PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR ÁCIDO ACÉTICO QUE INCORPORA COMO MÍNIMO UNA SAL METÁLICA COMO ESTABILIZADOR DEL CATALIZADOR.

Procedimiento para preparar ácido acético que incorpora como mínimo una sal metálica como estabilizador del catalizador SECTOR DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un procedimiento para preparar ácido acético utilizando sistemas catalíticos a base de rodio. INFORMACIÓN GENERAL Se producen grandes volúmenes de ácido acético comercial mediante carbonilación de un alcohol alquílico, especialmente metanol, y derivados reactivos del mismo, con monóxido de carbono en una mezcla de reacción líquida. Dichas reacciones de carbonilación se llevan a cabo, generalmente, en presencia de un catalizador, a menudo un catalizador metálico del grupo VIII, tal como rodio e iridio, un promotor catalítico que contiene halógeno, tal como yoduro de metilo, y agua. La patente de Estados Unidos Nº 3.769.329 de Paulik y otros da a conocer la utilización de un catalizador de carbonilación a base de rodio disuelto, o dispersado de otra forma, en una mezcla de reacción líquida o dispuesto sobre un sólido inerte, junto con el promotor catalítico que contiene halógeno, ejemplificado por el yoduro de metilo. La patente de Estados Unidos Nº 3.769.329 de Paulik y otros da a conocer que puede añadirse agua a la mezcla de reacción para que ejerza un efecto beneficioso sobre la velocidad de reacción, y se utilizan habitualmente concentraciones de agua superiores al 14% en peso de la mezcla de reacción. Este procedimiento se denomina en ocasiones procedimiento de carbonilación en condiciones de alta concentración de agua. Una alternativa al procedimiento de carbonilación en condiciones de alta concentración de agua es el procedimiento de carbonilación en condiciones de baja concentración de agua, tal como se describe en las patentes de Estados Unidos Nº 5.001.259 de Smith y otros; 5.026.908 de Di Gioacchino y otros y 5.144.068 de Smith y otros. Pueden utilizarse concentraciones de agua en la mezcla de reacción del 14% en peso e inferiores en el procedimiento de carbonilación en condiciones de baja concentración de agua. Utilizando una concentración de agua baja se simplifica el procesamiento posterior del ácido carboxílico deseado a su forma glacial. Cuanta más agua exista en la corriente de reacción, mayores serán los costes de operación para eliminar agua del ácido acético producto y mayor será la inversión de capital en la recuperación del producto y en el equipo de purificación. Los rendimientos logrados cuando se utilizan en concentraciones muy bajas de agua hacen que sea atractivo utilizar concentraciones de agua lo más bajas posibles. No obstante, aunque la reducción de la concentración de agua en la mezcla de reacción puede minimizar gastos fijos y de operación, es más difícil mantener la estabilidad y la actividad del catalizador, tal como se explica en las patentes de Estados Unidos Nº 5.001.259 de Smith y otros; 5.026.908 de Di Gioacchino y otros y 5.144.068 de Smith y otros. En la producción de ácido acético en condiciones de baja concentración de agua, especialmente en los procedimientos que utilizan catalizadores a base de rodio, los metales catalizadores tienden a precipitar de la mezcla de reacción. La precipitación del catalizador se realiza frecuentemente en sistemas de recuperación de producto, especialmente unidades de vaporización rápida. Una precipitación significativa del catalizador puede dar como resultado pérdida de catalizador, velocidades de reacción reducidas, interrupción de la operación en la unidad y parada completa. Se conoce que los problemas de estabilidad del catalizador pueden minimizarse utilizando un estabilizador del catalizador tal como un yoduro metálico soluble o una sal de yoduro cuaternario. Tal como se ha expuesto en las patentes de Estados Unidos Nº 5.001.259 de Smith y otros; 5.026.908 de Di Gioacchino y otros y 5.144.068 de Smith y otros, sales especialmente adecuadas son los yoduros de metales alcalinos tales como el yoduro de litio, debido a que estos compuestos son los más solubles y térmicamente estables en la mezcla de reacción. La patente EPA-0 161 874 de Smith y otros describe un sistema de reacción en el que se carbonila metanol dando un derivado de ácido carboxílico, tal como ácido acético, utilizando una mezcla de reacción líquida que tiene un contenido bajo de agua. La memoria describe que esta reacción se logra utilizando concentraciones definidas de una sal de yoduro, yoduro alcalino y el éster alquílico correspondiente en la mezcla de reacción líquida para mantener la estabilidad del catalizador de rodio y la productividad del sistema. La patente EP 0506240 B1 de Watson da a conocer la introducción de uno o varios yoduros de elementos de los grupos IA y IIA o yoduro de hidrógeno en la zona de vaporización rápida de un sistema de recuperación de ácido acético. Indica que la introducción de los yoduros es para suprimir la volatilidad del agua con relación al ácido acético para facilitar la recuperación de ácido acético. Varias referencias de patentes dan a conocer la utilización de rutenio, osmio, cadmio, mercurio, cinc, galio, indio y wolframio para su utilización como promotores en sistemas catalíticos de iridio. Véase la patente de Estados Unidos Nº 5.510.524 de Garland y otros y las patentes EP 728 726 A1 de Garland y otros; EP 752 406 A1 de Baker y otros; EP 849 249 A1 de Ditzel y otros y EP 849 250 A1 de Williams. De forma similar, las patentes de Estados Unidos 2 E06734757 02-11-2011   6.458.996 de Muskett, 6.472.558 de Key y otros y 6.686.500 de Watt y la patente EP 643 034 A1 de Garland y otros mencionan la utilización de rutenio y osmio como promotores para sistemas catalíticos de iridio. La solicitud de patente de Estados Unidos publicada 2004/0122257 de Cheung y otros da a conocer la utilización de sales de rutenio, wolframio, osmio, níquel, cobalto, platino, paladio, manganeso, titanio, vanadio, cobre, aluminio, estaño y antimonio como copromotores catalíticos con sistemas catalíticos de rodio en sistemas de producción de ácido acético que tienen menos de un 2% en peso de agua. La patente de Estados Unidos Nº 5.760.279 de Poole da a conocer la incorporación de un estabilizador de manganeso junto con un catalizador de rodio. Las patentes de Estados Unidos Nº 4.433.166 de Singleton y otros y 4.433.165 de Singleton y la patente EP 0055618 de Singleton y otros dan a conocer la utilización de estaño como estabilizador de un sistema catalítico de rodio utilizado en procedimientos de carbonilación en condiciones de alta concentración de agua. El resumen en inglés de la publicación titulada Stabilization of Stannous Chloride for Rhodium Complexes Catalyst (Estabilización de cloruro estannoso para catalizadores de complejos de rodio) de la publicación de ciencias naturales de la Universidad de Xiamen Journal of Xiamen University (Natural Science) Vol. 25 Nº 4, página 488 (julio de 1986) también da a conocer la utilización de estaño como estabilizador de un sistema catalítico de rodio. La utilización de estaño como estabilizador de un sistema catalítico de rodio en determinados intervalos de temperatura y de presión se da a conocer en la publicación de Zong, Xuezhang y otros, The Thermal Stability of Rh(I) Complex Catalyst In The Carbonylation of Methanol To Acetic Acid (Estabilidad térmica de catalizadores de complejos de Rh(I) en la carbonilación de metanol a ácido acético), Southwest Res. Inst. Chem. Ind. (Instituto de investigación de química industrial del sudoeste), Naxi, República Popular China. Cuihua Xuebao (1982), 3 (2), 110-16. Nº de código: THHPD3 ISSN: 0253-9837. Ninguna de las referencias que dan a conocer la utilización de rutenio o estaño como estabilizador o promotor de sistemas catalíticos de rodio da a conocer también la incorporación del estabilizador en un sistema en condiciones de baja concentración de agua que incluya un ion yoduro, proporcionado por una sal de yoduro, a concentraciones superiores al 3% en peso de la mezcla de reacción. La patente EP 0728727 B1 de Poole y otros y la patente de Estados Unidos equivalente Nº 5.939.585 de Ditzel y otros dan a conocer la utilización de rutenio u osmio como promotor del catalizador para potenciar las velocidades de producción en combinación con haluros de alquilo tales como yoduro de metilo para la producción de anhídridos carboxílicos y ácido acético. La patente da a conocer que cuando se producen anhídridos carboxílicos, el copromotor yoduro puede seleccionarse como yoduro de N,N'-dimetilimidazolio o yoduro de litio, preferentemente presentes en concentraciones de hasta sus límite de solubilidad, por ejemplo el 30% en peso de yoduro de litio. No obstante, cuando se produce ácido acético, las referencias dan a conocer que el copromotor yoduro puede ser yoduro de litio pero sólo debería estar presente en concentraciones inferiores al 3% en... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de ácido acético por reacción de carbonilación catalítica que comprende hacer reaccionar metanol en una mezcla de reacción, en presencia de monóxido de carbono y un sistema catalítico a base de rodio que comprende: (i) rodio en una concentración, como mínimo, de 300 ppm; (ii) un promotor de halógeno, tal como un yoduro de hidrógeno o yoduro orgánico; (iii) un copromotor de sal de yoduro, en forma de una sal soluble de metal alcalino o metal alcalinotérreo o sal cuaternaria de amonio o fosfonio, en una concentración que genera una concentración de ion yoduro superior al 3% en peso de la mezcla de reacción; y (iv) un estabilizador de sal metálica seleccionado de entre el grupo que comprende sales de rutenio, sales de estaño y mezclas de las mismas; en el que la mezcla de reacción comprende del 1% en peso al 14% en peso de agua y en el que las sales de rutenio, las sales de estaño o sus mezclas están presentes en la mezcla de reacción en una relación molar entre rutenio y estaño combinados y rodio de 0,1:1 a 20:1. 2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el rodio está presente en la mezcla de reacción en una concentración de 300 ppm a 5.000 ppm de la mezcla de reacción. 3. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que está presente en la mezcla de reacción un promotor de halógeno en una concentración del 2% en peso al 30% en peso en la mezcla de reacción. 4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla de reacción comprende del 2% en peso al 8% en peso de agua. 5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las sales de rutenio y las sales de estaño y sus mezclas están presentes en una relación molar entre rutenio y estaño combinados y rodio en la mezcla de reacción de 1:1 a 5:1. 6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla de reacción comprende del 2% en peso al 6% en peso de agua. 7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el promotor de halógeno es yoduro de metilo y está presente en una concentración del 5% en peso al 15% en peso de la mezcla de reacción. 8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla de reacción comprende del 0,5% en peso al 30% en peso de acetato de metilo y el copromotor de sal de yoduro es yoduro de litio y está presente en una concentración que genera una concentración de ion yoduro del 4% en peso al 20% en peso de la mezcla de reacción. 9. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la mezcla de reacción comprende, como mínimo, 1.000 ppm de rodio y la relación molar entre rutenio y estaño combinados y rodio en la mezcla de reacción es de 0,5:1 a 10:1. 10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agua está presente en la mezcla de reacción en una concentración del 1% en peso al 4% en peso de la mezcla de reacción. 11. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las sales de rutenio y estaño se seleccionan del grupo que comprende sales yoduro, sales acetato y mezclas de las mismas. 12. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla de reacción comprende, como mínimo, 1.500 ppm de rodio. 13. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que el yoduro de metilo está presente del 5% en peso al 10% en peso de la mezcla de reacción y el yoduro de litio está presente en una concentración que genera una concentración de ion yoduro del 5% en peso al 10% en peso de la mezcla de reacción. 14. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla de reacción comprende, como mínimo, 2.000 ppm de rodio. 15. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el estabilizador de sal metálica es una sal de rutenio presente en una relación molar entre rutenio y rodio en la mezcla de reacción de 0,5:1 a 10:1. 8 E06734757 02-11-2011   16. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el estabilizador de sal metálica es una sal de estaño presente en una relación molar entre estaño y rodio en la mezcla de reacción de 0,5:1 a 10:1. 17. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el estabilizador de sal metálica es una sal de rutenio presente en una relación molar entre rutenio y rodio en la mezcla de reacción de 1:1 a 5:1. 18. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el estabilizador de sal metálica es una sal de estaño presente en una relación molar entre estaño y rodio en la mezcla de reacción de 1:1 a 5:1. 9 E06734757 02-11-2011   E06734757 02-11-2011   11 E06734757 02-11-2011