CN101687759A - 甲醚羰基化方法 - Google Patents

甲醚羰基化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101687759A
CN101687759A CN200880021380A CN200880021380A CN101687759A CN 101687759 A CN101687759 A CN 101687759A CN 200880021380 A CN200880021380 A CN 200880021380A CN 200880021380 A CN200880021380 A CN 200880021380A CN 101687759 A CN101687759 A CN 101687759A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mordenite
carbonylation
aforementioned
temperature
mole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880021380A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101687759B (zh
Inventor
E·J·迪策尔
D·J·劳
M·S·罗伯茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ineos Acetyls UK Ltd
Original Assignee
BP Chemicals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BP Chemicals Ltd filed Critical BP Chemicals Ltd
Publication of CN101687759A publication Critical patent/CN101687759A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101687759B publication Critical patent/CN101687759B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/09—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides from carboxylic acid esters or lactones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/18—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
    • B01J29/185—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/18—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
    • B01J29/20—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/22—Noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/18—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
    • B01J29/20—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/24—Iron group metals or copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/36—Preparation of carboxylic acid esters by reaction with carbon monoxide or formates
    • C07C67/37—Preparation of carboxylic acid esters by reaction with carbon monoxide or formates by reaction of ethers with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/02—Esters of acyclic saturated monocarboxylic acids having the carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or to hydrogen
    • C07C69/12—Acetic acid esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
    • C07C2529/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • C07C2529/18—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
    • C07C2529/20—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing iron group metals, noble metals or copper
    • C07C2529/22—Noble metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
    • C07C2529/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • C07C2529/18—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
    • C07C2529/20—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing iron group metals, noble metals or copper
    • C07C2529/24—Iron group metals or copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

通过在实质无水条件下，在大于250℃至350℃温度和大于10barg至100barg压力在沸石催化剂存在下，用一氧化碳使甲醚进料羰基化制备乙酸甲酯。

Description

甲醚羰基化方法
本发明涉及制备乙酸甲酯的方法，所述方法包括使甲醚与一氧化碳在沸石催化剂存在下反应。
乙酸甲酯在工业上用于石油化学工艺，特别作为进料制备乙酸和/或乙酸酐。
工业制造乙酸作为均匀液相方法操作，其中羰基化反应由第VIII族贵金属(如铑或铱)和烷基碘(如甲基碘)催化。这种方法的主要缺陷是使用可产生腐蚀问题的碘化物和与产物和催化剂组分从单相分离相关的难题。如果能够开发一种使用无碘化物固体催化剂的非均气相方法，则可避免这两种缺陷。
EP-A-0 596 632描述一种在高温和高压在改性的丝光沸石催化剂存在下甲醇羰基化以制备乙酸的气相方法。
WO 01/07393描述一种方法，所述方法用于使包含一氧化碳和氢的原料催化转化，产生至少一种醇、醚及其混合物，并且在足以产生至少一种酯、酸、酸酐及其混合物的温度和压力条件下，在选自固体超酸、杂多酸、粘土、沸石和分子筛的催化剂存在而没有卤化物助催化剂存在下，使一氧化碳与至少一种醇、醚及其混合物反应。然而，未例示用沸石催化羰基化反应。
WO 2005/105720描述一种制备羧酸和/或其酯或酐的方法，所述方法包括在实质无卤素存在下，在250℃至600℃温度和10至200bar压力在改性的丝光沸石催化剂存在下用一氧化碳使脂族醇或其反应性衍生物羰基化。未例示用甲醚作为原料。
WO 2006/121778描述一种制备低级脂族羧酸的低级烷基酯的方法，所述方法包括在实质无水条件下，在丝光沸石或镁碱沸石催化剂存在下用一氧化碳使低级烷基醚羰基化。根据此专利申请，羰基化过程在或低于250℃进行，优选约150℃至约180℃，以使副产物生成减少到最低限度。
鉴于上述现有技术，需要一种优于利用可羰基化反应剂作为进料的其他方法的在实质无水条件下用沸石催化剂从甲醚制备乙酸甲酯的非均气相方法。
现已发现，如果羰基化过程在大于250℃至350℃温度和大于10barg压力进行，则可取得提高的产率和/或选择性。
因此，本发明提供一种制备乙酸甲酯的方法，所述方法包括在实质无水条件下，在有效用于羰基化的沸石催化剂存在下用一氧化碳使甲醚进料羰基化，其中羰基化在大于250℃至350℃温度和大于10barg至100barg压力进行。
本发明通过在高温和高压操作所述过程，以给予乙酸甲酯产物良好选择性和/或产率解决上述问题。可在高温和高压取得此结果的这一发现令人意外，因为从以上提到的WO 2006/121778所述的工作可以预料，增加沸石催化甲醚羰基化的反应温度的作用只显著降低乙酸甲酯生成速率和选择性。另外，在沸石催化剂存在下甲醇羰基化一般需要大于250℃反应温度，因此，预料在与甲醇羰基化相同的反应条件下通过甲醚羰基化取得的产率和/或选择性差。
在本发明的方法中用作进料的甲醚可实质上为纯甲醚。在工业实施中，通过甲醇合成和甲醇脱水催化剂催化转化合成气(氢和一氧化碳的混合物)制备甲醚。此催化转化得到一种产物，产物主要为甲醚，但也可包含一些甲醇。在本发明的方法中，甲醚进料可包含少量甲醇，其条件为进料中存在的甲醇的量不要太大，以免抑制甲醚羰基化成乙酸甲酯产物。已发现，在甲醚进料中可容许小于5％重量甲醇，例如小于1％重量。
甲醚适合以基于全部进料(包括循环)0.1％摩尔至20％摩尔浓度存在于进料中，例如1％摩尔至20％摩尔，如1.5％摩尔至10％摩尔，例如1.5％摩尔至5％摩尔。
一氧化碳可实质为纯一氧化碳，例如一般由工业气体供应商提供的一氧化碳，或者可包含不干扰甲醚转化成乙酸甲酯的杂质，如氮、氦、氩、甲烷和/或二氧化碳。
一氧化碳进料可包含氢。工业上通过烃的蒸汽转化和烃的部分氧化制备氢和一氧化碳的混合物。此类混合物一般被称为合成气。合成气主要包含一氧化碳和氢，但也可包含较少量的二氧化碳。
一氧化碳∶氢的摩尔比率可适合为1∶3至15∶1，如1∶1至10∶1，例如1∶1至4∶1。
一氧化碳∶甲醚的摩尔比率适合为1∶1至99∶1，如2∶1至60∶1。
沸石催化剂可以为有效用一氧化碳使甲醚羰基化产生乙酸甲酯的任何沸石。
沸石可得自商业源，一般为沸石的Na、NH4形式或H形式。可通过已知的技术使NH4形式转化成酸(H形式)，如在高温煅烧。可利用铵盐(如硝酸铵)离子交换，通过首先转化成NH4形式使Na形式转化成酸(H形式)。或者，可用已知的技术合成沸石。
沸石包含通道***，通道***可与其他通道***或空腔互连，如侧袋或笼。环结构一般为12元环、10元环或8元环。沸石可具有不同大小的环。用于本发明的沸石优选包含至少一个由8元环限定的通道。最优选8元环通道与至少一个由10和/或12元环限定的通道互连。通道***的窗大小应使得反应剂甲醚和一氧化碳分子能够自由扩散出入沸石框架。8元环通道的窗大小可适合为至少2.5x3.6埃。与网络版(http://www.iza-structure.org/databases/)关联的The Atlas of ZeoliteFramework Types(沸石框架类型图集)(C.Baerlocher，W.M.Meier，D.H.Olson，5th ed.Elsevier，Amsterdam，2001)为沸石框架拓扑学和结构细节的概要，包括沸石中存在的环结构的类型和由各环类型限定的通道的尺寸。适用于本发明的沸石的实例包括框架类型MOR(例如丝光沸石)、FER(如镁碱沸石)、OFF(例如菱钾沸石)和GME(例如钠菱沸石)的沸石。
对于本发明的方法，优选沸石具有至少5但优选小于或等于100的二氧化硅∶氧化铝比率，例如7至40，例如10至30。在铝原子已由框架改性剂元素(例如镓)代替时，优选二氧化硅∶X2O3(其中X为三价元素，例如铝、镓、铁和/或硼)的比率为至少5，并且优选小于或等于100，如7至40，例如10至30。
在本发明的一个实施方案中，沸石催化剂为丝光沸石。丝光沸石可使用酸形式(H-丝光沸石)，或者可任选与一种或多种金属离子交换或负载一种或多种金属，所述金属例如铜、银、镍、铱、铑、铂、钯或钴。
丝光沸石上的金属负载量可按照金属的分数负载表示为丝光沸石中金属克原子/铝克原子。金属负载量也可通过以下关系表示为丝光沸石中相对于铝的负载摩尔百分数：
金属％摩尔＝(金属克原子/铝克原子)x100
因此，例如，丝光沸石中0.55铜克原子/铝的负载量等同于丝光沸石中铜相对于铝的55％摩尔负载量。
金属负载量可适合为相对于铝1至200％摩尔，如50至120％摩尔，例如50至110％摩尔或55至120％摩尔，如55至110％摩尔。
除了硅和铝原子外，丝光沸石框架也可包含另外的三价元素，例如硼、镓和/或铁。
在丝光沸石包含至少一个或多个三价框架时，丝光沸石中的金属负载量可按照金属的分数负载表示为丝光沸石中金属克原子/全部三价元素克原子。金属负载量也可通过以下关系表示为丝光沸石中相对于全部三价元素的负载摩尔百分数：
金属％摩尔＝(金属克原子/全部三价元素克原子)x100
由于羰基化反应要在实质无水存在下进行，优选在使用前将沸石催化剂干燥。可例如通过加热到400至500℃温度将沸石干燥。
优选直接在使用前，通过在升高的温度在流动氮、一氧化碳、氢或其混合物下加热沸石至少1小时使沸石催化剂活化。
此过程在实质无水条件下进行，即在实质没有水存在下进行。甲醚羰基化成乙酸甲酯不原位产生水。已发现水抑制甲醚羰基化成乙酸甲酯。因此，在本发明的方法中，水保持尽可能低。为此，优选在引入过程之前将甲醚和一氧化碳反应物(及催化剂)干燥。然而，可容许少量水而不会不利影响乙酸甲酯的生成。可适当在甲醚进料中存在小于2.5％重量水，例如小于0.5％重量水。
本发明的方法在大于250℃至350℃温度和大于10barg至100barg压力进行。温度可适合为275至350℃，例如300℃至350℃或275至325℃。
压力可适合为10barg至80barg，例如大于10barg至50barg，15至80barg，15至50barg，30barg至80barg和30barg至100barg，例如50barg至100barg。
所述方法可适合在275至350℃(如300至350℃)温度和大于10barg至100barg(例如大于10barg至80barg，如15至50barg和30barg至80barg)压力进行。
气体时空间速度(GHSV)适合为500至40,000h-1，例如1000至20,000h-1，如2000至20,000h-1。
适合通过使甲醚蒸气和一氧化碳气体经过在所需温度和压力保持的沸石催化剂的固定床或流化床进行本发明的方法。
优选本发明的方法在实质无卤化物(如碘化物)存在下进行。术语“实质”是指反应剂气体(甲醚和一氧化碳)和催化剂的卤化物(例如碘化物)含量小于500ppm，优选小于100ppm。
过程的主要产物为乙酸甲酯，但也可产生少量乙酸。由本发明的方法产生的乙酸甲酯可以蒸气形式移除，随后冷凝成液体。
乙酸甲酯可回收并原样销售，或者可发送到其他化学过程。在从羰基化反应产物回收乙酸甲酯时，可使其一些或全部水解成乙酸。或者，可将全部羰基化反应产物转到水解阶段，随后分离乙酸。可通过已知的技术进行水解，例如在酸催化剂存在下反应蒸馏。
所述方法可作为连续法或分批法操作，优选作为连续法操作。
现在参照以下实施例说明本发明。
催化剂制备
催化剂A-H-丝光沸石
在马弗炉(炉容量＝18L)中在静态空气气氛煅烧二氧化硅∶氧化铝比率为20的H-丝光沸石(H-MOR)(购自Süd-Chemie)。使温度以5℃/min斜坡率从室温升至500℃，然后在此温度保持24小时。然后用Specac Press压力机在33mm模组中在12吨压紧丝光沸石，然后压碎并过筛到212至335微米粒度级。
催化剂B-Cu-丝光沸石-Cu(55)-MOR
将二氧化硅∶氧化铝比率为20的H-丝光沸石(40g)(购自Süd-Chemie)与6.43g 2.5水合硝酸铜(II)(98％ACS)和搅拌棒一起称入500mL圆底烧瓶。然后将足够的去离子水(约100mL)加入到烧瓶，直至得到稠浆。然后将烧瓶顶部松松盖上，并搅拌过夜。然后在100℃在烘箱中干燥12小时之前，将沸石用旋转式蒸发器在减压真空下干燥。然后在马弗炉(炉容量＝18L)中在静态空气气氛煅烧沸石。使温度以5℃/min斜坡率从室温升至500℃，然后在此温度保持24小时。然后用Specac Press压力机在33mm模组中在12吨压紧沸石，然后压碎并过筛到212至335微米粒度级。沸石具有相对于丝光沸石中所含的Al 55％摩尔的Cu负载量。
催化剂C-Ag-丝光沸石-Ag(55)-MOR
用与制备B相同的方式制备此沸石，不同之处在于用硝酸银(99+％ACS)(7.16g，对于50g丝光沸石)代替2.5水合硝酸铜(II)(98％ACS)。得到的丝光沸石具有相对于丝光沸石中所含的Al 55％摩尔的Ag负载量。
催化剂D-Ag-丝光沸石-Ag(70)-MOR
用与制备B相同的方式制备此沸石，不同之处在于用硝酸银(99+％ACS)(1.82g，对于10g丝光沸石)代替2.5水合硝酸铜(II)(98％ACS)。得到的丝光沸石具有相对于丝光沸石中所含的Al 70％摩尔的Ag负载量。
实施例1-甲醚的羰基化
在沸石催化剂A至C存在下在220-350℃温度和10-50barg压力用一氧化碳使甲醚羰基化。试验在由例如WO2006107187所述类型的60个相同的平行等温并流管式反应器组成的压流反应器装置中进行。反应器以4组15个反应器布置，各组具有独立的温度控制。向各管放入50、100或200微升沸石催化剂(设计分别得到相当于4000、2000和1000h-1的GHSV)，催化剂负载于具有20微米孔径的金属熔结物上。在大气压在3.4ml/min流速的98.6％摩尔N2和1.4％摩尔He下，将所有的沸石催化剂样品以5℃/min斜坡率加热到100℃，并在此温度保持1小时。然后将反应器加压到10barg，并在此条件保持***1小时。然后将气体进料改变为3.4ml/min气体流速的包含63.1％摩尔一氧化碳、15.8％摩尔氢、19.7％摩尔氮和1.4％摩尔He的混合物，并将***以3℃/min斜坡率加热到300℃温度。然后在此条件保持***3小时。在此之后，将组1至4的温度分别调节到220℃、250℃、300℃和350℃，并使***稳定10分钟。在此点认为催化剂活化完全，并使气体进料改变为3.4ml/min气体流速的包含63.1％摩尔一氧化碳、15.8％摩尔氢、14.8％摩尔氮、1.4％摩尔He和4.9％摩尔甲醚的混合物。使反应在以上条件下继续约78.6小时，然后使压力从10barg升至30barg，并使***稳定30分钟。将这些条件保持约28小时，然后使压力从30barg升至50barg。再使***稳定30分钟，然后在这些条件保持***另外28小时。将从反应器的引出流转到两个气相色谱仪。这些色谱仪的一个为Varian 4900 micro GC，具有三个柱(Molecular sieve 5A、
Figure G200880021380XD00071
Q和CP-Wax-52)，分别装配有热导式检测器。另一个为InterscienceTrace GC，具有两个柱(CP-Sil 5和CP-Wax 52)，分别装配有火焰离子化检测器。将50.1至78.6小时的数据平均，产生10barg结果，将78.6至107.1小时的数据平均，产生30barg结果，将107.1至135.6小时的数据平均，产生50barg结果。
甲醚羰基化反应的产率和选择性结果显示于图1至6中。产率STYacetyls定义为产生AcOH的STY加上产生MeOAc的STY乘以MWAcOH/MWMeOAc。选择性基于([MeOAc]出+[AcOH]出)/([DME]入-[DME]出-0.5*[MeOH]出-0.5*[MeOAc]出)*100计算。
图1描绘对于各反应温度220、250、300和350℃在50barg反应压力取得的产率。图2描绘对于各反应温度220、250、300和350℃在50barg反应压力取得的羰基化产物乙酸甲酯和乙酸的选择性。图3描绘对于各反应温度220、250、300和350℃在30barg反应压力取得的产率。图4描绘对于各反应温度220、250、300和350℃在30barg反应压力取得的羰基化产物乙酸甲酯和乙酸的选择性。图5和6描绘通过在10barg、30barg或50barg压力和300℃温度操作分别取得的产率和选择性。
可从图1-4看到，通过在大于250℃温度和大于10barg压力操作无水甲醚羰基化过程，可取得优良的产率和选择性。
试验A-甲醇的羰基化
在沸石催化剂A至D存在下用一氧化碳使甲醇羰基化。试验在由例如WO2006107187所述类型的60个相同的平行等温并流管式反应器组成的压流反应器装置中进行。反应器以4组15个反应器布置，各组具有独立的温度控制。向各管放入25、50或100微升沸石催化剂(设计分别得到相当于4000、2000和1000h-1的GHSV)，催化剂负载于具有20微米孔径的金属熔结物上。在大气压在3.4ml/min流速的98.8％摩尔N2和1.2％摩尔He下，将所有的催化剂样品以5℃/min斜坡率加热到100℃，并在此温度保持1小时。然后将反应器加压到所需压力(30barg、50barg或80barg)，并在所需压力保持***1小时。然后将气体进料改变为3.33ml/min气体流速的包含63.2％摩尔一氧化碳、15.8％摩尔氢、19.8％摩尔氮和1.2％摩尔He的混合物，并将***以3℃/min斜坡率加热到300℃温度。然后在此条件保持***3小时。在此之后，将组1至4的温度分别调节到275℃、300℃、325℃和350℃，并使***稳定10分钟。在此点认为催化剂活化完全，并使气体进料改变为3.4ml/min气体流速的包含63.2％摩尔一氧化碳、15.8％摩尔氢、9.9％摩尔氮和1.2％摩尔He及9.9％摩尔甲醇的混合物。甲醇作为液体送到各反应器的入口，在入口蒸发，得到上述气体进料组合物。在以上条件下使反应继续至少56.5小时。将从反应器的引出流转到两个气相色谱仪。这些色谱仪的一个为Varian 4900micro GC，具有三个柱(Molecular sieve 5A、
Figure G200880021380XD00091
Q和CP-Wax-52)，分别装配有热导式检测器。另一个为Interscience Trace GC，具有两个柱(CP-Sil 5和CP-Wax 52)，分别装配有火焰离子化检测器。对于各试验将约27.8至56.3小时的28.5小时时段的数据平均。
在图7和8中给出在325℃和10barg、30barg和50barg压力羰基化的产率和选择性结果。产率STYacetyls定义为产生AcOH的STY加上产生MeOAc的STY乘以MWAcOH/MWMeOAc。选择性计算为([MeOAc]出+[AcOH]出)/([MeOH]入-[MeOH]出-(2*[Me2O]出)-[MeOAc]出)*100。
可从图7和8看到，甲醇羰基化反应的产率和选择性随压力升高而降低。这与随压力增加而提高的图5和6所示的甲醚反应的产率和选择性形成直接对比。
实施例2-甲醚的羰基化
在反应器中用25、50和100微升催化剂A至D(分别设计得到相当于8000、4000和2000h-1的GHSV)重复实施例1。将反应器加压到30barg，并将组1至4的温度调节到275℃、300℃、325℃和350℃。用3.4ml/min气体流速的63.1％摩尔一氧化碳、15.8％摩尔氢、14.8％摩尔氮、1.4％摩尔％氦和4.9％摩尔甲醚的原料气组合物进行反应93小时。将65至93小时的27小时时段的产率和选择性数据平均。图9和10分别描绘取得的产率和选择性。
试验B-甲醇的羰基化
使用30barg压力并且用3.4mol/min气体流速的63.25％摩尔一氧化碳、15.8％摩尔氢、14.8％摩尔氮、1.2％摩尔％氦和4.95％摩尔甲醇的反应原料气组合物重复试验A。使反应进行92小时。将65.5至92.1小时的产率和选择性数据平均。图9和10分别描绘取得的产率和选择性。
在沸石催化剂存在下甲醇羰基化一般需要大于250℃的反应温度，以取得可接受的反应速率。已发现这样一种观点，在沸石催化剂存在下甲醚羰基化需要相反情况，即低于250℃的反应温度。然而，图9和10清楚地显示，通过同时在高压和高温操作甲醚的沸石催化羰基化，不仅取得高产率和选择性，而且这些产率和选择性优于在相同反应条件下利用相同催化剂在甲醇羰基化中得到的产率和选择性。
实施例3
催化剂制备
催化剂E-H-镁碱沸石
在马弗炉中在静态空气气氛煅烧二氧化硅∶氧化铝比率为55的NH4-镁碱沸石(购自Zeolyst)。使温度以5℃/min斜坡率从室温升至110℃，并在此温度保持2小时。然后使温度以5℃/min斜坡率升至450℃，并在此温度保持12小时。然后用Specac Press压力机在33mm模组中在12吨压紧H-镁碱沸石，然后压碎并过筛到212至335微米粒度级。
催化剂F-Cu-菱钾沸石-Cu(55)-菱钾沸石
向二氧化硅∶氧化铝比率为10的0.3克NH4-菱钾沸石(购自Sintef)加入430微升每ml水含0.3克2.5水合硝酸铜(II)(98％ACS)的溶液。同时加入另外的水(加到最多约700微升的溶液总量)，并将得到的浆料在辊台(roller bench)搅拌至少1小时，以保证充分混合。然后在马弗炉在静态空气气氛下煅烧之前，将沸石在50℃干燥至少16小时，然后在110℃干燥4小时。使煅烧所用温度以2℃/min速率从室温升至500℃，然后在此温度保持2小时。然后用Specac Press压力机在33mm模组中在12吨压紧负载Cu的菱钾沸石，然后压碎并过筛到212至335微米粒度级。Cu-菱钾沸石具有相对于菱钾沸石中所含的Al约55％摩尔的Cu负载量。
甲醚的羰基化
在反应器中用50微升催化剂E和F(设计得到4000hr-1的GHSV)在70barg压力重复实施例1。在300℃反应器温度保持3小时后，将温度调节到180℃，并在使气体进料改变为3.4ml/min气体流速的包含63.1％摩尔一氧化碳、15.8％摩尔氢、14.8％摩尔氮、1.4％摩尔氦和4.9％摩尔甲醚的混合物之前，使***稳定10分钟。在温度升高到300℃之前，使反应在这些条件下进行32.2小时。然后使反应继续另外88小时。产率结果描绘于图11中。

Claims (25)

1.一种制备乙酸甲酯的方法，所述方法包括在实质无水条件下，在有效用于羰基化的沸石催化剂存在下用一氧化碳使甲醚进料羰基化，其中所述羰基化在大于250℃至350℃温度和大于10barg至100barg压力进行。
2.权利要求1的方法，其中温度为275至350℃。
3.权利要求2的方法，其中温度为300至350℃。
4.权利要求1至3中任一项的方法，其中压力为大于10barg至80barg。
5.权利要求4的方法，其中压力为15至80barg。
6.权利要求5的方法，其中压力为30至80barg。
7.前述权利要求中任一项的方法，其中甲醚进料用一氧化碳和氢的混合物通过甲醇合成和甲醇脱水催化剂催化转化获得。
8.前述权利要求中任一项的方法，其中甲醚进料包含最多5％重量的甲醇。
9.前述权利要求中任一项的方法，其中羰基化在氢存在下进行。
10.前述权利要求中任一项的方法，其中沸石包含至少一个由8元环限定的通道。
11.权利要求10的方法，其中8元环通道与至少一个由10和/或12元环限定的通道互连。
12.权利要求9或10的方法，其中8元环通道具有至少2.5x3.6埃的窗大小。
13.前述权利要求中任一项的方法，其中沸石具有5至100的二氧化硅∶X2O3比率，X选自铝、镓、硼和铁的至少一种。
14.前述权利要求中任一项的方法，其中沸石具有选自MOR、FER、OFF和GME的框架类型。
15.权利要求14的方法，其中沸石选自丝光沸石、镁碱沸石、菱钾沸石和钠菱沸石。
16.权利要求15的方法，其中丝光沸石为H-丝光沸石。
17.权利要求15的方法，其中丝光沸石与至少一种选自铜、镍、铱、银、铑、铂、钯和钴的金属离子交换或负载至少一种选自铜、镍、铱、银、铑、铂、钯和钴的金属。
18.权利要求17的方法，其中丝光沸石与选自铜、银及其混合物的金属离子交换或负载选自铜、银及其混合物的金属。
19.权利要求17或18的方法，其中金属以相对于铝1至200％摩尔负载量存在于丝光沸石中。
20.权利要求19的方法，其中金属负载量为相对于铝50至120％摩尔。
21.权利要求16至20中任一项的方法，其中丝光沸石的框架包含镓、铁或其混合物。
22.前述权利要求中任一项的方法，其中甲醚、一氧化碳和沸石催化剂的全部卤化物含量小于500ppm。
23.前述权利要求中任一项的方法，其中至少一些乙酸甲酯产物水解成乙酸。
24.前述权利要求中任一项的方法，其中甲醚以基于全部进料(包括循环)0.1％摩尔至20％摩尔的浓度存在于进料中。
25.权利要求1的方法，其中羰基化在275℃至350℃温度和大于10barg至50barg压力在丝光沸石存在下进行。
CN200880021380XA 2007-04-26 2008-04-23 甲醚羰基化方法 Active CN101687759B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07251758A EP1985606A1 (en) 2007-04-26 2007-04-26 Process for the carbonylation of dimethyl ether
EP07251758.4 2007-04-26
PCT/GB2008/001474 WO2008132468A1 (en) 2007-04-26 2008-04-23 Process for the carbonylation of dimethyl ether

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101687759A true CN101687759A (zh) 2010-03-31
CN101687759B CN101687759B (zh) 2013-08-07

Family

ID=38531752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880021380XA Active CN101687759B (zh) 2007-04-26 2008-04-23 甲醚羰基化方法

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8394983B2 (zh)
EP (2) EP1985606A1 (zh)
JP (1) JP5659012B2 (zh)
KR (2) KR20100015870A (zh)
CN (1) CN101687759B (zh)
BR (1) BRPI0810846A8 (zh)
CA (1) CA2684558C (zh)
RU (1) RU2473535C2 (zh)
TW (1) TWI428319B (zh)
UA (1) UA100016C2 (zh)
WO (1) WO2008132468A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105339342A (zh) * 2013-03-08 2016-02-17 英国石油化学品有限公司 用于二甲醚的羰基化的方法
US10087135B2 (en) 2015-07-20 2018-10-02 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Lower fatty carboxylic acid alkyl ester production method
US10287233B2 (en) 2015-07-20 2019-05-14 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Methyl acetate preparation method

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1985608A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-29 BP Chemicals Limited Process for the carbonylation of dimethyl ether
EP1985362A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-29 BP Chemicals Limited Process for the carbonylation of dimethyl ether
EP2251083A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-17 BP Chemicals Limited Carbonylation catalyst and process
EA027396B1 (ru) * 2012-12-25 2017-07-31 Далянь Инститьют Оф Кемикал Физикс, Чайниз Академи Оф Сайэнс Способ получения метилацетата
RU2658820C2 (ru) * 2013-03-08 2018-06-25 Бп Кемикэлз Лимитед Способ карбонилирования
US9505703B2 (en) * 2013-03-08 2016-11-29 Bp Chemicals Limited Carbonylation process
KR20170022983A (ko) 2014-06-20 2017-03-02 비피 케미칼즈 리미티드 아세트산 및 디메틸 에테르의 동시-제조 공정
SG11201609909SA (en) 2014-06-20 2017-01-27 Bp Chem Int Ltd Improved catalytic performance in processes for preparing acetic acid
US10695756B2 (en) 2015-06-12 2020-06-30 Enerkem, Inc. Metal-loaded zeolite catalysts for the halogen-free conversion of dimethyl ether to methyl acetate
RU2739320C2 (ru) 2016-04-19 2020-12-22 Бп Кемикэлз Лимитед Способ карбонилирования для получения метилацетата
WO2018004994A1 (en) 2016-07-01 2018-01-04 Res Usa, Llc Fluidized bed membrane reactor
US9981896B2 (en) 2016-07-01 2018-05-29 Res Usa, Llc Conversion of methane to dimethyl ether
US10189763B2 (en) 2016-07-01 2019-01-29 Res Usa, Llc Reduction of greenhouse gas emission

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138093A (en) * 1975-03-10 1992-08-11 Eastman Kodak Company Process for preparing ethylidene diacetate
US4612387A (en) * 1982-01-04 1986-09-16 Air Products And Chemicals, Inc. Production of carboxylic acids and esters
GB9223170D0 (en) * 1992-11-05 1992-12-16 British Petroleum Co Plc Process for preparing carboxylic acids
GB9521501D0 (en) * 1995-10-20 1995-12-20 Bp Chem Int Ltd Process
US6127432A (en) * 1998-01-29 2000-10-03 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Processes for preparing oxygenates and catalysts therefor
RU2203264C2 (ru) * 1998-03-31 2003-04-27 Хальдор Топсеэ А/С Способ получения уксусной кислоты
US6160163A (en) * 1999-02-16 2000-12-12 Eastman Chemical Company Method for the vapor-phase carbonylation of lower aliphatic alcohols using a supported platinum catalyst and halide promoter
GB0409490D0 (en) * 2004-04-28 2004-06-02 Bp Chem Int Ltd Process
WO2006012778A1 (fr) * 2004-08-06 2006-02-09 Nihon University Extraits de pholidota chinesis lindl., procédés de préparation et utilisation pharmaceutique de ceux-ci
US20060252959A1 (en) * 2005-05-05 2006-11-09 The Regents Of The University Of California Process for carbonylation of alkyl ethers
US7465822B2 (en) * 2005-05-05 2008-12-16 Bp Chemicals Ltd. Process for carbonylation of alkyl ethers
EP1985607A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-29 BP Chemicals Limited Process for the carbonylation of dimethyl ether
EP1985608A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-29 BP Chemicals Limited Process for the carbonylation of dimethyl ether

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105339342A (zh) * 2013-03-08 2016-02-17 英国石油化学品有限公司 用于二甲醚的羰基化的方法
US10087135B2 (en) 2015-07-20 2018-10-02 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Lower fatty carboxylic acid alkyl ester production method
US10287233B2 (en) 2015-07-20 2019-05-14 Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Methyl acetate preparation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010525045A (ja) 2010-07-22
EP2150523B1 (en) 2016-04-13
CN101687759B (zh) 2013-08-07
WO2008132468A1 (en) 2008-11-06
TW200906791A (en) 2009-02-16
RU2473535C2 (ru) 2013-01-27
BRPI0810846A2 (pt) 2014-10-29
CA2684558C (en) 2015-02-03
RU2009143555A (ru) 2011-06-10
EP2150523A1 (en) 2010-02-10
US20100130771A1 (en) 2010-05-27
TWI428319B (zh) 2014-03-01
UA100016C2 (en) 2012-11-12
KR20100015870A (ko) 2010-02-12
CA2684558A1 (en) 2008-11-06
US8394983B2 (en) 2013-03-12
BRPI0810846A8 (pt) 2019-01-29
EP1985606A1 (en) 2008-10-29
JP5659012B2 (ja) 2015-01-28
KR20150080009A (ko) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101687759B (zh) 甲醚羰基化方法
CN101687760B (zh) 甲醚羰基化方法
CN101687761B (zh) 甲醚羰基化方法
CN101687185B (zh) 甲醚羰基化方法
JP5280997B2 (ja) カルボン酸および／またはその誘導体の製造方法
JP6523550B2 (ja) 低級脂肪族カルボン酸アルキルエステルの生産方法
WO2008132448A1 (en) Process for the production of methyl acetate
WO2008132442A1 (en) Process for the production of methyl acetate

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210915

Address after: England Hampshire

Patentee after: Ineos acetyl UK Ltd.

Address before: The Middlesex County

Patentee before: BP Chemicals Ltd.

TR01 Transfer of patent right