Proceso de carbonilación.

Un proceso para la producción de al menos un producto de carbonilación seleccionado entre ácido acético yacetato de metilo,

proceso que comprende la carbonilación de al menos un reactante que se puede carbonilarseleccionado entre metanol y sus derivados reactivos con monóxido de carbono en presencia de un catalizador, enel que dicho catalizador es una mordenita que se ha tratado con una solución básica acuosa que contiene al menosuno de iones aluminato o iones galato y tiene una relación molar de sílice: X2O3 (en la que X es Al y/o Ga) de almenos 12:1.

Proceso de carbonilación Esta invención se refiere a un proceso de carbonilación para la carbonilación de metanol y/o sus derivados reactivos con monóxido de carbono para producir ácido acético y/o acetato de metilo en presencia de un catalizador de mordenita que tiene una actividad catalítica de carbonilación mejorada.

Las zeolitas son estructuras cristalinas microporosas que se aplican de forma generalizada como catalizadores en las industrias químicas y del petróleo. El transporte de moléculas a través de microporos zeolíticos se produce por difusión y se cree que afecta a la velocidad de una reacción. No obstante, la red microporosa limita la difusión, impidiendo el acceso a los sitios activos y limitando la velocidad de reacción. La eficacia catalítica se ha intentado mejorar mediante la introducción de mesoporosidad en la estructura del microporo. Los mesoporos ofrecen un mejor acceso a los microporos aumentando así la velocidad de difusión y por tanto el rendimiento catalítico.

La extracción selectiva de silicio de la red de una zeolita, referido en la técnica como desilicación, ha demostrado ser un método eficaz para incrementar la mesoporosidad en zeolitas. La extracción de silicio de la red dará lugar a una reducción en la relación molar de sílice:alúmina en la zeolita resultante.

El incremento de la mesoporosidad de la mordenita por desilicación se describe, por ejemplo, en el documento WO 2008/147190. En el documento WO 2008/147190 se prepara una mordenita mesoporosa al someter una mordenita no desaluminizada que tiene una relación atómica de Si reticular a Al de al menos 15, a un tratamiento alcalino, tal como hidróxido sódico, con el fin de generar mesoporosidad mediante la retirada de silicio.

El documento de Estados Unidos 5.118.482 describe un proceso para la realuminación, reduciendo así su relación de sílice:alúmina en la que el contenido de aluminio reticular de una zeolita de red deficiente que contiene aluminio no reticular se incrementa al poner en contacto la zeolita con una solución básica acuosa a una temperatura superior a 25 °C aproximadamente.

Las zeolitas, tales como la mordenita se sabe que catalizan las reacciones de conversión de hidrocarburos tales como el craqueo y el hidrocraqueo. Por ejemplo, en el documento de Estados Unidos 3.374.182 se describe un método para el tratamiento de mordenitas con soluciones cáusticas acuosas para su utilización en reacciones de conversión hidrocatalíticas. De forma similar, el documento DE 4.116.630 describe un método para la inserción de elementos en aluminosilicatos cristalinos que se pueden utilizar para catalizar reacciones de conversión de hidrocarburos.

Los procesos de carbonilación para la producción de ácido acético y/o acetato de metilo por carbonilación de metanol y/o sus derivados reactivos con monóxido de carbono son conocidos. Dichos procesos normalmente emplean catalizadores metálicos del Grupo VIII, tal como rodio e iridio. También se sabe que las mordenitas catalizan reacciones de carbonilación. Por ejemplo, en el documento EP-A-1.985.362 se describe un proceso para la carbonilación de dimetiléter en presencia de un catalizador de mordenita. En el documento EP-A-1.985.362 se encuentra que se puede conseguir una mejora en la actividad catalítica al utilizar un catalizador de mordenita que se haya cargado con plata y/o cobre y también un bajo nivel de platino.

Así, se sabe cómo mejorar la actividad catalítica de carbonilación de la mordenita mediante la utilización de metales promotores. No obstante, el uso de metales caros no es deseable y de este modo existe la necesidad de encontrar métodos alternativos para mejorar la actividad catalítica de la mordenita en procesos de carbonilación, y en particular, para mejorar la actividad catalítica de la mordenita en la carbonilación de metanol y/o sus derivados reactivos para producir ácido acético y/o acetato de metilo.

Ahora se ha comprobado que la actividad catalítica de la mordenita en reacciones de carbonilación se puede mejorar al someter la mordenita a un tratamiento con una solución básica acuosa que contiene al menos uno de iones aluminato e iones galato.

Por consiguiente, la presente invención ofrece un proceso para la producción de al menos un producto de carbonilación seleccionado entre ácido acético y acetato de metilo, proceso que comprende la carbonilación de al menos un reactante que se puede carbonilar seleccionado entre metanol y sus derivados reactivos con monóxido de carbono en presencia de un catalizador, en el que dicho catalizador es una mordenita que se ha tratado con una solución básica acuosa que contiene al menos uno de iones aluminato e iones galato y tiene una relación de sílice:X2O3 (en la que X es Al y/o Ga) de al menos 12:1.

La mordenita para su utilización como catalizador en el proceso de carbonilación de la presente invención es una mordenita que se ha sometido a un tratamiento con una solución básica acuosa que contiene uno o más de iones aluminato e iones galato.

La estructura de la mordenita se define, por ejemplo, en The Atlas of Zeolite Framework Types (C. Baerlocher, W. M.Meier, D. H. Olson, 5th ed. Elsevier, Ámsterdam, 2001) . La versión web (http://www.iza-structure.org/databases/) es un compendio de detalles topológicos y estructurales acerca de las zeolitas, incluida la mordenita.

La mordenita es una zeolita de origen natural pero que se puede sintetizar y obtener por vía comercial. Las formas de mordenita disponibles en el mercado incluyen la forma sódica, la forma ácida y la forma amónica. La mordenita a tratar puede ser cualquier forma de mordenita, pero preferentemente es la forma H (forma ácida) o la forma amónica de la mordenita.

Se ha comprobado que al tratar mordenitas con una solución básica acuosa que contiene iones aluminato y/o galato se reduce la relación molar de sílice:X2O3 (en la que X es Al y/o Ga) de las mordenitas. De forma ventajosa, se ha comprobado que esta reducción en la relación de sílice:X2O3 da lugar a mordenitas que tienen una actividad catalítica de carbonilación significativamente superior en comparación con mordenitas equivalentes pero sin tratar. También se ha comprobado que la actividad catalítica de carbonilación de las mordenitas tratadas es superior a mordenitas que hayan sido tratadas con una solución básica acuosa en ausencia de iones aluminato y galato.

La mordenita a tratar con la solución básica acuosa que contiene iones aluminato y/o galato puede tener una relación de sílice:X2O3 de al menos 12:1, de forma conveniente en el intervalo de 12 a 250:1, por ejemplo, en el intervalo de 20 a 100:1, tal como en el intervalo de 25 a 60:1.

La solución básica acuosa empleada en este documento preferentemente está compuesta de un hidróxido de un metal alcalino, tal como hidróxido sódico o hidróxido de amonio, disuelto en agua. No obstante, se pueden emplear soluciones salinas de otros metales alcalinos, tales como soluciones de carbonato sódico siempre que el pH sea superior a 8.

La solución básica acuosa se puede generar al disolver una concentración suficiente de una base adecuada en agua para proporcionar un pH superior a 8. Por lo general, el pH de la solución es de 11 o superior, preferentemente, en el intervalo de 11 a 14.

Las concentraciones adecuadas de soluciones de hidróxido de un metal alcalino/hidróxido de amonio, tal como una solución de hidróxido sódico, están en el intervalo de 0, 01 M a 1, 0 M.

La mordenita también se trata con al menos uno de iones aluminato y galato. Por "iones aluminato" se entiende las especies iónicas monoméricas, Al (OH) 4 y por "iones galato" se entiende las especies iónicas monoméricas, Ga (OH) 4-.

La generación de iones aluminato y galato es conocida. Se puede utilizar cualquier fuente adecuada de aluminio y galio que sea soluble en la solución básica acuosa seleccionada y que genere iones aluminato y galato, respectivamente, en ella. Las fuentes adecuadas incluyen metales de aluminio y galio, compuestos que contienen aluminio y compuestos que contienen galio.

De manera conveniente, se pueden formar iones aluminato, por ejemplo, al disolver aluminio metálico y/o compuestos que contienen aluminio en un exceso de una solución acuosa de una base.

Los compuestos adecuados que contienen aluminio incluyen aluminatos de metales alcalinos, tales como aluminato sódico y sales de aluminio tales como sulfato de aluminio, nitrato de aluminio, hidróxido de aluminio y acetato de aluminio.

Los iones galato se pueden formar, por ejemplo, al disolver galio metálico y/o compuestos que contienen galio en un exceso de una solución acuosa de una base.

1. Un proceso para la producción de al menos un producto de carbonilación seleccionado entre ácido acético y acetato de metilo, proceso que comprende la carbonilación de al menos un reactante que se puede carbonilar seleccionado entre metanol y sus derivados reactivos con monóxido de carbono en presencia de un catalizador, en el que dicho catalizador es una mordenita que se ha tratado con una solución básica acuosa que contiene al menos uno de iones aluminato o iones galato y tiene una relación molar de sílice: X2O3 (en la que X es Al y/o Ga) de al menos 12:1.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mordenita tiene una relación molar de sílice: X2O3 en el intervalo de 12 a 250:1.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la solución básica acuosa tiene un pH en el intervalo de 11 a 14.

4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la solución básica acuosa es una solución acuosa de hidróxido sódico o de hidróxido de amonio.

5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la mordenita se ha tratado en un procedimiento de una sola etapa o de múltiples etapas.

6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el procedimiento de una sola etapa comprende el tratamiento de la mordenita con una única solución básica acuosa que contiene al menos uno de iones aluminato y galato obtenidos por generación de iones aluminato y/o galato in situ en una solución acuosa de una base.

7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el procedimiento de múltiples etapas comprende el tratamiento secuencial de la mordenita con soluciones acuosas separadas de (a) base y (b) iones aluminato y/o galato o una fuente de los mismos.

8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la mordenita se ha tratado con una solución básica acuosa que contiene iones galato.

9. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el catalizador es mordenita H.

10. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el catalizador se combina con un aglutinante que es un óxido inorgánico refractario seleccionado del grupo que consiste en al menos uno de sílice, alúmina, sílice-alúmina, silicato de magnesio y aluminosilicato de magnesio.

11. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el reactante que se puede carbonilar es un derivado reactivo que es dimetiléter.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el agua está presente en la alimentación del reactante que se puede carbonilar en una cantidad inferior al 2, 5% en peso con respecto a la cantidad de dimetiléter en la alimentación.

13. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el proceso se lleva a cabo en presencia de hidrógeno.

14. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el producto de carbonilación es acetato de metilo y al menos una parte del acetato de metilo se hidroliza a ácido acético.

15. Uso de un catalizador que es una mordenita que tiene una relación molar de sílice: X2O3 de al menos 12:1, mordenita que se ha tratado con una solución básica acuosa que contiene al menos uno de iones aluminato y galato para proporcionar una actividad catalítica mejorada en un proceso para la producción de al menos un producto de carbonilación seleccionado entre ácido acético y acetato de metilo, proceso que comprende la carbonilación de al menos un reactante que se puede carbonilar seleccionado entre metanol y sus derivados reactivos con monóxido de carbono.