。
[0017] 在一些實(shí)施方案中，所述聚合物操作來移除所述純化的過程流中存在的至少95% 的所述第VIII族催化劑金屬。
[0018] 在一些實(shí)施方案中，所述純化的過程流含有小于50ppb的第VIII族金屬。
[0019] 在一些實(shí)施方案中，所述純化的過程流含有小于40ppb的第VIII族金屬。
[0020] 在一些實(shí)施方案中，所述純化的過程流含有從5到30ppb的第VIII族金屬。
[0021] 在一些實(shí)施方案中，所述純化的過程流在至少75°C的溫度用所述聚合物處理。
[0022] 在一些實(shí)施方案中，所述用包括含氮雜環(huán)重復(fù)單元的聚合物處理所述純化的過程 流的步驟包括饋送所述純化的過程流通過樹脂床。
[0023] 在一些實(shí)施方案中，所述純化的過程流在所述樹脂床中被處理，來W至少5BV/小 時(shí)的流率移除第VIII族催化劑金屬。
[0024] 在一些實(shí)施方案中，所述純化的過程流在所述樹脂床中被處理，來W至少10BV/ 小時(shí)的流率移除第VIII族催化劑金屬。
[00巧]在一些實(shí)施方案中，所述純化的過程流在所述樹脂床中被處理，來W至少20BV/ 小時(shí)的流率移除第VIII族催化劑金屬。
[0026] 在一些實(shí)施方案中，所述純化的過程流在所述樹脂床中被處理，來W至少40BV/ 小時(shí)的流率移除第VIII族催化劑金屬。
[0027] 在一些實(shí)施方案中，所述純化的過程流在所述樹脂床中被處理，來W從約5BV/小 時(shí)到約100BV/小時(shí)的流率移除第VIII族催化劑金屬。
[0028] 在一些實(shí)施方案中，所述含氮聚合物主要地為季錠化的形式。
[0029] 在一些實(shí)施方案中，所述含氮聚合物主要地為游離堿形式。
[0030] 在一些實(shí)施方案中，所述含氮聚合物主要地為N-氧化物形式。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于生產(chǎn)乙酸的幾基化方法，包括：(a)在 水，選自錠催化劑、銀催化劑及其混合物的催化劑，W及艦甲燒促進(jìn)劑的存在下，幾基化甲 醇或其反應(yīng)性衍生物，W在反應(yīng)器中形成乙酸反應(yīng)混合物；化）將所述乙酸反應(yīng)混合物的 流分成至少一第一液體再循環(huán)流和一粗過程流；（C)將所述粗過程流饋送給輕質(zhì)饋分柱； (d)蒸饋所述粗過程流W移