Procedimiento para preparar ácido acético y derivados del mismo.

Un procedimiento para preparar ácido acético y/o un éster o anhídrido del mismo,

procedimiento que comprende poner en contacto metanol y/o un derivado reactivo del mismo seleccionado de acetato de metilo y éter dimetílico con monóxido de carbono sustancialmente en ausencia de los halógenos o derivados de los mismos y en presencia de un catalizador a una temperatura en el interva 5 lo de 250-600°C y a una presión en el intervalo de 10 a 200 bar, caracterizado porque el catalizador consiste esencialmente en mordenita que tiene, como elementos estructurales, silicio, aluminio y galio, y que se ha intercambiado iónicamente o cargado de otro modo con cobre.

Procedimiento para preparar acido acetico y derivados del mismo

La presente invencion se refiere a un procedimiento para preparar acido acetico y/o un ester o anhidrido del mismo al hacer reaccionar metanol o un derivado reactivo del mismo seleccionado de acetato de metilo y eter dimetilico con monoxido de carbono en presencia de un catalizador de mordenita cargado con metal.

La preparacion de acido acetico a partir de metanol y monoxido de carbono es un procedimiento de carbonilacion muy conocido y es uno que se lleva a cabo comercialmente. A escala comercial, la fabricacion de acido acetico puede realizarse como un procedimiento en fase liquida homogeneo en el que la reaccion de carbonilacion es catalizada por un complejo de rodio/yoduro soluble y un yoduro de alquilo tal como yoduro de metilo. Las principales desventajas de este pr ocedimiento son el uso de yoduro que puede conducir a problemas de c orrosion y las dificultades asociadas con la separacion de los productos y los componentes cataliticos de una sola fase. Ambas desventajas podrian vencerse si pudiera desarrollarse un procedimiento en fase gaseosa heterogeneo usando un catalizador solido libre de yoduro.

GB 1185453 divulga ciertos catalizadores multifasicos que comprenden un metal cataliticamente activo que incluye entre otras cosas cobre, rodio e iridio soportados sobre una amplia gama de materiales portadores que incluyen silices, aluminas, carbonos, zeolitas, arcillas y polimeros. Se cree que estos catalizadores multifasicos estan siendo utiles en la carbonilacion en fase gaseosa heterogenea de metanol en acido acetico en presencia de un promotor de haluro. Un procedimiento similar se divulga en GB 1277242, aunque ninguna patente ejemplifica el uso de zeolitas en tal procedimiento.

US 4612387 divulga un procedimiento para elaborar acidos y esteres monocarboxilicos que comprende poner en contacto monoxido de carbono con un alcohol monohidroxilado que tiene de 1 a 4 atomos de carbono en presencia de una zeolita de aluminosilicato cristalina que tiene una relacion de silice a alumina de al menos aproximadamente 6 y un indice de restriccion dentro del intervalo de 1 a 1 2 bajo una presion de al menos 1 atmosfera. Las zeolitas mas preferidas de acuerdo con esta definicion son ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-38 y ZSM-35, prefiriendose particularmente ZSM-5. Zeolitas de tipo mordenita, que tienen un indice de restriccion de 0, 4, se mencionan en el Ejemplo VI prueba 30, donde se mostraba que la forma hidrogenada no era cataliticamente eficaz. Las zeolitas preferidas estan preferiblemente modificadas para incorporar un metal del Grupo IB , IIB, IVB u VIII, de los que el mas preferido es el cobre.

J Catalysis, 71, 233-43 (1981) divulga el uso de espectroscopia fotoelectronica (ESCA) para determinar la actividad de un catalizador de mordenita de rodio y otros catalizadores de rodio soportados en la carbonilacion de metanol en acido acetico.

DE 3606169 divulga un procedimiento para la preparacion de acido acetico, acetato de metilo y/o eter dimetilico mediante la carbonilacion de metanol anhidro, acetato de metilo y/o eter dimetilico en presencia de zeolitas que contienen cobalto o zeolitas mezcladas con sales de cobalto. La carbonilacion se lleva a cabo opcionalmente en presencia de un haluro. Se divulga que las zeolitas preferidas son de tipo pentasilico cuyos tamafos de poro son intermedios entre los de la zeolita A por una parte y zeolitas X e Y por otra.

Chemistr y Letters pp 2047-2050 (1984) trata de la carbonilacion en fase de vapor de metanol en ausencia de un promotor halogenado. La Tabla 1 de este documento se refiere a tres ejemplos llevados a cabo a 200º C y 10 bar de presion en los que mordenita de hidrogeno y mordenita de cobre se usan como catalizadores. En los tres casos los rendimientos eran bajos con relacion a experimentos similares que emplean un catalizador basado en ZSM-5.

EP 0596632 A 1 divulga un procedimiento para la preparacion de un acido carboxilico alifatico al poner en contacto un alcohol o un derivado reactivo del mismo con monoxido de carbono, sustancialmente en ausencia de halogenos o un derivado de los mismos, en presencia de un catalizador que consiste esencialmente en una zeolita de mordenita que se ha intercambiado ionicamente o cargado con cobre, niquel, iridio, rodio o cobalto, caracterizado porque el procedimiento se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 300º a 600º C y a una presion en el intervalo de 15 a 200 bar.

Asi, sigue existiendo una necesidad de un procedimiento en fase gaseosa heterogeneo mejorado para preparar acido acetico y/o un ester o anhidrid o del mismo a partir de metanol y/o derivados reactivos del mism o seleccionados de acetato de metilo y eter dimetilico y monoxido de carbono usando un catalizador de zeolita cargado con metal y que se lleva a cabo en ausencia sustancial de halogenos o derivados de los mismos.

Se ha e ncontrado ahora que una zeolita de mordenita (denominada posteriormente en l a presente memoria mordenita) que se ha modificado para incluir metales ademas de silicio y aluminio en la estructura proporciona una selectividad para productos mejorada (para acido acetico o un ester o anhidrido del mismo) y/o estabilidad de

catalizador mejorada.

De acuerdo con esto, la presente invencion proporciona un procedimiento para preparar acido acetico y/o un ester o anhidrido del mismo que comprende poner en contacto metanol o un derivado reactivo del mismo seleccionado de acetato de metilo y eter dimetilico con monoxido de carbono sustancialmente en ausencia de los halogenos o derivados de los mismos yen presencia de un catalizador a una temperatura en el intervalo de 250-600º C ya una presion en el intervalo de 10 a 200 bar, caracterizado porque el catalizador consiste esencialmente en mordenita que tiene, como elementos estructurales, silicio, aluminio y galio y que se ha intercambiado ionicamente o cargado de otro modo con cobre.

El procedimiento de la presente invencion utiliza un catalizador de mordenita modificado a altas temperaturas y presiones para producir buenos rendimientos de acido acetico y/o un ester o anhidrido del mismo. Se ha encontrado sorprendentemente que pueden conseguirse selectividad para productos mejorada y estabilidad del catalizador aumentada al utilizar un a morde nita qu e se ha modifi cado me diante la adic ion de ga lio com o un elem ento estructural, en comparacion con una mordenita que tiene silicio y aluminio como los unicos elementos estructurales.

En el procedimiento de la presente invencion, metanol o un derivado reactivo del mismo seleccionado de acetato de metilo y eter dimetilico se carbonila con monoxido de carbono.

Derivados reactivos de metanol que pueden usarse como una alternativa a, o ademas de, metanol incluyen acetato de metilo y eter dimetilico. Tambien puede emplearse una mezcla de metanol y el derivado reactivo del mismo, por ejemplo una mezcla de metanol y acetato de metilo.

En una realizacion, en la que va a emplearse metanol, el metanol puede usarse como tal o puede generarse a partir de una fuente de monoxido de carbono e hidrogeno, tal como el gas de sintesis disponible comercialmente, en presencia de un catalizador de sintesis de alcohol adecuado. Catalizadores de sintesis de metanol adecuados se describen, por ejemplo, en WO 99/38836 y WO 01/07393. Un ejemplo especifico de un catalizador de sintesis de metanol adecuado es un catalizador de oxido de cobre/zinc con o sin un promotor de aluminio. La sintesis de metanol puede llevarse a cabo in situ o en un reactor separado del procedimiento de carbonilacion de la presente invencion.

El producto del procedimiento de carbonilacion puede ser acido acetico y tambien puede comprender acetato de metilo. El acetato de metilo puede convertirse en acido acetico mediante metodos conocidos.

El procedimiento puede llevarse a cabo en presencia o ausencia sustancial de agua. Cuando se usa un derivado reactivo tal como un ester o un eter como la alimentacion, tambien se alimenta agua a la reaccion, tal como en una relacion molar de agua: eter dimetilico de mas de 0 a menos de o igual a 1.

La pureza del monoxido de carbono usado no se considera especialmente critica aunque es deseable usar mezclas gaseosas en las q ue el m onoxido de c arbono se a e l c omponente pr incipal. Pu ede tolerars e l a presencia de pequefas cantidades de impurezas tales como nitrogeno y los gases nobles. Ademas, mezclas de monoxido de carbono e hidrogeno como las producidas mediante el reformado o la oxidacion parcial de hidrocarburos... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para preparar acido acetico y/o un ester o anhidrido del mismo, procedimiento que comprende poner en contacto metanol y/o un derivado reactivo del mismo seleccionado de acetato de metilo yeter dimetilico con monoxido de carbono sustancialmente en ausencia de los halogenos o derivados de los mismos y en presencia de un catalizador a una temperatura en el intervalo d.

25. 600º C y a una presion en el intervalo de 10 a 20 0 bar, caracterizado porque el catalizador consiste esencialmente en mordenita que tiene, como elementos estructurales, silicio, aluminio y galio, y que se ha intercambiado ionicamente o cargado de otro modo con cobre.

2. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la mordenita tiene una relacion de silice a alumina en el intervalo de 10:1 a 30:1.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que la relacion de silice a oxido de galio esta en el intervalo de 20:1 a 50:1.

4. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la mordenita tiene hasta 80º de sus sitios intercambiables intercambiados ionicamente con cobre.

5. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el q ue el catalizador tiene un contenido de metal de 0, 5 a 10º en peso basado en el peso total del catalizador.

6. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el catalizador se activa antes del uso.

7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que el catalizador se activa al poner en contacto el catalizador con nitrogeno, monoxido de carbono o hidrogeno fluyentes durante al menos una hora a temperatura elevada.

8. Un procedimiento de acuerdo con unacualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que monoxido de carbono y vapor de metanol se alimentan a traves de un lecho fijo o fluidizado del catalizador sustancialmente en ausencia de yoduro.

9. Un procedimiento de acuerdo conuna cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el queel metanol se genera a partir de una mezcla de monoxido de carbono e hidrogeno.

10. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el metanol se genera in situ.

11. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el q ue se emplea eter dimetilico como el derivado reactivo.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion11, en el q ue se emplea una mezcla de m etanol y eter dimetilico.

13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11y en el que se usa agua como una alimentacion al procedimiento.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 13, en el que la relacion molar de agua: eter dimetilico esta en el intervalo (de mas de 0) hasta menos de o igual a 1.

15. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el pro cedimiento se lleva a cabo en ausencia sustancial de agua.

16. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el procedimiento se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 250 a 400º C y a una presion en el intervalo de 10 a 150 bar.

17. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la relacion molar de monoxido de carbono a metanol esta en el intervalo de 1:1 a 30:1.

18. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la velocidad espacial horaria de liquido de metanol esta en el intervalo de 0, 5 a 2.