Proceso de carbonilación catalizado por mordenita soportada sobre óxidos inorgánicos.

Un proceso para la preparación de productos de acetato de metilo y/o ácido acético proceso que comprende poner en contacto un reactivo carbonilatable seleccionado de dimetil éter y metanol con monóxido de carbono en la presencia de un catalizador,

en donde el catalizador es una H-mordenita enlazada con un enlazante mesoporoso seleccionado de sílicas, alúminas, sílica - alúminas, silicatos de magnesio y silicatos de magnesio aluminio.

Proceso de carbonilación catalizado por mordenita soportada sobre óxidos inorgánicos Esta invención se relaciona con zeolitas de mordenita enlazadas y su uso como catalizadores en la carbonilación de un reactivo carbonilatable tal como dimetil éter y metanol.

La mordenita pertenece a la clase de materiales denominados como zeolitas. Las estructuras de un gran número de zeolitas, incluyendo la mordenita son bien conocidas y están definidas, por ejemplo, en The Atlas of ZeolitaFramework Types (C. Baerlocher, W. M. Meier, D. H. Olson, 5th ed. Elsevier, Ámsterdam, 2001) . La versión basada en la red (http://www.iza-structure.org/databases/) es un compendio de detalles topológicos y estructurales acerca de las zeolitas incluyendo la mordenita.

Las zeolitas en general se han utilizado para catalizar una variedad de diferentes procesos químicos incluyendo procesos de conversión de hidrocarburos y la carbonilación de alcoholes y éteres con monóxido de carbono para producir ácidos carboxílicos y/o ésteres.

Las mordenitas enlazadas con un material enlazante han demostrado ser adecuadas para uso como catalizadores en procesos de conversión de hidrocarburos tales como la transalquilación de hidrocarburos aromáticos, tal como se describen en US 6, 486, 372 y en la hidroruptura de materias primas de hidrocarburos de alto punto de ebullición, como se describe en WO 97/13826.

La US 4, 612, 387 divulga un método para hacer ácidos monocarboxílicos y ésteres que comprende poner en contacto monóxido de carbono y un alcohol monohídrico que contiene de 1 a 4 átomos de carbono en presencia de una zeolita de aluminosilicato cristalina que tiene una relación sílica : alúmina de al menos aproximadamente 6 y un índice constante dentro del rango aproximado de 1 a 12 bajo una presión de al menos una atmósfera.

La mordenita también ha sido divulgada como un catalizador en procesos de carbonilación en fase gaseosa empleando dimetil éter como reactivo carbonilatable. Por ejemplo, se describe en WO 2006/121778 un proceso para la producción de un éster de alquilo inferior de un ácido carboxílico alifático inferior carbonilando bajo condiciones sustancialmente anhidras un alquil éter inferior, tal como dimetil éter, con monóxido de carbono en presencia de un catalizador de mordenita o ferrierita. No hay divulgación en la WO 2006/121778 del uso de una mordenita que esté enlazada con un material enlazante.

Los materiales enlazantes de óxidos inorgánicos tales como alúminas, sílicas, sílica - alúminas, titanias y zirconias, se consideran generalmente como materiales inertes y por lo tanto debe esperarse que un volumen de catalizador enlazado con un material enlazante demostraría una actividad catalítica reducida en comparación con el mismo volumen de catalizador pero que no tiene material enlazante presente. Sorprendentemente, se ha encontrado ahora que un catalizador para la carbonilación de dimetil éter o metanol que contiene una mordenita en la forma ácida en composición con óxido inorgánico mesoporoso el cual sirve como enlazante da como resultado un rendimiento catalítico mejorado, principalmente en términos de actividad catalítica y/o selectividad en comparación con el rendimiento catalítico alcanzado utilizando la mordenita sin un material enlazante.

De acuerdo con lo anterior, la presente invención provee un proceso para la preparación de un producto de acetato de metilo y/o ácido acético proceso que comprende poner en contacto un reactivo carbonilatable seleccionado de dimetil éter y metanol con monóxido de carbono en la presencia de un catalizador, en donde el catalizador es Hmordenita enlazada con un enlazante mesoporoso seleccionado de sílicas, alúminas, sílica - alúminas, silicatos de magnesio y silicatos de magnesio aluminio.

El catalizador para uso en la presente invención comprende una zeolita de H-mordenita enlazada con un enlazante mesoporoso seleccionado de sílicas, alúminas, sílica - alúminas, silicatos de magnesio y silicatos de magnesio aluminio.

La H-mordenita (también conocida como la forma ácida o forma hidrogenada de mordenita) está disponible comercialmente. Otras formas de mordenita tales como la forma sódica o la forma amónica también están disponibles comercialmente. Las formas sódica y amónica de mordenita pueden convertirse en H-mordenita por técnicas bien conocidas. Por ejemplo, la forma amónica puede ser convertida en la forma H calcinando la forma amónica a alta temperatura. La forma sódica puede ser convertida en la forma H convirtiéndola primero a la forma amónica por intercambio iónico con sales de amonio tales como nitrato de amonio y luego calcinando la forma amónica a alta temperatura.

Típicamente, la mordenita tiene una relación sílica: alúmina en el rango de 10 a 100:1 y tales mordenitas son adecuadas para uso en la presente invención. Preferiblemente, sin embargo, la relación sílica: alúmina de una Hmordenita para uso en la presente invención están en el rango de 10 a 40:1, tal como 15 a 30 : 1.

Preferiblemente, el área superficial Brunauer-Emmett-Teller (BET) de la H-mordenita está en el rango de 100 a 500 m2/g según se mide por absorción de nitrógeno. La medición del área superficial BET está descrita por Charles N. Satterfield en Heterogeneous Catalysis in Practice, McGraw-Hill Book company, 1980 p. 100 – 106.

Para uso como catalizador en el proceso de la presente invención, una H-mordenita se enlaza con un enlazante mesoporoso seleccionado de sílicas, alúminas, sílica - alúminas, silicato de magnesio y silicatos de magnesio aluminio. La H-mordenita enlazada puede ser lograda combinando una H-mordenita con un enlazante o, alternativamente, la mordenita en su forma amónica puede ser combinada con un enlazante y se logra una Hmordenita enlazada calcinando la mezcla combinada de mordenita amónica/enlazante.

El enlazante mesoporoso para uso en la presente invención se selecciona de al menos un grupo de sílicas, alúminas, sílica - alúminas, silicatos de magnesio y silicatos de magnesio aluminio. Las alúminas o las sílica alúminas son particularmente útiles. Ejemplos de alúminas adecuadas incluyen alúmina tipo bohemita y gama alúmina. Cuando se utiliza una sílica - alúmina, su contenido de sílica está preferiblemente en el rango de 5 a 40% en peso, adecuadamente en el rango de 5 a 10% en peso. Preferiblemente, la sílica - alúmina es amoría.

Preferiblemente, el enlazante es un óxido inorgánico refractario de tal forma que el óxido inorgánico sea estable a alta temperatura y, en particular, sea estable a temperaturas que pueden ser empleadas en la calcinación del catalizador, tales como una temperatura de al menos 400°C, por ejemplo una temperatura en el rango de 400 a 550°C.

El aglomerante para uso en la presente invención es mesoporoso. Para los propósitos de esta invención, un mesoporo es un poro que tiene un diámetro en el rango de 2 a 50 nanómetros y la expresión “mesoporosidad” significa la suma del área superficial total de los mesoporos y el área superficial externa del aglomerante se mide por BET con nitrógeno. De manera adecuada, la mesoporosidad del enlazante está en el rango de 1 a 500 m2/g.

Preferiblemente, el enlazante tiene una baja microporosidad. Para los propósitos de la presente invención un microporo es un poro que tiene un diámetro de menos de 2 nanómetros y la expresión “microporosidad” significa el área superficial total de los microporos del enlazante medida por BET con nitrógeno. De manera adecuada, la microporosidad del material enlazante está en el rango de 1 a 100 m2/g, preferiblemente, en el rango de 1 a 10 m2/g.

La cantidad de enlazante que puede ser usada en el catalizador puede variar pero la cantidad es de manera adecuada aquella con la cual se alcanza una rata de carbonilación máxima en la reacción de carbonilación. De manera adecuada, el enlazante está presente en una cantidad en el rango de 10% a 80% en peso del catalizador, preferiblemente, en el rango de 20% a 60% en peso del catalizador o en el rango de 20% a 65% en peso del catalizador. En particular, el enlazante está presente en el catalizador, en una cantidad en el rango de 35 a 65% en peso de catalizador. De manera adecuada, cuando el enlazante es una alúmina, tal como alúmina bohemita, el enlazante está presente en el catalizador, en una cantidad en el rango de 35 a 65% en peso de catalizador.

Se ha encontrado que los enlazantes que contienen bajos niveles de impurezas metálicas tales como hierro y los metales del Grupo 1 y Grupo 2 de la Tabla Periódica de los Elementos, por ejemplo, sodio, potasio, calcio y magnesio son particularmente útiles en la presente invención.... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la preparación de productos de acetato de metilo y/o ácido acético proceso que comprende poner en contacto un reactivo carbonilatable seleccionado de dimetil éter y metanol con monóxido de carbono en la presencia de un catalizador, en donde el catalizador es una H-mordenita enlazada con un enlazante mesoporoso seleccionado de sílicas, alúminas, sílica - alúminas, silicatos de magnesio y silicatos de magnesio aluminio.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el enlazante es seleccionado de alúminas y sílica alúminas

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2 en donde la alúmina es una alúmina tipo bohemita.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2 en donde la sílica - alúmina tiene un contenido de sílica en el rango de 5 a 40%.

5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el enlazante tiene una mesoporosidad en el rango de 1 a 500 m2/g medido por nitrógeno BET.

6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el enlazante tiene una microporosidad en el rango de 1 a 100 m2/g medido por nitrógeno BET.

7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el enlazante contiene los metales del Grupo 1 y Grupo 2 de la Tabla Periódica de los Elementos y hierro en una cantidad total en el rango superior a 0 a 10% en peso.

8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el enlazante está presente en el catalizador en una cantidad en el rango de 10 a 80% en peso del catalizador.

9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la H-mordenita está enlazada con una alúmina en una cantidad de 35 a 65% en peso con base en el peso total de H-mordenita y enlazante.

10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la H-mordenita está enlazada con un enlazante de alúmina o sílica - alúmina que tiene una mesoporosidad en el rango de 50 a 500 m2/g, una microporosidad de menos de 10 m2/g y de 0 a 1% en peso en total de metales de Grupo 1, Grupo 2 y hierro y en donde el enlazante está presente en el catalizador en una cantidad de 10 a 80% en peso de catalizador.

11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 10 en donde el enlazante tiene de 0 a 0.2% en peso en total de hierro y los metales del Grupo 1 y Grupo 2 de la Tabla Periódica de los Elementos.

12. Un proceso de acuerdo una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el reactivo carbonilatable es dimetil éter.

13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 12 en donde el proceso es llevado a cabo como un proceso anhidro.

14. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, proceso en el cual hay también presente hidrógeno.

15. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el producto del proceso comprende acetato de metilo y al menos parte del producto de acetato de metilo es hidrolizado hasta ácido acético.