PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA CAPTURAR ESPECIES CATALIZADORAS ARRASTRADAS Y VOLÁTILES EN UN PROCEDIMIENTO DE CARBONILACIÓN.

Procedimiento y aparato para capturar especies catalizadoras arrastradas y volátiles en un procedimiento de carbonilación Campo de la técnica La presente invención se refiere, en general, a procedimientos de carbonilación y, específicamente, a un procedimiento de captura de catalizadores de metales del grupo VIII, arrastrados o volátiles, en un aparato de carbonilación. Antecedentes de la técnica E01956032 07-11-2011 Los procedimientos de carbonilación son bien conocidos en la técnica. De particular importancia comercial son los procedimientos de carbonilación de metanol para producir un ácido ácido y los procedimientos de carbonilación de acetato de metilo para producir anhídrido acético. Véase Applied Homogeneous Catalyst With Organometallic Compounds, Cornils et al. Ed. (Bench Edition) (Wylie, Weinheim, República Federal de Alemania 2000), Capítulo 2, Partes 2.1.2 y pp 104-137 siguientes. Para producir ácido ácido, un procedimiento de elección implica carbonilar metanol en un medio de reacción homogéneo, en el que se usa rodio como catalizador. Este procedimiento se denomina, generalmente, en la técnica, como el procedimiento Monsanto y fue desarrollado en la década de 1970. Un procedimiento particularmente preferente se explica en la patente US No. 5.144.068, de Smith et al. En este procedimiento llamado "agua baja", un alcohol, tal como metanol, se hace reaccionar con monóxido de carbono, en un medio de reacción líquido que contiene un catalizador de rodio estabilizado con una sal de yodo, especialmente yoduro de litio, junto con yoduro de alquilo, tal como yoduro de metilo y acetato de alquilo, tal como acetato de metilo en proporciones específicas. Con una concentración finita de agua en el medio de reacción, el producto es el ácido carboxílico en lugar de, por ejemplo, el anhídrido. El sistema de reacción de la patente US No. 5.144.068 no sólo proporciona un producto ácido de contenido inusualmente bajo de agua, en tasas inesperadamente favorables, sino que exhibe también una estabilidad catalizadora inesperadamente alta. Es decir, el catalizador es resistente a la precipitación de catalizador fuera del medio de reacción. Otro procedimiento de elección para carbonilar metanol implica la utilización de un catalizador de iridio homogéneo en el reactor. Se divulga, por ejemplo, en la patente US No. 5.883.295, de Sunley et al., un procedimiento de producción de ácido acético que comprende carbonilar con metanol y monóxido de carbono y/o un derivado reactivo del mismo, en ausencia sustancial de un promotor metálico y/o un co-promotor de yoduro iónico en un reactor de carbonilación que contiene una composición de reacción líquida que comprende un catalizador de carbonilación de iridio, co-catalizador de yoduro de metilo, agua, ácido acético y acetato de metilo, en la que se mantiene en la composición de reacción líquida: (a) agua a una concentración de menos del 5%en peso, (b) yoduro de metilo en una concentración superior al 12% en peso y (c) en el reactor de carbonilación, una presión total de menos de 50 bar. Véase también, la patente US No. 5.877.348 de Ditzel et al., y la patente US No. 5.877.347, también de Ditzel et al. Un inconveniente del sistema homogéneo catalizado por iridio, en particular, es la tendencia del catalizador a formar especies volátiles que conducen a una pérdida de catalizador. Véase, por ejemplo, la patente US No. 5.942.460, de Garland et al., en la Col. 4, líneas 3 y siguientes, así como la patente US No. 5.932.764, de Morris et al., en la Col. 3, línea 1 y siguientes, en las que se afirma: ....Preferentemente, para evitar un aumento considerable en la volatilidad del catalizador de iridio y/o un promotor opcional, la cantidad de monóxido de carbono en la segunda composición líquida, retirada de la segunda zona de reacción, no debería reducirse demasiado, típicamente, para mantener al menos el 20% en volumen de los gases disueltos y/o arrastrados en la misma ... Tal como apreciará una persona con conocimientos en la materia, siempre hay un incentivo para mejorar los procedimientos existentes, por ejemplo, la precipitación en el sistema homogéneo de rodio está sometida constantemente a mejoras, mientras que el problema de la volatilidad en el sistema de iridio es constantemente abordado. Un procedimiento propuesto y trabajado extensamente era introducir un catalizador soportado en los sistemas de carbonilación, para evitar problemas de estabilidad / de volatilidad / y de precipitación. Por ejemplo, en la patente US No. 5.466.874, de Scates et al., se divulga un sistema catalizador polimérico de carbonilación útil para la carbonilación de metanol, incluyendo un soporte polimérico que contiene grupos pirrolidona colgantes que soportan especies de rodio. Véase también la patente US No. 5.281.359, de Scates et al., así como la patente US No. 5.334.755, de Yoneda et al., y la patente US No.5.364.963, de Minami et al. De esta manera, la patente US No. 5.155.261, de Marston et al., divulga también un procedimiento de tipo Monsanto mejorado para la preparación de ácido acético y un catalizador heterogéneo soportado para llevar a cabo el mismo. El procedimiento comprende hacer reaccionar metanol con monóxido de carbono, bajo una presión de aproximadamente 65 a 80 bar, a una temperatura de 170 a 200ºC, en presencia de yoduro de metilo, y el catalizador comprendiendo un 2   polímero insoluble que tiene una base libre colgante, N-óxido, o grupos piridina cuaternizados que soportan especies de rodio cargadas a menos del 10 por ciento (expresado como metal) del componente polimérico. La publicación WIPO WO 98/57918 divulga un procedimiento de producción de ácido acético utilizando un catalizador de metal del Grupo VIII soportado por vinil piridina en una realización típica, aproximadamente un 9 por ciento en peso de vinil piridina es cargado en el reactor de carbonilación. Véase el ejemplo 1, p. 10. También se han sugerido específicamente varios soportes para soportar un catalizador de iridio. En la patente US No. 5.892.110, de Ramprasad et al., se divulga un procedimiento de producción de anhídrido acético mediante la reacción de acetato de metilo, monóxido de carbono e hidrógeno, a temperaturas y presiones elevadas, en presencia de un haluro de alquilo y un catalizador heterogéneo bifuncional, que contiene un polímero insoluble que tiene grupos fosfina cuaternizados colgantes, algunos de cuyos grupos fosfina están unidos iónicamente a complejos de metal del Grupo VIII aniónicos, estando unidos los grupos fosfina restantes a yoduro. La patente US No. 5.892.110, informa que, a diferencia de procedimientos anteriores, no se necesita ningún acelerador (promotor) para conseguir la reacción catalítica y los productos pueden ser separados fácilmente del catalizador por medio de filtración. El catalizador puede ser reciclado para ejecuciones consecutivas sin pérdida de actividad. En general, el catalizador incluye un polímero, tal como un polímero con grupos fosfina colgantes y un metal del grupo VIII, tal como rodio o iridio. Véase la columna 2, líneas 55-60. Véase también Publicación WIPO 98-33590 y la patente US No. 4.127.506, de Gray et al. El documento JP-A-52015059 divulga la eliminación de iones de metales pesados e iones de halógenos disueltos simultáneamente de una solución de un ácido monocarboxílico alifático inferior, tratando la solución con una resina de intercambio de aniones. La presente invención utiliza sustratos poliméricos con unidades de repetición que contienen nitrógeno para capturar especies catalizadoras arrastradas o volátiles. De esta manera, el rodio arrastrado no se acumulará en el aparato de carbonilación y los complejos de iridio volátiles pueden ser recuperados. Resumen de la invención En un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de carbonilación para carbonilar un reactivo que incluye un reactor que contiene una mezcla de reacción que incluye un componente catalizador metálico del Grupo VIII y un haluro de alquilo, cuyo reactor es acoplado a una cámara de evaporación configurada para recibir continuamente una corriente de la mezcla de reacción y separarla en una corriente de producto y una corriente de mezcla de reacción de reciclaje, en el que el procedimiento es mejorado poniendo en contacto la corriente de producto con una resina polimérica que tiene unidades de repetición heterocíclicas que contienen nitrógeno, operativas para capturar los componentes catalizadores metálicos del Grupo VIII presentes en la corriente de producto y recuperar el componente catalizador del Grupo VIII capturado de la resina polimérica. Particularmente preferentes son las resinas que contienen anillos piridina y las resinas que contienen anillos pirrolidona. Típicamente, se usan resinas vinil piridina... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de carbonilación para carbonilar un reactivo carbonilable, que incluye un reactor que contiene una mezcla de reacción que comprende un componente catalizador de metal del Grupo VIII y un componente promotor de haluro de alquilo acoplado a una cámara de evaporación configurada para recibir continuamente una corriente de dicha mezcla de reacción y separarla en una corriente de producto y una corriente de mezcla de reacción reciclada, que comprende poner en contacto dicha corriente de producto con una resina polimérica que tiene unidades de repetición heterocíclicas que contienen nitrógeno, operativas para capturar dicho componente catalizador de metal del Grupo VIII presente en dicha corriente de producto y recuperar el componente catalizador del Grupo VIII capturado de la resina polimérica. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha resina es una resina que contiene anillos piridina o una resina que contiene anillos pirrolidona. 3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicha resina es una resina de vinil piridina. 4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que dicha resina es una resina vinil piridina reticulada que tiene un grado de reticulación de al menos el 10%. 5. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicha resina es una resina de polivinil pirrolidona. 6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que dicha resina es una resina de vinil pirrolidona que tiene un grado de reticulación de al menos el 10%. 7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho haluro de alquilo es yoduro de metilo. 8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho componente catalizador de metal del Grupo VIII comprende iridio, rodio, cobalto, rutenio o sus mezclas. 9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que dicho componente catalizador de metal del Grupo VIII comprende rodio. 10. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que dicho componente catalizador de metal del Grupo VIII comprende iridio. 11. Sistema de carbonilación que comprende: (a) un reactor que comprende una mezcla de reacción que comprende un componente catalizador de metal del Grupo VIII; (b) una cámara de evaporación adaptada para recibir continuamente una corriente de dicha mezcla de reacción y separarla en una corriente de reciclaje líquida y una corriente de producto en forma de vapor que comprende el componente catalizador de metal del Grupo VIII arrastrado; (c) un sustrato polimérico que comprende un polímero que tiene unidades de repetición heterocíclicas que contienen nitrógeno adaptadas para contactar al menos una porción de la corriente de producto en forma de vapor para capturar al menos una porción del componente catalizador de metal del Grupo VII arrastrado; y (d) un medio de recuperación del componente catalizador de metal del Grupo VII arrastrado del sustrato polimérico. 12. Sistema según la reivindicación 11, en el que dicho sustrato polimérico comprende una resina de vinil piridina reticulada o una resina de vinil pirrolidona reticulada. 13. Sistema según la reivindicación 12, en el que dicha resina es una resina de polivinil pirrolidona reticulada granular. 14. Sistema según la reivindicación 12, en el que dicha resina es una resina de vinil piridina reticulada granular. 15. Sistema según la reivindicación 12, en el que dichos medios para captura dicho componente catalizador de metal del Grupo VIII están dispuestos en dicha corriente de producto en forma de vapor entre dicha cámara de vaporación y dicho sistema de purificación y comprende un lecho fijo de resina de partículas. 16. Sistema según la reivindicación 15, en el que dicha cámara de evaporación está configurada para vaporizar adiabáticamente dicha corriente de la mezcla de reacción para producir dicha corriente de producto en forma de vapor. 17. Sistema según la reivindicación 12, en el que dicho reactivo carbonilable comprende metanol o acetato de E01956032 07-11-2011   metilo. 18. Sistema según la reivindicación 17, en el que el promotor de haluro de alquilo comprende yoduro de metilo. 19. Procedimiento según la reivindicación 1, para producir ácido acético a través de la carbonilación de metanol, que comprende: (a) hacer reaccionar metanol con monóxido de carbono en un reactor provisto de un medio de reacción homogéneo que comprende una forma soluble de iridio, rodio o una mezcla de los mismos, que incluye, opcionalmente, un copromotor de rutenio, osmio, tungsteno, renio, cinc, cadmio, indio, mercurio o una mezcla de los mismos, un componente de metal catalítico y que incluye además acetato de metilo, yoduro de metilo y agua; (b) suministrar una corriente de dicha mezcla de reacción a una cámara de evaporación, para separar dicha corriente de dicha mezcla de reacción al interior de una corriente de reciclaje líquida y una corriente de producto; (c) reciclar dicha corriente de reciclaje a dicho reactor; (d) poner en contacto dicho producto con una resina de vinil piridina reticulada o una resina de vinil pirrolidona reticulada o una mezcla de las mismas, estando operativa dicha resina para capturar el componente de metal catalítico presente en dicha corriente de producto; (e) purificar dicha corriente de producto; y (f) recuperar el componente de metal capturado de la resina. 20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que la etapa de poner en contacto dicha corriente de producto con dicha resina es llevada a cabo mientras dicha corriente de producto está en forma de vapor. 21. Procedimiento según la reivindicación 19 o la reivindicación 20, en el que dicha resina es una resina de vinil pirrolidona reticulada. 22. Procedimiento según una cualquiera de la reivindicaciones 19 a 21, en el que dicho componente de metal catalítico comprende iridio. 23. Procedimiento según una cualquiera de la reivindicaciones 19 a 21, en el que dicho componente de metal catalítico comprende rutenio. 11 E01956032 07-11-2011   12 E01956032 07-11-2011