PROCESO DE CARBONILACIÓN CON REGENERACIÓN IN SITU DE UN CATALIZADOR DE MODERNITA.

Proceso de carbonilación con regeneración in situ de un catalizador de mordenita Esta invención se relaciona con un proceso de carbonilación en el cual se regenera un catalizador de zeolita in situ, y, en particular con la regeneración in situ de mordenita en la carbonilación de metanol, dimetil éter y/o carbonato de dimetilo. Se sabe que zeolitas, tales como la mordenita y la ferrierita, son adecuadas para uso como catalizadores para la carbonilación de materias primas tales como metanol, dimetil éter y carbonato de dimetilo para producir los productos de carbonilación acetato de metilo y/o ácido acético. EP-A-0 596 632 describe un proceso en fase de vapor para la carbonilación de metanol para producir ácido acético en presencia de un catalizador modificado de mordenita a altas temperaturas y presiones. WO 2005/105720 describe un proceso para la producción de un ácido carboxílico y/o un éster o anhídrido del mismo por medio de carbonilación en un alcohol alifático o un derivado reactivo del mismo con monóxido de carbono sustancialmente en ausencia de halógenos en presencia de un catalizador modificado de mordenita a una temperatura en el rango de 250 a 600 °C y a una presión en el rango de 10 a 200 bar. WO 2006/121778 describe un proceso para la producción de un éster de alquilo inferior de un ácido carboxílico alifático inferior por medio de carbonilación bajo condiciones sustancialmente anhidras de un éter de alquilo inferior con monóxido de carbono en presencia de un catalizador de mordenita o de ferrierita. US 4.612.387 describe un método para elaborar 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 cristalina de aluminosilicato que tiene una relación de sílica con respecto a alúmina aproximadamente al menos de 6 y un índice de constreñimiento dentro de un rango aproximadamente de 1 a 12 bajo una presión de al menos una atmósfera. Heterogeneous catalysts for the direct, halide-free carbonilación de metanol por Ellis et al, Studies in Surface Science and Catalysis, Vol. 111, páginas 771 - 779, 1996, describe la preparación, desempeño y caracterización física del catalizador de mordenita de Cu comparado con mordenita de H. Sin embargo, aunque la mordenita es un catalizador altamente efectivo de carbonilación, se ha encontrado que experimenta desactivación con el tiempo durante la reacción de carbonilación. Sin querer ceñirse a ninguna teoría particular, se cree que la pérdida de actividad y/o de selectividad es al menos parcialmente debida a la formación de depósitos hidrocarbonados (coque) que evita el acceso a los sitios catalíticamente activos de la zeolita. Por lo tanto, subsiste la necesidad por un método para tratar un catalizador desactivado de la zeolita mordenita, in situ, con el propósito de restablecer al menos parcialmente la actividad mientras mantiene la selectividad por productos acetilos. Se ha encontrado ahora que la actividad del catalizador puede ser al menos parcialmente restablecida mientras se mantiene la selectividad por los productos acetilos deseados por medio del tratamiento de un catalizador desactivado de la zeolita mordenita con un gas que contiene oxígeno molecular a bajas temperaturas. Por lo tanto, la presente invención proporciona un proceso para la producción de al menos uno entre acetato de metilo y ácido acético por medio de la carbonilación en un reactor de un reactivo que puede experimentar carbonilación seleccionado de entre metanol, dimetil éter y carbonato de dimetilo con monóxido de carbono en presencia de un catalizador de la zeolita mordenita en cuyo proceso se regenera el catalizador in situ por medio del contacto del catalizador con un gas de regeneración que comprende un gas que contiene oxígeno molecular y un diluyente inerte a una presión total en el rango de 1 a 100 bar y en donde la presión parcial del gas que contiene oxígeno molecular es tal que la temperatura del catalizador se mantiene en el rango de 225 a 325 °C. La zeolita que es regenerada en el proceso de carbonilación de la presente invención es mordenita. Se sabe que la mordenita cataliza la carbonilación del metanol, dimetil éter o carbonato de dimetilo con monóxido de carbono para producir al menos uno entre acetato de metilo y ácido acético. Los detalles estructurales y topológicos de la mordenita son bien conocidos y están detallados, por ejemplo, en el Atlas de Zeolite Framework Types (C. Baerlocher, W. M. Meier, D. H. Olson, 5th ed. Elsevier, Amsterdam, 2001) y su versión en la red en (http://www.izastructure.org/databases/). Estos compendios proporcionan información estructural sobre todos los tipos de estructura de la zeolita que han sido aprobados por la Structure Commission of the International Zeolite Association. La mordenita en la forma hidrogenada tiene canales elípticos de 6,5 x 7,0 Angstroms (anillos de 12 miembros con aberturas de ventana que corren en la dirección cristalográfica c). También tiene un sistema de canales más pequeños que corren en forma perpendicular a los canales del anillo de 12 miembros (y que corren en la dirección b). Estos canales pequeños consisten de canales de 3,4 x 4,8 Angstroms que tienen ventanas de anillo de 8 miembros de estas dimensiones. La estructura de la mordenita también posee una ramificación tipo Y en zigzag de la estructura del poro debida a anillos retorcidos de 8 miembros (en la dirección cristalográfica c) lo que resulta en una ventana distorsionada a cada lado de la ramificación tipo Y de 2,6 x 5,7 Angstroms. 2   Preferiblemente, la mordenita para uso en la presente invención tiene una relación molar sílice : X2O3 de al menos 5, por ejemplo, de 5 a 90 : 1, en donde X se selecciona de entre aluminio, boro, hierro, galio y mezclas de los mismos. Generalmente, X será aluminio excepto donde los átomos de aluminio de la estructura han sido reemplazados por uno o más entre boro, hierro y galio. Típicamente, la zeolita mordenita tendrá una relación molar sílice : alúmina en el rango de 6 a 90: 1, tal como de 10 a 40 : 1. La mordenita se encuentra disponible a partir de fuentes comerciales, generalmente en la forma de mordenita de Na, de NH4 o de H. La forma de la mordenita de NH4 puede ser convertida a la forma ácida (forma H) por medio de técnicas conocidas, tales como calcinación a alta temperatura. La forma de Na de la mordenita puede ser convertida a la forma ácida (forma H) convirtiéndola primero a una forma de NH4 por medio de intercambio iónico con sales de amonio tales como nitrato de amonio. Alternativamente, la mordenita puede ser sintetizada utilizando técnicas conocidas. Para uso como catalizador en un proceso de carbonilación para producir acetato de metilo y/o ácido acético, la mordenita puede ser empleada en la forma ácida (forma H) o puede ser opcionalmente experimentar intercambio iónico o bien cargada con uno o más metales tales como cobre, plata, oro, níquel, iridio, rodio, platino, paladio o cobalto, preferiblemente, al menos cobre y plata. La carga de metal sobre la mordenita puede ser expresada en términos de la carga fraccionada del metal como átomos gramo de metal por átomo gramo de aluminio en la mordenita. La carga de metal puede también ser expresada como una carga en porcentaje en moles con relación al aluminio en la mordenita a través de la relación: % en moles de metal = (átomos gramo del Metal / átomos gramo de aluminio) x 100 Por lo tanto, por ejemplo, una carga de 0,55 átomos gramo de cobre por aluminio en la mordenita es igual a 55% en moles de carga de cobre con relación al aluminio en la mordenita. Adecuadamente, la carga de metal puede estar en el rango de 1 a 200% en moles con relación al aluminio, por ejemplo, 5 a 120% en moles, tal como 5 a 110% en moles. En el proceso de la presente invención, el catalizador de mordenita es puesto en contacto con un gas de regeneración que comprende un gas que contiene oxígeno molecular y un diluyente inerte. El gas que contiene oxígeno molecular puede ser oxígeno molecular, airee o un gas más rico o más pobre en oxígeno molecular que el aire. El gas que contiene oxígeno molecular se utiliza en forma diluida diluyendo con cualquier diluyente inerte adecuado, por ejemplo nitrógeno, helio, argón, dióxido de carbono o una mezcla de los mismos, tal como una mezcla de nitrógeno y helio o una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono. Adecuadamente, el gas de regeneración puede contener oxígeno y un diluyente inerte seleccionado de entre nitrógeno, dióxido de carbono y mezclas de los mismos. Alternativamente, el gas de regeneración puede contener airee y un diluyente inerte seleccionado de entre nitrógeno, dióxido de carbono y mezclas de los mismos. Se pone en contacto el catalizador con una premezcla alimentada... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la producción de al menos uno entre acetato de metilo y ácido acético por medio de la carbonilación en un reactor de un reactivo que puede ser carbonilado seleccionado de entre metanol, dimetil éter y carbonato de dimetilo con monóxido de carbono e hidrógeno en presencia de un catalizador de la zeolita mordenita en cuyo proceso se regenera el catalizador in situ poniendo en contacto al catalizador con un gas de regeneración que comprende un gas que contiene oxígeno molecular y un diluyente inerte a una presión total en el rango de 1 a 100 bar y en donde la presión parcial del gas que contiene oxígeno molecular es tal que la temperatura del catalizador se mantiene dentro del rango de 225 a 325 °C. 2. Un proceso de acuerdo a la reivindicación 1 en el cual se regenera el catalizador en una primera regeneración y en al menos una regeneración posterior. 3. Un proceso de acuerdo a la reivindicación 2 en donde se regenera el catalizador en una primera regeneración y hasta en cuatro regeneraciones sucesivas. 4. Un proceso de acuerdo a la reivindicación 2 o la reivindicación 3 en donde al menos se lleva a cabo una regeneración posterior a una diferente temperatura del catalizador y/o una diferente presión parcial del gas que contiene oxígeno molecular con respecto a la primera regeneración y de tal manera que la temperatura del catalizador se mantiene dentro del rango de 225 a 325 °C. 5. Un proceso de acuerdo a la reivindicación 1 en donde durante el transcurso de una regeneración al menos uno entre la temperatura del catalizador y la presión parcial del gas que contiene oxígeno molecular se ajusta y de tal manera que la temperatura del catalizador se mantiene dentro del rango de 225 a 325 °C. 6. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en donde el gas que contiene oxígeno molecular es seleccionado de entre oxígeno molecular y aire. 7. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en donde el gas que contiene oxígeno molecular está presente en el gas de regeneración en una concentración en el rango de 0,1 a 25% en moles con base en el total de la concentración del gas que contiene oxígeno molecular y la concentración del diluyente inerte. 8. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en donde el diluyente inerte se selecciona de entre nitrógeno, helio, argón, dióxido de carbono y mezclas de los mismos. 9. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en donde se lleva a cabo la regeneración a una presión total en el rango de 1 a 80 bar. 10. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en donde la presión parcial del gas que contiene oxígeno molecular está en el rango de 0,05 a 2 bar. 11. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en donde el gas de regeneración tiene una velocidad espacial por hora del gas en el rango de 500 a 10.000 h -1 . 12. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en donde el catalizado está conectado con el gas de regeneración durante un período de tiempo en el rango de 1 a 100 horas. 13. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 en donde el catalizador es mordenita en forma ácida (forma H) o está cargada con uno o más metales seleccionados de entre cobre, plata, oro, níquel, iridio, rodio, platino, paladio y cobalto. 14. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 en donde el catalizador se regenera in situ utilizando las siguientes etapas: (i) cesar el contacto del catalizador con el reactivo que puede ser carbonilado, monóxido de carbono e hidrógeno; (ii) purgar el reactor con un gas inerte; (iii) regenerar el catalizador con el gas de regeneración para remover depósitos de hidrocarburo del catalizador; (iv) terminar la regeneración; y (v) reanudar el contacto del catalizador con el reactivo que puede ser carbonilado, monóxido de carbono e hidrógeno. 15. Un proceso de acuerdo a la reivindicación 14 en donde antes de la etapa (v) se purga el reactor con un gas inerte. 11   12   13   14     16   17   18   19     21