Каталитическая система и ее использование для производства винилхлорида гидрохлорированием ацетилена

Номер патента: 24479

Опубликовано: 30.09.2016

Автор: Стребелль Мишель

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ производства винилхлорида реакцией ацетилена с хлористым водородом в присутствии каталитической системы, включающей смесь хлорида палладия(II) (а) и хлорида 1-метил-3-октилимидазолия (б).

2. Способ по п.1, в котором содержание (а), выраженное в миллимолях на литр ионной жидкости (б), составляет от 1 до 1000 ммоль/л.

3. Способ по п.1, в котором реакцию осуществляют при температуре в интервале от температуры окружающей среды до 220°С.

4. Каталитическая система для использования в способе по пп.1-3, включающая смесь хлорида палладия(II) и хлорида 1-метил-3-октилимидазолия.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВИНИЛХЛОРИДА ГИДРОХЛОРИРОВАНИЕМ АЦЕТИЛЕНА Медведев В.Н. (RU) Каталитическая система, включающая смесь: а) по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла, причем один из них выбран из палладия, платины и осмия; и b) по меньшей мере одной ионной жидкости, включающей по меньшей мере один непротонированный катион и по меньшей мере один анион, причем смесь выбрана из выбранной группы смесей. Настоящее изобретение относится к каталитической системе, которая является особенно полезной в способе производства винилхлорида гидрохлорированием ацетилена. Настоящее изобретение также относится к такому способу. Производство винилхлорида с помощью реакции между ацетиленом и хлористым водородом традиционно осуществляют в газовой фазе, используя реактор с неподвижным слоем, в присутствии гетерогенного твердого катализатора на основе хлорида ртути на носителе. Главным образом по причинам токсичности в настоящее время усиливается интерес к каталитическим системам, которые имеют пониженное содержание ртути или в которых не содержатся соединения ртути. Разработаны разнообразные катализаторы, предназначенные для замены катализаторов, используемых в настоящее время в газофазных процессах. Например, не прошедшая экспертизу японская патентная заявка 52/136104 описывает способ гидрохлорирования ацетилена в газовой фазе в присутствии неподвижного слоя катализатора, состоящего из галогенидов благородных металлов, нанесенных на активированный уголь. Однако до настоящего времени срок службы таких альтернативных катализаторов, предназначенных для газофазных способов,остается значительно короче, чем срок службы катализаторов на основе соединений ртути. Кроме того, в литературе представлены некоторые примеры гидрохлорирования ацетилена в присутствии жидкой каталитической среды. Патент Германии 709000 описывает способ получения винилгалогенидов путем введения ацетилена в контакт при высоких температурах с расплавленной массой гидрогалогенидных солей органических оснований, содержащих стандартный катализатор. В качестве органических оснований предусмотрены алифатические, ароматические или гетероциклические амины и их смеси. Авторское свидетельство СССР 237116 описывает использование водного кислого раствора, содержащего 46 мас.% хлорида меди(I) и от 14 до 16 мас.% гидрохлорида метиламина, диметиламина или триметиламина. Европейская патентная заявка ЕР-А-0340416 описывает способ получения винилхлорида реакцией ацетилена с хлористым водородом в присутствии соединения палладия в качестве катализатора в растворителе, представляющем собой алифатический или циклоалифатический амид, при температуре, превышающей температуру окружающей среды. Хотя этот способ позволяет получать высокие выходы, он,однако, имеет некоторые значительные недостатки: обнаружено, что в условиях реакции жидкая каталитическая система постепенно разлагается, образуя черноватые продукты, похожие на уголь. Кроме того,в присутствии хлористого водорода амид превращается в гидрохлорид, температура плавления которого,как правило, значительно превосходит температуру окружающей среды. Гидрохлорид N-метилпирролидона, например, становится жидким только выше 80 С. При практическом осуществлении это может вызывать серьезные проблемы, связанные с агломерацией каталитической среды во время остановок реактора или блокированием трубопроводов в наиболее холодных точках установки. Весь реактор, а также трубопроводы, в которых протекает реакционная среда, необходимо постоянно поддерживать при температуре, превышающей температуру плавления гидрохлорида. Эти разнообразные проблемы казались решенными благодаря системам каталитического гидрохлорирования, которые описаны в европейских патентных заявках ЕР 0519548-А 1 и ЕР 0525843-А 1 и которые включают по меньшей мере одно соединение металла группы VIII и гидрохлорид амина, температура плавления которого составляет менее чем или равняется 25 С, или гидрохлорид жирного амина,включающий более чем 8 атомов углерода, температура плавления которого составляет более чем 25 С,и органический растворитель, выбранный из алифатических, циклоалифатических и ароматических углеводородов и их смесей. Тем не менее, каталитические системы, которые описаны в этих заявках, в частности, те, в которых соединение металла группы VIII представляет собой хлорид платины (II) или хлорид палладия(II), не являются в полной мере удовлетворительными при рассмотрении характеристик,которые они позволяют получить, в отношении эффективности производства винилхлорида гидрохлорированием ацетилена и в отношении долгосрочной устойчивости. Международная патентная заявка WO 2008/77868 описывает систему каталитического гидрохлорирования, включающую по меньшей мере один гидрохлорид амина и по меньшей мере одно соединение металла группы VIII, выбранное из группы, состоящей из смесей соединений платины(IV) с хлоридомSn(II), смесей соединения платина(II) с трифенилфосфиноксидом и смесей соединения палладия (II) с трифенилфосфином. Эти каталитические системы демонстрируют повышенную производительность по сравнению с системами, которые описаны в европейских патентных заявках ЕР-А-0519548 и ЕР-А 0525843. Вышеупомянутые каталитические системы отличаются недостатками необходимости гидрохлорида амина в сочетании с четко определенными соединениями металлов. Наконец, китайская патентная заявка CN 101716528 описывает каталитические системы для производства винилхлорида гидрохлорированием ацетилена, включающие ионную жидкость на основе имидазолия, содержащую ионы хлорида, бромида, гексафторфосфата или тетрафторфосфата в качестве анионов, а также один или более хлоридов золота, платины, палладия, олова, ртути, меди или родия. Вышеупомянутые каталитические системы все же не являются удовлетворительными в отношении конверсии,селективности и, таким образом, производительности. Соответственно, задача настоящего изобретения заключалась в том, чтобы предложить каталитическую систему, в частности, для реакций гидрохлорирования и, более конкретно, для гидрохлорирования ацетилена, которая является простой и дешевой, насколько это возможно, и обеспечивает очень хорошие эксплуатационные характеристики в отношении конверсии, селективности и, таким образом, также и производительности, и которая является более эффективной, чем ее предшественники. Еще одна задача настоящего изобретения заключалась в том, чтобы предложить способ синтеза винилхлорида гидрохлорированием ацетилена в присутствии такой каталитической системы, которая не разлагается в условиях реакции и которая делает возможным достижение очень хорошей производительности в отношении винилхлорида. В отличие от систем на основе соединений ртути каталитическая система согласно настоящему изобретению, кроме того, обладает преимуществом отсутствия проблем токсичности, связанных с этими соединениями, и предотвращения испарения солей металлов в установке. Таким образом, настоящее изобретение относится к каталитической системе, более конкретно - к каталитической системе для гидрохлорирования ацетилена, как определено в п.7 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления каталитической системы в соответствии с настоящим изобретением изложены в пунктах, зависимых от п.7 формулы изобретения, и более подробно описаны далее в настоящем документе. Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу производства винилхлорида с помощью реакции гидрохлорирования ацетилена в присутствии каталитической системы, как определено в п.1 формулы изобретения и в пунктах, зависимых от п.1, и более подробно описано далее в настоящем документе. Каталитическая система, используемая в способе согласно настоящему изобретению, включает смесь:a) по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла, причем один из них выбран из палладия, платины и осмия; иb) по меньшей мере одну ионную жидкость, включающую по меньшей мере один непротонированный катион и по меньшей мере один анион; причем смесь выбрана из группы смесей, включающих, когда металл представляет собой палладий: ацетат палладия(II) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия или хлорид 1-этил-3-метилимидазолия,хлорид палладия(II), хлорид меди(II) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия,хлорид палладия(II), хлорид меди(I) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия,хлорид палладия(II) и хлорид 1-этил-3-метилимидазолия, хлорид 1-метил-3-октилимидазолия, хлорид 1-бензил-3-метилимидазолия или хлорид тригексилтетрадецилфосфония,хлорид палладия(II), ацетат палладия(II) и бис(трифторметилсульфонил)имид бутилтриметиламмония; когда металл представляет собой платину: хлорид платины(II) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия, тетрахлорферрат 1-бутил-3-метилимидазолия, хлорид 1-этил-3-метилимидазолия, метансульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, тетрафторэтилсульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, хлорид 1-метил-3-октилимидазолия, трифлат 1-метил-3-октилимидазолия или хлорид тригексилтетрадецилфосфония,хлорид платины(IV) и трифлат 1-этил-3-метилимидазолия или бис(трифторметилсульфонил)имид тригексилтетрадецилфосфония,гексахлорплатинат(IV) калия и трифлат 1-этил-3-метилимидазолия; и когда металл представляет собой осмий: хлорид осмия(III) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия, тетрафторэтилсульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, хлорид 1-метил-3-октилимидазолия или хлорид тригексилтетрадецилфосфония. Выражение "включает" в настоящем описании следует понимать как означающее, что помимо по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла и по меньшей мере одной ионной жидкости, которые определены выше, каталитическая система согласно настоящему изобретению может включать дополнительный компонент (компоненты), которые производят воздействие на каталитические свойства каталитической системы или нет. Среди таких дополнительных компонентов можно отметить ионную жидкость (жидкости), которые вводят, например, чтобы производить воздействие на каталитические свойства каталитической системы и/или обеспечивать снижение вязкости каталитической системы. Предпочтительно каталитическая система согласно настоящему изобретению состоит в основном из смеси по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла и по меньшей мере одной ионной жидкости, которые определены выше. Выражение "состоит в основном" в настоящем описании следует понимать как означающее, что помимо по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла и по меньшей мере одной ионной жидкости каталитическая система согласно настоящему изобретению может включать дополнительный компонент (компоненты), предпочтительно в небольшом количестве, которые не производят воздействия на каталитические свойства каталитической системы, которые не производят каталитического воздействия на реакцию, в процессе которой используется каталитическая система. Среди таких дополнительных компонентов можно отметить ионную жидкость (жидкости), которые отличаются от ионной жидкости (жидкостей), определенных выше, и которые вводят, например, чтобы снижать вязкость каталитической системы. Предпочтительнее каталитическая система согласно настоящему изобретению состоит из смеси по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла и по меньшей мере одной ионной жидкости, которые определены выше. Выражение "состоит" в настоящем описании следует понимать как означающее, что каталитическая система состоит исключительно из смеси по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла и по меньшей мере одной ионной жидкости, которые определены выше. Каталитическая система согласно настоящему изобретению включает в качестве компонента (а) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла, причем один из них выбран из палладия, платины и осмия. В настоящем описании выражение "по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла" при использовании в настоящем документе включает одно соединение одного металла, а также смеси различных соединений одного металла или смеси соединений различных металлов или соединений, включающих два металла, как определено выше в настоящем документе, т.е. каталитические системы в соответствии с настоящим изобретением могут включать несколько металлов и, соответственно,соединений металлов, которые определены выше. В настоящем описании выражение "один металл, причем один из них выбран из палладия, платины и осмия" следует понимать как означающее, что один из металлов представляет собой палладий, платину или осмий. В остальной части текста выражения "соединение" и "металл" при использовании в единственном или множественном числе следует понимать как означающие, соответственно, одно или более чем одно соединение и один или более чем один металл, за исключением случаев, в которых определено другое значение. Каталитическая система согласно настоящему изобретению включает в качестве компонента (b) по меньшей мере одну ионную жидкость. Ионные жидкости, по существу, представляют собой соли в жидком состоянии, в то время как обычные жидкости, такие как, например, вода и бензин, преимущественно состоят из электронейтральных молекул. Ионные жидкости преимущественно состоят из ионов. Как правило, можно сказать, что любая соль, которая плавится без разложения, обычно превращается при этом в ионную жидкость. Однако многие соли плавятся при высоких температурах, которые значительно превышают температуры, используемые в каталитических процессах. Для целей настоящего изобретения термин "ионная жидкость" означает систему, которая является жидкой при температуре,существующей в процессе, в котором используют каталитическую систему. Предпочтительные ионные жидкости для целей настоящего изобретения представляют собой те,которые являются жидкими при температурах, составляющих 150 С или менее, предпочтительнее при температурах, составляющих 100 С или менее, еще предпочтительнее при температурах, составляющих 80 С или менее. Наиболее предпочтительными являются ионные жидкости, которые находятся в жидком состоянии при комнатной или даже меньшей температуре. Кроме того, предпочтительные ионные жидкости представляют собой те, которые имеют очень низкое давление пара и очень низкую воспламеняемость и которые демонстрируют хорошую электропроводность. Ионную жидкость, которая преимущественно функционирует в качестве реакционной среды, предпочтительно выбирают таким образом, чтобы она была, в основном, инертной по отношению к веществам, принимающим участие в реакции, и предпочтительно обладала способностью растворять продукты и промежуточные вещества, образующиеся при реакции. В настоящем описании выражение "по меньшей мере одна ионная жидкость" следует понимать как означающее одну или более чем одну ионную жидкость. Предпочтительно каталитическая система включает смесь из одной ионной жидкости, которая определена выше. В остальной части текста выражение "ионная жидкость" при использовании в единственном или множественном числе следует понимать как означающее одну или более чем одну ионную жидкость, за исключением случаев, в которых определено другое значение. Ионные жидкости согласно настоящему изобретению включают по меньшей мере один непротонированный катион и по меньшей мере один анион. В настоящем описании выражение "по меньшей мере один непротонированный катион" следует понимать как означающее один или более чем один непротонированный катион. Предпочтительно ионная жидкость включает один непротонированный катион. В остальной части текста выражение "непротонированный катион" при использовании в единственном или множественном числе следует понимать как означающее один или более чем один непротонированный катион, за исключением случаев, в которых определено другое значение. Термин "непротонированные катионы" при использовании в настоящем документе для цели настоящего изобретения означает катионы, в которых не содержится свободный атом (атомы) водорода при атоме (атомах), на которых распределен положительный заряд катиона. В настоящем описании выражение "по меньшей мере один анион" следует понимать как означающее один или более чем один анион. Предпочтительно ионная жидкость включает один анион. В остальной части текста выражение "анион" при использовании в единственном или множественном числе следует понимать как означающее один или более чем один анион, за исключением случаев, в которых определено другое значение. Каталитическая система согласно настоящему изобретению включает смесь:a) по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла, причем один из них выбран из палладия, платины и осмия; иb) по меньшей мере одной ионной жидкости, включающей по меньшей мере один непротонированный катион и по меньшей мере один анион; причем данную смесь выбирают из группы смесей, включающих,когда металл представляет собой палладий: ацетат палладия(II) и хлорид 1-этил-3-метилимидазолия,хлорид палладия(II), хлорид меди(I) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия,хлорид палладия(II) и хлорид 1-метил-3-октилимидазолия, хлорид 1-бензил-3-метилимидазолия или хлорид тригексилтетрадецилфосфония,хлорид палладия(II), ацетат палладия(II) и бис(трифторметилсульфонил)имид бутилтриметиламмония; когда металл представляет собой платину: хлорид платины(II) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия, тетрахлорферрат 1-бутил-3-метилимидазолия, хлорид 1-этил-3-метилимидазолия, метансульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, тетрафторэтилсульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, хлорид 1-метил-3-октилимидазолия, трифлат 1-метил-3-октилимидазолия или хлорид тригексилтетрадецилфосфония,хлорид платины(IV) и трифлат 1-этил-3-метилимидазолия или бис(трифторметилсульфонил)имид тригексилтетрадецилфосфония,гексахлорплатинат(IV) калия и трифлат 1-этил-3-метилимидазолия; и когда металл представляет собой осмий: хлорид осмия(III) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия, тетрафторэтилсульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, хлорид 1-метил-3-октилимидазолия или хлорид тригексилтетрадецилфосфония. Согласно первому варианту осуществления каталитическая система согласно настоящему изобретению включает смесь (а) и (b), причем данную смесь выбирают из группы смесей, включающих ацетат палладия(II) и хлорид 1-этил-3-метилимидазолия,хлорид палладия(II), хлорид меди(I) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия,хлорид палладия(II) и хлорид 1-метил-3-октилимидазолия, хлорид 1-бензил-3-метилимидазолия или хлорид тригексилтетрадецилфосфония,хлорид палладия(II), ацетат палладия(II) и бис(трифторметилсульфонил)имид бутилтриметиламмония. Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения каталитическая система согласно настоящему изобретению включает смесь (а) и (b), причем данную смесь выбирают из группы смесей, включающих хлорид платины(II) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия, тетрахлорферрат 1-бутил-3-метилимидазолия, хлорид 1-этил-3-метилимидазолия, метансульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, тетрафторэтилсульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, хлорид 1-метил-3-октилимидазолия, трифлат 1-метил-3-октилимидазолия или хлорид тригексилтетрадецилфосфония,хлорид платины(IV) и трифлат 1-этил-3-метилимидазолия или бис(трифторметилсульфонил)имид тригексилтетрадецилфосфония,гексахлорплатинат(IV) калия и трифлат 1-этил-3-метилимидазолия. Согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения каталитическая система согласно настоящему изобретению включает смесь (а) и (b), причем данную смесь выбирают из группы смесей, включающих хлорид осмия(III) и хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия, тетрафторэтилсульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, хлорид 1-метил-3-октилимидазолия или хлорид тригексилтетрадецилфосфония. Хотя были получены хорошие результаты в случае каталитических систем согласно всем трем вариантам осуществления настоящего изобретения, очень хорошие результаты были получены в случае каталитических систем согласно первому и второму вариантам осуществления, и особенно хорошие результаты были получены в случае каталитической системы согласно первому варианту осуществления,т.е. для системы, включающей хлорид и/или ацетат Pd(II). Содержание соединения по меньшей мере одного металла, причем один из них выбран из палладия,платины или осмия, в каталитической системе согласно настоящему изобретению, выраженное в миллимолях на литр ионной жидкости, преимущественно составляет более чем или равняется 1 ммоль/л и составляет менее чем или равняется 1000 ммоль/л. Содержание соединения, которое определено выше,-4 024479 преимущественно составляет более чем или равняется 1 ммоль/л, предпочтительно составляет более чем или равняется 5 ммоль/л и особенно предпочтительно составляет более чем или равняется 10 ммоль/л. Содержание соединения, которое определено выше, преимущественно составляет менее чем или равняется 1000 ммоль/л и предпочтительно составляет менее чем или равняется 900 ммоль/л. Содержание соединений палладия, платины или осмия в каталитической системе согласно настоящему изобретению, выраженное в миллимолях на литр ионной жидкости преимущественно составляет более чем или равняется 1 ммоль/л и составляет менее чем или равняется 1000 ммоль/л. Содержание соединения, которое определено выше, преимущественно составляет более чем или равняется 1 ммоль/л,предпочтительно составляет более чем или равняется 5 ммоль/л и особенно предпочтительно составляет более чем или равняется 10 ммоль/л. Содержание соединения, которое определено выше, преимущественно составляет менее чем или равняется 1000 ммоль/л, предпочтительно составляет менее чем или равняется 500 ммоль/л, особенно предпочтительно составляет менее чем или равняется 200 ммоль/л, еще предпочтительнее составляет менее чем или равняется 100 ммоль/л и наиболее особенно предпочтительно составляет менее чем или равняется 50 ммоль/л. Хотя это не является обязательным, однако, обычно считается предпочтительным, чтобы все соединения металлов, которые включает каталитическая система, находились в растворенной форме. Каталитическую систему в соответствии с настоящим изобретением можно использовать в жидкой фазе или наносить на твердый носитель, такой как диоксид кремния, оксид алюминия, двойной оксид кремния и алюминия, кордиерит, муллит или активированный уголь (здесь перечислены лишь некоторые подходящие материалы-носители), вплоть до предела объема пор и доступной поверхности носителя. Носитель может иметь любую форму, известную для таких материалов-носителей, в том числе, но не ограничиваясь этим, ячейки и экструдаты или подобные формы. Когда каталитическую систему используют в жидкой фазе, ее можно разбавлять органическим растворителем. Выбор природы органического растворителя, включаемого в таком случае в каталитическую систему согласно настоящему изобретению, определенно зависит от требования того, чтобы он был инертным по отношению к реагентам в условиях реакции, чтобы его можно было смешивать с ионной жидкостью, и от желания того, чтобы он образовывал с данной ионной жидкостью среду, вязкость которой ниже, чем вязкость чистой ионной жидкости. Предпочтительно, однако, чтобы сама ионная жидкость служила в качестве растворителя, таким образом, чтобы не требовался никакой дополнительный растворитель. Как правило, каталитическую систему в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, когда ее используют в реакциях гидрохлорирования хлористым водородом, изготавливают, растворяя или диспергируя желательное количество соединения металла в ионной жидкости, а затем насыщая полученный раствор хлористым водородом. Однако можно также сначала насыщать ионную жидкость хлористым водородом, а затем вводить соединение металла в ионную жидкость. Обычно используемое количество соединения металла в каталитической системе является таким, что все соединение металла находится в растворенной форме. Однако можно также использовать соединение металла такой природы или в таком количестве, что по меньшей мере одна фракция данного соединения присутствует в каталитической системе в форме диспергированного твердого вещества, без нарушения условий настоящего изобретения. Каталитическую систему согласно настоящему изобретению можно использовать для любой реакции с алкином, т.е. соединением, в котором два атома углерода соединены посредством тройной связи. Среди таких алкинов можно отметить ацетилен, пропин, также называемый "метилацетилен", диметилацетилендикарбоксилат, 1,4-бутиндиол, а также пропаргиловые соединения. Реакция может представлять собой гидрогалогенирование, в частности гидрохлорирование (хлористым водородом), гидройодирование (йодистым водородом), гидрофторирование (фтористым водородом) или гидробромирование (бромистым водородом), или реакцию с фосфористой кислотой. Каталитическая система в соответствии с настоящим изобретением является особенно полезной для гидрохлорирования ацетилена. В настоящем описании термин "ацетилен" следует понимать как ацетилен или смеси, включающие ацетилен, которые могут, в дополнение к ацетилену, включать и другие компоненты, например, этилен или другие ненасыщенные углеводороды, которые могут представлять собой побочные продукты синтеза ацетилена. Происхождение таких смесей различных ненасыщенных соединений может представлять собой любой известный источник реакционных смесей, которые можно получать в ходе известных способов синтеза ацетилена. Можно использовать смеси, включающие менее чем 50% ацетилена. Однако термин "ацетилен" означает смеси, включающие предпочтительно по меньшей мере 90% ацетилена и предпочтительнее 100% ацетилена. Ацетилен производят главным образом путем частичного сгорания метана, или он образуется как побочный продукт в потоке этилена после крекинга углеводородов. Еще один способ для производства ацетилена представляет собой гидролиз карбида кальция для которого требуются чрезвычайно высокие температуры, составляющие приблизительно 2000 С,-5 024479 что определяет обязательное использование электрической печи или аналогичного устройства. Смеси, включающие ацетилен и этилен, можно использовать непосредственно в неизменном виде,т.е. отсутствует необходимость разделения компонентов, поскольку реакционная способность ацетилена по сравнению с этиленом обеспечивает, что гидрохлорирование ацетилена осуществляется в первую очередь, после чего следует отделение полученного винилхлорида и дальнейшее использование этилена. Этот этилен можно хлорировать, получая 1,2-дихлорэтан для комбинированного способа производства мономера винилхлорида. Путем пиролиза 1,2-дихлорэтана можно производить хлористый водород для первой реакции с ацетиленом. Таким образом, настоящее изобретение также относится к способу производства винилхлорида с помощью реакции ацетилена с хлористым водородом (гидрохлорирование) в присутствии каталитической системы в соответствии с настоящим изобретением. Определения и предпочтения, представленные выше для каталитической системы согласно настоящему изобретению, применяются к способу производства винилхлорида согласно настоящему изобретению. Способ согласно настоящему изобретению можно преимущественно осуществлять при температуре в интервале от комнатной температуры до 220 С. При более высоких температурах каталитическая система проявляет тенденцию к разложению. Предпочтительная реакционная температура, другими словами, та, которая обеспечивает наилучший компромисс между производительностью, выходом и устойчивостью каталитической среды, составляет более чем или равняется приблизительно 40 С. Наилучшие результаты получают при температурах, которые составляют более чем или равняются приблизительно 50 С, причем более предпочтительные температуры составляют более чем или равняются приблизительно 80 С и наиболее особенно предпочтительные температуры составляют более чем или равняются приблизительно 120 С. Предпочтительно температура реакции не превышает приблизительно 200 С. В частности, температура реакции, составляющая от приблизительно 40 С до приблизительно 200 С, является наиболее предпочтительной. В определенных случаях температура реакции, не превышающая 170 С,оказывается преимущественной. Способ согласно настоящему изобретению преимущественно осуществляют при атмосферном давлении или при более высоких давлениях, соответствующих правилам безопасности при работе с ацетиленом. Как правило, парциальное давление ацетилена не превышает 5 МПа, предпочтительно оно не превышает 2,5 МПа. Способ производства винилхлорида гидрохлорированием ацетилена согласно настоящему изобретению преимущественно осуществляют в любом подходящем реакторе, вводя газообразные реагенты(ацетилен и хлористый водород) в контакт с каталитической системой. Способ согласно настоящему изобретению можно осуществлять традиционно, используя любое оборудование, обеспечивающее обмен между газовой и жидкой фазами, такое как тарельчатая колонна,затопленная насадочная колонна или затопленная безнасадочная колонна. Еще один вариант осуществления способа, который обеспечивает хороший обмен вещества между жидкой и газовой фазами, заключается в использовании противоточного реактора, необязательно типа орошаемого насадочного слоя, где жидкая каталитическая система движется над насадкой противотоком потоку газообразных реагентов. В способе согласно настоящему изобретению молярное соотношение хлористого водорода и ацетилена, вводимых в реактор, преимущественно составляет более чем или равняется приблизительно 0,5. Предпочтительно данное соотношение составляет более чем или равняется приблизительно 0,8. Преимущественно данное молярное соотношение составляет менее чем или равняется приблизительно 3. Предпочтительно молярное соотношение хлористого водорода и ацетилена, вводимых в реактор, составляет менее чем или равняется приблизительно 1,5. Хорошие результаты были получены, когда хлористый водород и ацетилен используют в молярном соотношении, составляющем от приблизительно 0,5 до приблизительно 3. Ацетилен и хлористый водород можно вводить в контакт в реакторе, или предпочтительно их можно смешивать перед введением в реактор. Для цели увеличения количество ацетилена, растворенного в жидкой фазе, также можно использовать способ, в котором только ацетилен в газообразной форме вводят в реактор, где ацетилен реагирует с хлористым водородом, присутствующим в форме гидрохлорида в жидкой фазе. Хлористый водород можно вводить в любой форме, включая разбавленный газ, чистый газ или раствор в растворителе, который затем подлежит экстракции, например, нерастворимый амин, преимущественно промежуточными веществами во время работы. Каталитическую систему в соответствии с настоящим изобретением можно преимущественно использовать в производстве винилхлорида способом в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, настоящее изобретение также относится к использованию каталитической системы согласно настоящему изобретению для каталитического гидрохлорирования ацетилена и производства винилхлорида. Каталитическая система в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает очень хорошие эксплуатационные характеристики и превосходит каталитические системы предшествующего уровня техники в отношении конверсии и селективности и, таким образом, также повышает производительность и отличается долгосрочной устойчивостью. Избегая использования соединений ртути, каталитическая система согласно настоящему изобретению, кроме того, обладает преимуществом отсутствия проблем токсичности, связанных с этими соединениями. Следующие примеры предназначены, чтобы проиллюстрировать настоящее изобретение, не ограничивая, однако, его объем. Примеры, обозначенные буквой С, представляют собой сравнительные примеры, в то время как другие примеры описывают каталитические системы в соответствии с настоящим изобретением. Общая процедура рабочих примеров В реактор из стекла пирекс (Pyrex), имеющий внутренний объем 45 мл, снабженный двойной рубашкой, в которой циркулирует масло в качестве теплоносителя, и устройством для введения реагентов,представляющим собой сопло из спеченного стекла, предназначенное для обеспечения диспергирования газов в жидкой среде, помещали 30 мл соответствующих растворов, включающих каталитические системы, изготовленные, как описано далее в настоящем документе. Реактор выдерживали при температуре 150 С. Реагенты (ацетилен и HCl) вводили при молярном соотношении 1:1,2 в количествах 10 Нл/ч и 12 Нл/ч (измерены при 0 С и атмосферном давлении). Указанное соединение металла растворяли в необходимом количестве в ионной жидкости, используемой в полученном виде. Количество металла, если не определено другое условие, составляло 22,6 ммоль/л ионной жидкости. Выходящий из реактора поток анализировали, определяя конверсию ацетилена. Селективность составляла 100% во всех экспериментах, т.е. помимо винилхлорида, представлявшего собой целевой продукт, побочные продукты отсутствовали. Таким образом, производительность можно было вычислять непосредственно по конверсии ацетилена. Следующие ионные жидкости анализировали и записывали в таблицы, которые кратко представляют исследованные каталитические системы:IL1 - хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия,IL2 - тетрахлорферрат 1-бутил-3-метилимидазолия,IL3 - хлорид 1-этил-3-метилимидазолия,IL4 - бис(трифторметилсульфонил)имид 1-этил-3-метилимидазолия,IL5 - трифлат 1-этил-3-метилимидазолия,IL6 - метансульфонат 1-этил-3-метилимидазолия,IL7 - тетрафторэтилсульфонат 1-этил-3-метилимидазолия,IL8 - хлорид 1-гексадецил-3-метилимидазолия,IL9 - хлорид 1-бензил-3-метилимидазолия,IL10 - бис(трифторметилсульфонил)имид 1-этил-2,3-диметилимидазолия,IL11 - хлорид 1-метил-3-октилимидазолия,IL12 - трифлат 1-метил-3-октилимидазолия,IL13 - хлорид тригексилтетрадецилфосфония,IL14 - бис(трифторметилсульфонил)имид тригексилтетрадецилфосфония,IL15 - тозилат триизобутилметилфосфония,IL17 - бис(трифторметилсульфонил)имид бутилтриметиламмония,IL16 - бис(трифторметилсульфонил)имид 1-бутил-4-метилпиридиния,IL18 - бис(трифторметилсульфонил)имид 1-бутил-1-метилпирролидиния. Результаты экспериментов представлены в следующих таблицах и/или проиллюстрированы на фиг. 1-4, которые демонстрируют конверсию ацетилена (%) в зависимости от времени (время в часах показано на оси х). Число рядом с кривой обозначает номер соответствующего примера. Таблица 1. Примеры 1-29 С - каталитические системы, включающие смесь одной ионной жидкости и одного соединения палладия Результаты экспериментов демонстрируют, что лучшие результаты были получены в случае каталитических систем согласно примерам 1, 2 или 3, чем в случае каталитических систем согласно примерам 4 С-7 С. Они также показывают, что очень хорошая конверсия была получена в случае каталитических систем согласно примерам 9, 10, 17 и 19. Кроме того, как можно видеть в табл. 1, каталитические системы согласно примерам 11 С-16 С, 18 С,20 С, 23 С-27 С и 29 С представляли собой проблемы растворимости и, таким образом, не подлежали дальнейшему использованию. Наконец, результаты эксперимента демонстрируют, что хорошая конверсия была получена в случае каталитических систем согласно примерам 21-28, даже если она была ниже, чем конверсия, полученная в случае каталитических систем согласно примерам 1, 2, 3, 9, 10, 17 и 19. Таблица 2. Примеры 30-48 С - каталитические системы, включающие смесь одной ионной жидкости и одного соединения платины Результаты экспериментов демонстрируют, что лучшие результаты были получены в случае каталитических систем согласно примерам 30, 33, 34, 37, 38, 40, 41 и 42, чем в случае каталитических систем согласно примерам 31 С и 32 С. Кроме того, как можно видеть в табл. 2, каталитические системы согласно примерам 35 С, 36 С, 39 С,43 С, 44 С, 45 С, 46 С, 47 С и 48 С представляли собой проблемы растворимости и, таким образом, не подлежали дальнейшему использованию, в то время как каталитические системы согласно примерам 49, 50 и 51 были растворимыми. Таблица 3. Примеры 52-60 С - каталитические системы, включающие смесь одной ионной жидкости и одного соединения осмия Результаты экспериментов демонстрируют, что очень хорошая конверсия была получена в случае каталитических систем согласно примерам 52, 55, 56 и 58. Кроме того, как можно видеть в табл. 3, каталитические системы согласно примерам 53 С, 54 С, 57 С,59 С и 60 С представляли собой проблемы растворимости и, таким образом, не подлежали дальнейшему использованию. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ производства винилхлорида реакцией ацетилена с хлористым водородом в присутствии каталитической системы, включающей смесь хлорида палладия(II) (а) и хлорида 1-метил-3 октилимидазолия (б). 2. Способ по п.1, в котором содержание (а), выраженное в миллимолях на литр ионной жидкости(б), составляет от 1 до 1000 ммоль/л. 3. Способ по п.1, в котором реакцию осуществляют при температуре в интервале от температуры окружающей среды до 220 С. 4. Каталитическая система для использования в способе по пп.1-3, включающая смесь хлорида палладия(II) и хлорида 1-метил-3-октилимидазолия.

МПК / Метки

МПК: C07C 17/08, B01J 31/02

Метки: винилхлорида, использование, ацетилена, производства, система, каталитическая, гидрохлорированием

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/11-24479-kataliticheskaya-sistema-i-ee-ispolzovanie-dlya-proizvodstva-vinilhlorida-gidrohlorirovaniem-acetilena.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Каталитическая система и ее использование для производства винилхлорида гидрохлорированием ацетилена</a>

Похожие патенты