Procedimiento para la producción de productos de carbonilación.

Procedimiento de carbonilación para la producción de un producto de carbonilación mediante contacto demonóxido de carbono con una alimentación que comprende un alcohol y/o un derivado reactivo del mismo en fasevapor empleando un catalizador de heteropoliácido heterogéneo que comprende uno o más cationes metálicosseleccionados entre Cu,

Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd y Pt, caracterizado porque también está presente en laalimentación al menos 0,5% en peso de agua.

Procedimiento para la producción de productos de carbonilación La presente invención se refiere en general a la producción de un producto de carbonilación mediante la carbonilación de un alcohol y/o un derivado reactivo del mismo y, en particular, a la producción de un producto de carbonilación, mediante la carbonilación en fase vapor de un alcohol y/o un derivado reactivo del mismo en presencia de agua y de un catalizador de carbonilación heterogéneo.

El ácido acético se puede producir mediante la carbonilación catalizada con rodio, promovida con yoduro, de metanol en un medio de reacción en fase líquida homogénea, tal como se describe, por ejemplo, en US 3.769.329. La carbonilación en fase líquida, catalizada con rodio y promovida con yoduro, de metanol es un procedimiento bien conocido y se lleva a cabo a escala comercial. También se ha reconocido la conveniencia de utilizar catalizadores de carbonilación heterogéneos con el fin de facilitar la separación de producto del catalizador. Los catalizadores de carbonilación heterogéneos y su uso se describen en diversas publicaciones de patentes incluyendo, por ejemplo, WO 98/57918, EP 0885870 A1 y EP 0353722 A2.

La WO 98/57918 describe un procedimiento para la producción de un ácido carboxílico mediante la carbonilación de un alcohol y/o un derivado reactivo del mismo en fase líquida sobre un catalizador de carbonilación heterogéneo que comprende una especie de metal noble del grupo VIII sobre una resina polimérica que tiene grupos funcionales seleccionados entre heterociclos que contienen nitrógeno. El hidrógeno se añade a la carbonilación para reducir la lixiviación de la especie catalítica activa desde el material de soporte durante la carbonilación.

La EP 0885870 A1 describe un procedimiento para la producción de ácido carboxílico y/o anhídridos de ácidos carboxílicos que comprende poner en contacto un alcohol y/o un éster de ácido carboxílico, opcionalmente agua, un primer haluro de hidrocarbilo y/o un éter hidrocarbílico reactante y un segundo promotor de haluro de hidrocarbilo, con monóxido de carbono en presencia de un catalizador que comprende una resina conteniendo imidazol insoluble que soporta a una especie de metal del grupo VIII. El procedimiento puede ser efectuado en fase líquida o en fase vapor.

La EP 0353722 A2 describe un procedimiento para la carbonilación en fase vapor de uno o más alcoholes, éteres o éter alcoholes a ésteres y, opcionalmente, a ácidos carboxílicos sobre un catalizador sólido que comprende un anión de polioxometalato en donde el metal es al menos uno tomado del grupo V y del grupo VI de la Tabla Periódica, tal como Mo, W, V, Nb, Cr y Ta, complejado con al menos un catión del grupo VIIIA, tal como Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd y Pt.

La US 6.127.432 describe procedimientos para la conversión de un material de alimentación que comprende monóxido de carbono e hidrógeno a una corriente producto que comprende al menos uno de un éster, ácido, anhídrido de ácido y mezclas de los mismos. La US 6.127.432 también describe un procedimiento para convertir un alcohol, éter y/o éter alcohol a productos oxigenados tales como ésteres, ácidos, anhídridos de ácidos y mezclas de los mismos, cuyo procedimiento puede ser efectuado en fase vapor sobre un catalizador de carbonilación de alcohol heterogéneo seleccionado entre un superácido sólido, arcilla, zeolita o tamiz molecular. Los catalizadores de carbonilación alcohólicos incluyen heteropoliácidos que comprenden un anión de polioxometanato en donde un metal, o mezcla de metales, seleccionados de los grupos 4, 5, 6 y 7 está complejado con un catión de un miembro del grupo 7, 8, 9, 10 y/o 11 de metales, tales como Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd y Pt. Un heteropoliácido preferido comprende MW12PO40, en donde M es Ir, Ru, Rh, Pd y combinaciones de los mismos. La US 6.127.432 establece que la estabilidad del catalizador de carbonilación alcohólico heterogéneo se mejora mediante el uso de hidrógeno o de un material de alimentación que contiene hidrógeno en el procedimiento de carbonilación.

La entidad solicitante ha encontrado ahora que la adición de agua a la alimentación en un procedimiento de carbonilación heterogéneo en fase vapor empleando un catalizador de heteropoliácido que comprende uno o más cationes metálicos proporciona una actividad catalítica mejorada.

En consecuencia, la presente invención proporciona un procedimiento de carbonilación para la producción de un producto de carbonilación mediante contacto de monóxido de carbono con una alimentación que comprende un alcohol y/o un derivado reactivo del mismo en fase vapor empleando un catalizador de heteropoliácido heterogéneo que comprende uno o más cationes metálicos seleccionados entre Cu, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd y Pt, caracterizado porque también está presente en la alimentación al menos 0, 5% en peso de agua.

La presente invención también proporciona el uso de agua en una concentración de al menos 0, 5% en peso en la alimentación a un procedimiento de carbonilación para incrementar la actividad de un catalizador de heteropoliácido heterogéneo que comprende uno o más cationes metálicos seleccionados entre Cu, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd y Pt en la producción de un producto de carbonilación mediante contacto de monóxido de carbono con un alcohol y/o derivado reactivo del mismo en fase vapor sobre dicho catalizador.

El agua puede ser agua nueva y/o agua reciclada.

Con preferencia, el agua (agua nueva y/o de reciclo) en la alimentación al procedimiento de carbonilación está presente en una concentración de al menos 1% en peso, tal como al menos 2% en peso. Más preferentemente, el agua en la alimentación al procedimiento de carbonilación está presente en una concentración de al menos 5% en peso.

Con preferencia, el agua (nueva y/o de reciclo) en la alimentación al procedimiento de carbonilación está presente en una concentración de hasta 20% en peso de agua, tal como hasta 15% en peso de agua. Con suma preferencia, el agua en la alimentación al procedimiento de carbonilación está presente en una concentración de 5 a 15% en peso.

Por “catalizador de heteropoliácido que comprende uno o más cationes metálicos seleccionados entre Cu, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd y Pt”, tal como aquí se emplea, se quiere dar a entender un heteropoliácido con uno o más de los iones hidrógeno del heteropoliácido libres que han sido sustituidos por al menos uno de los cationes descritos (de aquí en adelante un heteropoliácido sustituido) . Además de uno o más cationes metálicos seleccionados entre Cu, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd y Pt, el heteropoliácido puede comprender otros cationes, tales como iones hidrógeno “residuales” y/o cationes de metales alcalinos seleccionados entre Li, Na, Rb y Cs.

Normalmente, el anión del heteropoliácido comprende 2-18 átomos de metales polivalentes enlazados a oxígeno, que son conocidos en la técnica como átomos periféricos. Estos átomos periféricos rodean a uno o más átomos centrales de manera simétrica. Los átomos periféricos son normalmente uno o más de molibdeno, tungsteno, vanadio, niobio, cromo y tántalo, pero pueden ser o pueden incluir otros metales. Los átomos centrales son normalmente silicio o fósforo pero pueden comprender cualquiera de una amplia variedad de átomos de los grupos I-VIII de la Tabla Periódica de los Elementos. Estos incluyen, por ejemplo, iones cúpricos; iones divalentes de berilio, zinc, cobalto o níquel; iones divalentes de boro, aluminio, galio, hierro, cerio, arsénico, antimonio, fósforo, bismuto, cromo o rodio; iones tetravalentes de silicio, germanio, estaño, titanio, zirconio, vanadio, azufre, teluro, manganeso, níquel, platino, torio, hafnio, cerio y otros iones de tierras raras; iones pentavalentes de fósforo, arsénico, vanadio, antimonio; iones hexavalentes de teluro; e iones heptavalentes de yodo. Dichos heteropoliácidos son conocidos también como “polioxoaniones”, “polioxometalatos” o “racimos de óxidos metálicos”. Las estructuras de algunos de los aniones bien conocidos son nombradas de acuerdo con el nombre de los investigadores originales en este campo, tales como, por ejemplo, las estructuras conocidas como estructuras de Keggin, Wells-Dawson y AndersonEvans-Perloff.

Los heteropoliácidos preferidos a utilizar en el procedimiento de acuerdo con la presente invención comprenden uno o más de molibdeno, tungsteno, vanadio, niobio, cromo y tántalo como los átomos periféricos y silicio o fósforo como los átomos centrales.

Normalmente, el heteropoliácido sustituido comprenderá de 1 a 6% en peso del catión... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de carbonilación para la producción de un producto de carbonilación mediante contacto de monóxido de carbono con una alimentación que comprende un alcohol y/o un derivado reactivo del mismo en fase vapor empleando un catalizador de heteropoliácido heterogéneo que comprende uno o más cationes metálicos seleccionados entre Cu, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd y Pt, caracterizado porque también está presente en la alimentación al menos 0, 5% en peso de agua.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde la alimentación comprende al menos 1% en peso de agua.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde la alimentación comprende hasta 20% en peso de agua.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la alimentación comprende de 5 a 15% en peso de agua.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el agua de la alimentación es agua nueva y/o agua de reciclo.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el heteropoliácido comprende de 1 a 6% en peso de uno o más cationes metálicos.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el catalizador de heteropoliácido comprende un catión metálico seleccionado entre rodio, iridio y cobre.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en donde el catión metálico es rodio.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el heteropoliácido comprende un átomo periférico seleccionado del grupo consistente en molibdeno, tungsteno, vanadio, niobio, cromo y tántalo y un átomo central seleccionado entre silicio y fósforo.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el heteropoliácido se elige del grupo consistente en ácidos silicotúngsticos, ácidos silicomolíbdicos, ácido fosfotúngsticos y ácidos fosfomolíbdicos sustituidos.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el heteropoliácido comprende uno

o más cationes adicionales seleccionados entre iones hidrógeno residuales y cationes de metales alcalinos.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el catalizador de heteropoliácido está soportado sobre un soporte.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en donde el soporte se elige entre un soporte oxídico y un soporte no oxídico.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en donde el soporte oxídico se elige del grupo consistente en sílice, alúmina, sílice-alúminas, zeolitas, arcillas, tierras de diatomeas y titania.

15. Procedimiento según la reivindicación 13, en donde el soporte no oxídico se elige del grupo consistente en carburo de silicio, carbones y polímeros orgánicos.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en donde el heteropoliácido comprende de 20 a 70% en peso basado en el peso total de heteropoliácido y soporte.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el alcohol es un alcohol alifático C1 a C12.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, en donde el alcohol se elige entre metanol, etanol, propanol, isopropanol, los butanoles, los pentanoles y los hexanoles.

19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el derivado reactivo del alcohol se elige entre al menos uno de un dialquiléter, un éster del alcohol y un haluro de alquilo.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, en donde el derivado reactivo se elige entre al menos uno de acetato de metilo, dimetiléter y yoduro de metilo.

21. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la alimentación comprende un alcohol y un derivado reactivo del mismo.

22. Procedimiento según la reivindicación 21, en donde el derivado reactivo es un éter o un éster del alcohol.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, en donde el éter y/o el éster está presente en una cantidad que va hasta una cantidad equimolar con respecto a la cantidad de agua en la alimentación.

24. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el producto de carbonilación se elige entre al menos uno de un ácido carboxílico y un éster de ácido carboxílico.

25. Procedimiento según la reivindicación 24, en donde el producto de carbonilación se elige entre al menos uno de ácido acético y acetato de metilo.

26. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la relación molar de monóxido de carbono a alcohol es del orden de 5:1 a 15:1.

27. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la alimentación también comprende hidrógeno.

28. Procedimiento según la reivindicación 27, en donde la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono es del orden de 1:20 a 20:1.

29. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el monóxido de carbono se emplea en forma de gas de síntesis.

30. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el procedimiento se efectúa a una temperatura del orden de 100 a 300º C.

31. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el procedimiento se efectúa a una presión del orden de 1 a 100 bares manométricos.

32. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la velocidad espacial horaria de gas es del orden de 100 a 10.000 h-1.

33. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el procedimiento se efectúa como un procedimiento continuo.