Proceso para la carbonilación de dimetil éter.

Un proceso para la producción de acetato de metilo proceso que comprende la carbonilación de un suministro de dimetil éter con monóxido de carbono bajo condiciones sustancialmente anhidras,

en la presencia de un catalizador de zeolita efectivo para dicha carbonilación, en donde dicha carbonilación se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 240°C a 350°C y en la presencia de hidrógeno.

Proceso para la carbonilación de dimetil éter

Esta invención se relaciona con un proceso para preparar acetato de metilo haciendo reaccionar dimetil éter con monóxido de carbono en la presencia de un catalizador de zeolita.

El acetato de metilo se utiliza industrialmente en procesos petroquímicos, particularmente como materia prima para la producción de ácido acético y/o anhídrido acético.

La producción comercial de ácido acético es operada como un proceso homogéneo fase líquida en el cual la reacción de carbonilación si es catalizada por un metal noble del Grupo VIII tal como rodio o iridio y un yoduro de alquilo tal como yoduro de metilo. Las principales desventajas de este proceso son el uso de yoduro el cual puede llevar a problemas de corrosión y las dificultades asociadas con la separación de los productos y componentes del catalizador desde una fase sencilla. Ambas desventajas podrían ser superadas si pudiera desarrollarse un proceso en fase gaseoso hetereogénea utilizando un catalizador sólido libre de yoduro.

La EP-A-596 632 describe un proceso en fase de vapor para la carbonilación de metanol para producir ácido acético en la presencia de un catalizador de mordenita modificado a altas temperaturas y presiones.

La WO 01/07393 describe un proceso para la conversión catalítica de una materia prima que comprende monóxido de carbono e hidrógeno para producir al menos uno de un alcohol, éter y mezclas de los mismos y haciendo reaccionar monóxido de carbono con él al menos uno de un alcohol, éter y mezclas de los mismos en la presencia de un catalizador seleccionado de superácidos sólidos, heteropoliácidos, arcillas, zeolitas y tamices moleculares en ausencia de un promotor de haluros, bajo condiciones de temperatura y presión suficientes para producir al menos uno de un éster, ácido, anhídrido de ácido y mezclas de los mismos. Sin embargo, el uso de zeolitas para catalizar la reacción de carbonilación no está ejemplificado.

La WO 2005/105720 describe un proceso para la producción de un ácido carboxílico y/o un éster o anhídrido del mismo carbonilando un alcohol alifático o un derivado reactivo del mismo con monóxido de carbono en ausencia sustancial de halógenos en la presencia de un catalizador de mordenita modificado a una temperatura en el rango de 250 – 600°C y una presión en el rango de 10 a 200 bar. El uso de dimetil éter como materia prima no está ejemplificado.

La WO 2006/121778 describe un proceso para la producción de un éster de alquilo inferior de un ácido carboxílico alifático inferior por carbonilación bajo condiciones sustancialmente anhidras de un éter de alquilo inferior con monóxido de carbono en la presencia de un catalizador de mordenita o ferrierita. De acuerdo con esta solicitud de patente, el proceso de carbonilación se ejecuta a temperaturas de o por debajo de 250°C, y preferiblemente desde 150 hasta aproximadamente 180°C para minimizar la formación de subproductos.

A la vista de la técnica anterior arriba mencionada, se mantiene la necesidad de un proceso en fase gaseosa hetereogénea para la producción de acetato de metilo a partir de dimetil éter bajo condiciones sustancialmente anhidras utilizando un catalizador de zeolita el cual es superior a los otros procesos utilizando reactivos carbonilatables como materia prima.

Se ha encontrado ahora que si el proceso de carbonilación se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 240°C a 350°C y en la presencia de hidrógeno pueden alcanzarse entonces productividad y/o estabilidad del catalizador mejoradas. El impacto del hidrógeno sobre la productividad y/o estabilidad del catalizador en el rango de 240°C a 350°C puede potenciarse adicionalmente mediante la presencia de uno o más metales promotores sobre la zeolita.

De acuerdo con lo anterior, la presente invención provee un proceso para la producción de acetato de metilo, proceso que comprende la carbonilación de una materia prima de dimetil éter con monóxido de carbono bajo condiciones sustancialmente anhidras, en la presencia de un catalizador de zeolita efectivo para dicha carbonilación, en donde dicha carbonilación se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 240°C a 350°C en la presencia de hidrógeno.

La presente invención resuelve el problema definido anteriormente operando el proceso a alta temperatura y en la presencia de hidrógeno para dar buenas productividades al producto de acetato de metilo. El hallazgo de que esto puede lograrse utilizando hidrógeno a altas temperaturas es sorprendente porque a partir del trabajo descrito en WO 2006/121778 mencionado anteriormente, se esperaría que la presencia de hidrógeno no tendría ninguno o tendría muy poco efecto sobre la rata de formación de acetato de metilo en un proceso de carbonilación de dimetil éter catalizado con zeolita.

El dimetil éter utilizado como materia prima en el proceso de la presente invención puede ser dimetil éter sustancialmente puro. En la práctica comercial, el dimetil éter se produce mediante la conversión catalítica de gas de síntesis (mezclas de hidrógeno y monóxido de carbono) sobre catalizadores de síntesis de metanol y deshidratación de metanol. Esta conversión catalítica da como resultado un producto que es predominantemente dimetil éter pero también puede contener algo de metanol. En el proceso dela presente invención la materia prima de dimetil éter puede comprender pequeñas cantidades de metanol dado que la cantidad de metanol presente en la materia prima no es tan grande que inhiba la carbonilación del dimetil éter al producto de acetato de metilo. Se ha encontrado que 5% en peso o menos, tal como 1% en peso o menos de metanol puede ser tolerado en la materia prima de dimetil éter.

De forma adecuada, el dimetil éter está presente en la materia prima a una concentración en el rango de 0.1 a 20% molar, tal como 1.5% molar a 20% molar o 1.5% molar a 10% molar, por ejemplo 1.5% molar a 5% molar, con base en la materia prima total (incluyendo reciclados) .

El monóxido de carbono puede ser monóxido de carbono sustancialmente puro, por ejemplo, monóxido de carbono típicamente suministrado por proveedores de gases industriales, o puede contener impurezas que no interfieren con la conversión del dimetil éter a acetato de metilo, tal como nitrógeno, helio, argón, metano y/o dióxido de carbono.

El proceso de la presente invención se lleva a cabo en la presencia de hidrógeno. El hidrógeno puede ser suministrado como una corriente separada al reactor de carbonilación o puede ser suministrado en combinación con, por ejemplo, monóxido de carbono. Mezclas de hidrógeno y monóxido de carbono son producidas comercialmente mediante la reforma en vapor de hidrocarburos y por la oxidación parcial de hidrocarburos. Tales mezclas son denominadas comúnmente como gas de síntesis. El gas de síntesis comprende principalmente monóxido de carbono e hidrógeno pero también puede contener cantidades más pequeñas de dióxido de carbono.

De manera adecuada, la relación molar del monóxido de carbono:hidrógeno puede estar en el rango de 1:3 a 15:1, tal como 1:1 a 10:1, por ejemplo 1:1 a 4:1.

La relación molar de monóxido de carbono a dimetil éter esta de manera adecuada en el rango de 1:1 a 99:1, tal como 2:1 a 60:1.

El catalizador de zeolita puede ser cualquier zeolita que sea efectiva para catalizar la carbonilación de dimetil éter con monóxido de carbono para producir acetato de metilo.

Las zeolitas están disponibles a partir de fuentes comerciales, generalmente en la forma de Na, NH4 o en la forma H de la zeolita. La forma NH4 puede ser convertida en el ácido (forma H) por técnicas conocidas, tales como calcinación a alta temperatura. La forma Na puede ser convertida en el ácido (forma H) convirtiéndola primero a una forma NH4 por intercambio iónico con sales de amonio tales como nitrato de amonio. Alternativamente, las zeolitas pueden ser sintetizadas utilizando técnicas conocidas.

Las zeolitas comprenden un sistema de canales que pueden ser interconectados con otro sistema de canales o cavidades tales como bolsillos laterales o jaulas. Las estructuras de anillo son generalmente anillos de 12 miembros, anillos de 10 miembros o anillos de 8 miembros. Una zeolita puede poseer anillos de diferentes tamaños. Las zeolitas para uso en la presente invención contienen preferiblemente al menos un canal que está definido por un anillo de 8 miembros. Lo más preferiblemente, el canal del anillo de 8 miembros esta interconectado con al menos un canal definido por un anillo con 10 y/o 12 miembros. El tamaño de ventana de los sistemas de canal debería ser tal que el reactivo dimetil éter y las moléculas... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la producción de acetato de metilo proceso que comprende la carbonilación de un suministro de dimetil éter con monóxido de carbono bajo condiciones sustancialmente anhidras, en la presencia de un catalizador de zeolita efectivo para dicha carbonilación, en donde dicha carbonilación se lleva a cabo a una temperatura en el rango de 240°C a 350°C y en la presencia de hidrógeno.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la temperatura está en el rango de 275 a 350°C.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o reivindicación 2 en donde la relación molar de monóxido de carbono:hidrógeno está en el rango de 1:3 a 15:1.

4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en donde el proceso se lleva a cabo a una presión parcial de hidrógeno en el rango de 0.1 a 50 barg.

5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 4 en donde el proceso lleva a cabo a una presión parcial de hidrógeno en el rango de 5 a 25 barg.

6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en donde el proceso lleva a cabo una presión total en el rango de 10 a 100 barg.

7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 6 en donde el proceso se lleva a cabo a una presión total en el rango de 30 a 80 barg.

8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en donde la zeolita es cargada con uno o más metales.

9. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en donde la zeolita contiene al menos un canal el cual está definido por un anillo de 8 miembros.

10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9 en donde la zeolita se selecciona del grupo consistente de mordenita, ferrierita, offretita y gmelinita.

11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 10 en donde la mordenita es mordenita H o experimenta intercambio de iones o de alguna otra manera es cargada con al menos un metal seleccionado del grupo consistente de cobre, níquel, iridio, plata, rodio, platino, paladio y cobalto.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 11 en donde el metal está presente en la mordenita a una carga en el rango de 50 a 120% molar con respecto al aluminio.

13. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 en donde al menos una parte del producto de acetato de metilo es hidrolizada a ácido acético.

14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la carbonilación se lleva a cabo en la presencia de una zeolita de mordenita a una temperatura en el rango de 275°C a 350°C, a una presión total en el rango de 30 a 80 barg y una relación molar de monóxido de carbono:hidrógeno de 1:1 a 4:1.

15. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la carbonilación se lleva a cabo en la presencia de una zeolita de mordenita a una temperatura en el rango de 275°C a 350°C, a una presión total en el rango de 30 a 80 barg y una presión parcial de hidrógeno en el rango de 5 a 25 barg.