Каталитическая система и ее использование для производства винилхлорида гидрохлорированием ацетилена

Номер патента: 24478

Опубликовано: 30.09.2016

Автор: Стребелль Мишель

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ производства винилхлорида реакцией ацетилена с хлористым водородом в присутствии каталитической системы, включающей по меньшей мере один N-алкилированный имидазол.

2. Способ по п.1, в котором N-алкилированный имидазол определен формулой (I)

Рисунок 1

где радикалы R1, R2, R3 и R4 могут независимо друг от друга, каждый, представлять собой водород или насыщенную или ненасыщенную алкильную группу C1-C18.

3. Способ по п.2, в котором N-алкилированный имидазол выбран из 1-метилимидазола, 1-этилимидазола, 1-бутилимидазола, 1-гексилимидазола, 1-октилимидазола, 1-децилимидазола, 1-метил-2-октилимидазола, 1-этил-2-метилимидазола, 1-бутил-2-метилимидазола, 1-гексил-2-метилимидазола и 1-децил-2-метилимидазола.

4. Способ по п.3, в котором N-алкилированный имидазол выбран из 1-метилимидазола, 1-этилимидазола и 1-бутилимидазола.

5. Способ по п.1, не включающий никакого соединения металла.

6. Способ по п.1, в котором каталитическая система включает:

a) по меньшей мере один N-алкилированный имидазол и дополнительно

b) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла.

7. Способ по п.6, в котором металл выбран из Pd, Pt, Au, Hg, Ru и Os.

8. Способ по п.7, в котором металл представляет собой Pd.

9. Способ по п.1, в котором реакцию осуществляют при температуре в интервале от комнатной температуры до 220°C.

10. Каталитическая система для использования в способе по пп.1-9, включающая:

a) по меньшей мере один N-алкилированный имидазол и

b) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла, выбранного из Pd, Pt, Hg, Ru и Os.

11. Каталитическая система по п.10, в которой N-алкилированный имидазол определен формулой (I)

Рисунок 2

где радикалы R1, R2, R3 и R4 могут независимо друг от друга, каждый, представлять собой водород или насыщенную или ненасыщенную алкильную группу C1-C18.

12. Каталитическая система по п.11, в которой N-алкилированный имидазол выбран из 1-метилимидазола, 1-этилимидазола, 1-бутилимидазола, 1-гексилимидазола, 1-октилимидазола, 1-децилимидазола, 1-метил-2-октилимидазола, 1-этил-2-метилимидазола, 1-бутил-2-метилимидазола, 1-гексил-2-метилимидазола и 1-децил-2-метилимидазола.

13. Каталитическая система по п.12, в которой N-алкилированный имидазол выбран из 1-метилимидазола, 1-этилимидазола, 1-бутилимидазола.

14. Каталитическая система по п.10, в которой металл представляет собой Pd.

Текст

Смотреть все

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВИНИЛХЛОРИДА ГИДРОХЛОРИРОВАНИЕМ АЦЕТИЛЕНА В изобретении представлены каталитическая система, включающая a) по меньшей мере одинN-алкилированный имидазол и b) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла, выбранного из Pd, Pt, Hg, Ru и Os, и ее использование в реакции гидрохлорирования ацетилена хлористым водородом. 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 EP-A-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 Nметилпирролидона, например, становится жидким только выше 80C. 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 EP 0519548-A1 и EP 0525843-A1 и которые включают по меньшей мере одно соединение металла группы VIII и гидрохлорид амина, температура плавления которого составляет менее чем или равняется 25C, или гидрохлорид жирного амина,включающий более чем 8 атомов углерода, температура плавления которого составляет более чем 25C,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 EP-A 0519548 и EP-A 0525843. 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. Последние вышеупомянутые каталитические системы обладают недостатком необходимости гидрохлорида амина или ионной жидкости в сочетании с соединением металла. Соответственно задача настоящего изобретения заключалась в том, чтобы предложить каталитиче-1 024478 скую 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. 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.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления каталитической системы в соответствии с настоящим изобретением изложены в пунктах, зависимых от п.10 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 согласно настоящему изобретению включает:a) по меньшей мере один N-алкилированный имидазол иb) необязательно по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла. Каталитические системы, включающие:a) по меньшей мере один N-алкилированный имидазол иb) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла, выбранного из Pd, Pt, Hg,Ru и Os,являются новыми и обеспечивают хорошие результаты в рамках настоящего изобретения, особенно если металл представляет собой Pd. Выражение "включает" в настоящем описании следует понимать как означающее, что помимо по меньшей мере одного N-алкилированного имидазола и необязательно по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла 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:a) по меньшей мере одного N-алкилированного имидазола иb) необязательно по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла. Выражение "состоит в основном" в настоящем описании следует понимать как означающее, что помимо по меньшей мере одного N-алкилированного имидазола и необязательно по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла 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 вводят, например, чтобы снижать вязкость каталитической системы. Предпочтительнее каталитическая система согласно настоящему изобретению состоит из:a) по меньшей мере одного N-алкилированного имидазола иb) необязательно по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла. Выражение "состоит" в настоящем описании следует понимать как означающее, что каталитическая система состоит исключительно по меньшей мере из одного N-алкилированного имидазола и необязательно по меньшей мере одного соединения по меньшей мере одного металла. Каталитическая система согласно настоящему изобретению включает в качестве компонента (a) по меньшей мере один N-алкилированный имидазол. В настоящем описании выражение "по меньшей мере один N-алкилированный имидазол" следует понимать как означающее один или более чем один N-алкилированный имидазол. Предпочтительно каталитическая система включает один N-алкилированный имидазол. В остальной части текста выражение "N-алкилированный имидазол" при использовании в единственном или множественном числе следует понимать как означающее один или более чем один Nалкилированный имидазол, за исключением случаев, в которых определено другое значение.N-Алкилированные имидазолы согласно настоящему изобретению преимущественно определены представленной ниже формулой (I) в которой радикалы R1, R2, R3 и R4 могут независимо друг от друга, каждый, представлять собой водород или необязательно замещенную насыщенную или ненасыщенную алкильную группу C1-C18(предпочтительно C1-C14, предпочтительнее C1-C12, наиболее предпочтительно C1-C10 и особенно предпочтительно C1-C8). Примеры N-алкилированных имидазолов представляют собой 1-метилимидазол, 1-этилимидазол, 1 пропилимидазол, 1-бутилимидазол, 1-пентилимидазол, 1-гексилимидазол, 1-гептилимидазол, 1 октилимидазол, 1-нонилимидазол, 1-децилимидазол, 1-метил-2-октилимидазол, 1-этил-2-метилимидазол,1-бутил-2-метилимидазол, 1-гексил-2-метилимидазол и 1-децил-2-метилимидазол. Предпочтительно N-алкилированный имидазол выбирают из 1-метилимидазола, 1-этилимидазола,1-бутилимидазола, 1-гексилимидазола, 1-октилимидазола, 1-децилимидазола, 1-метил-2-октилимидазола,1-этил-2-метилимидазола, 1-бутил-2-метилимидазола, 1-гексил-2-метилимидазола и 1-децил-2 метилимидазола. Предпочтительнее в качестве N-алкилированного имидазола выбирают те, которые используют в рабочих примерах, представленных далее в настоящем документе, т.е. 1-метилимидазол, 1-этилимидазол и 1-бутилимидазол. Эти наиболее предпочтительные N-алкилированные имидазолы поставляет на продажу, например, фирма Aldrich. Способы производства подходящих алкилированных имидазолов известны специалисту в данной области техники, и, таким образом, их подробное описание не является обязательным в настоящем документе. Каталитическая система согласно настоящему изобретению включает в качестве компонента (b) необязательно по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла. 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. Предпочтительно каталитическая система включает одно соединение по меньшей мере одного металла и предпочтительнее одно соединение одного металла. 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. В настоящем описании выражение "необязательно включает по меньшей мере одно соединение" следует понимать как означающее, что такое соединение присутствует или нет в каталитической системе. Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения в каталитическую систему согласно настоящему изобретению не включен компонент (b), т.е. по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла. Определения и предпочтения, представленные выше, применяются также к данному первому варианту осуществления. Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения каталитическая система согласно настоящему изобретению включает преимущественно:a) по меньшей мере один N-алкилированный имидазол иb) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла. Определения и предпочтения, представленные выше, применяются также к данному второму варианту осуществления. Каталитическая система согласно настоящему изобретению необязательно включает в качестве компонента (b) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла. Металл может представлять собой любой металл. Металл преимущественно выбирают из Pd, Pt,Au, Hg, Ru, Os, Ru, Rh и Ir. Предпочтительно металл выбирают из Pd, Pt, Au, Hg, Ru и Os. Таким образом, каталитическая система согласно настоящему изобретению включает предпочтительно:a) по меньшей мере один N-алкилированный имидазол иb) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла, выбранного из Pd, Pt, Au,-3 024478Hg, Ru и Os. Хотя хорошие результаты были получены, когда металл выбирали из перечисленных выше, очень хорошие результаты были получены, когда металл выбирали из Pd, Ru, Au и Os, особенно хорошие результаты были получены, когда металл выбирали из Pd, Ru и Au, и, в частности, очень хорошие результаты были получены, когда металл выбирали из Pd и Ru. Наиболее интересные результаты были получены, когда металл представлял собой Pd. Предпочтительные соединения Pt(IV), Pt(II) или Pd(II) представляют собой те, которые можно превратить в хлориды соответствующих металлов во время изготовления каталитической системы в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, можно использовать хлориды, нитраты, ацетаты,карбонаты или оксиды платины (IV), платины(II) или палладия(II). Тем не менее, предпочтительными являются хлориды и ацетаты данных металлов. Среди имеющих хлоридную основу соединений платины(IV) можно упомянуть хлорид платины(IV) и гексахлороплатиновую кислоту или ее соли, например Na2PtCl6, K2PtCl6 или Li2PtCl6. Среди имеющих хлоридную основу соединений платины(II) можно упомянуть хлорид платины(II) и тетрахлороплатинаты щелочных металлов или щелочно-земельных металлов, такие как, например,Na2(PtCl4), K2(PtCl4), Li2(PtCl4) и (NH4)2 (PtCl4). Среди имеющих хлоридную основу соединений палладия(II) можно упомянуть хлорид палладия(II) и тетрахлоропалладаты щелочных металлов или щелочно-земельных металлов, такие как, например,Na2(PdCl4), K2(PdCl4), Li2(PdCl4) и (NH4)2 (PdCl4). Особенно предпочтительно выбирать PtCl4, PtCl2, PdCl2 и ацетат палладия (II) в качестве соединений платины(IV), платины(II) и палладия(II) соответственно. Наиболее предпочтительными являютсяPtCl2, PdCl2 и ацетат палладия(II). Среди соединений золото соединения Au3+ являются предпочтительными и аналогично случаям Pd и Pt более предпочтительными являются те соединения, которые можно превратить в хлориды. Наиболее предпочтительным является AuCl3. Подходящие соединения Ru и Os представляют собой те, в которых данные металлы являются трехвалентными, и снова более предпочтительными являются соединения, которые можно превратить в хлориды или сами хлориды. Наиболее предпочтительными являются соответственно RuCl3 и OsCl3. Среди подходящих соединений ртути можно упомянуть HgCl2. Содержание соединения металла в каталитической системе согласно второму варианту осуществления, выраженное в миллимолях на 1 л N-алкилированного имидазола преимущественно составляет более чем или равняется приблизительно 1 ммоль/л и составляет менее чем или равняется приблизительно 1000 ммоль/л. Содержание соединений металлов в каталитической системе согласно второму варианту осуществления преимущественно составляет более чем или равняется приблизительно 1 ммоль/л,предпочтительно составляет более чем или равняется приблизительно 5 ммоль/л и особенно предпочтительно составляет более чем или равняется приблизительно 10 ммоль/л. Содержание соединения металла в каталитической системе преимущественно составляет менее чем или равняется приблизительно 1000 ммоль/л, предпочтительно составляет менее чем или равняется приблизительно 800 ммоль/л, особенно предпочтительно составляет менее чем или равняется приблизительно 600 ммоль/л, еще предпочтительнее составляет менее чем или равняется приблизительно 500 ммоль/л и наиболее особенно предпочтительно составляет менее чем или равняется приблизительно 400 ммоль/л. Хотя это не является обязательным, однако обычно считается предпочтительным, чтобы все соединения металлов, которые включает каталитическая система, находились в растворенной форме. 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 N-алкилированном имидазоле, а затем насыщая полученный раствор хлористым водородом. Однако можно также сначала насыщать N-алкилированный имидазол хлористым водородом, а затем вводить соединение металла в Nалкилированный имидазол. 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 в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления настоящего изобретения 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 Nалкилированным имидазолом, и от желания того, чтобы он образовывал с данным N-алкилированным имидазолом среду, вязкость которой ниже, чем вязкость чистого N-алкилированного имидазола. Предпочтительно, однако, чтобы сам N-алкилированный имидазол служил в качестве растворителя,таким образом, чтобы не требовался никакой дополнительный растворитель. 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 кальцияCaC2+2 Н 2 ОCa(OH)2+С 2 Н 2,для которого требуются чрезвычайно высокие температуры, составляющие приблизительно 2000C,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 220C. 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 40C. Наилучшие результаты получают при температурах, которые составляют более чем или равняются приблизительно 50C, причем более предпочтительные температуры составляют более чем или равняются приблизительно 80C, и наиболее особенно предпочтительные температуры составляет более чем или равняются приблизительно 120C. Предпочтительно температура реакции не превышает приблизительно 200C. В частности, температура реакции, составляющая от приблизительно 40 до приблизительно 200C, является наиболее предпочтительной. В определенных случаях температура реакции, не превышающая 170C,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,-5 024478 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 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 C, 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 150C. Реагенты (ацетилен и HCl) вводили при молярном соотношении 1:1,2 в количествах 10 Нл/ч и 12 Нл/ч (измерены при 0C и атмосферном давлении).N-Алкилированный имидазол использовали в полученном виде. Когда оно присутствовало в каталитической системе, указанное соединение металла растворяли в необходимом количестве в используемом N-алкилированном имидазоле. 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 N-алкилированные имидазолы анализировали и записывали в таблицу, которая кратко представляет исследованные каталитические системы:IM1 - 1-метилимидазол,IM2 - 1-бутилимидазол,IM3 - 1-этилимидазол. Результаты экспериментов представлены в следующей таблице и/или проиллюстрированы на фиг. 1 и 2, которые демонстрируют конверсию ацетилена (%) в зависимости от времени (время в часах показано на оси x). Число рядом с кривой обозначает номер соответствующего примера. Результаты экспериментов показывают, что очень хорошая конверсия была получена при использовании каталитических систем согласно примерам 1-14. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ производства винилхлорида реакцией ацетилена с хлористым водородом в присутствии каталитической системы, включающей по меньшей мере один N-алкилированный имидазол. 2. Способ по п.1, в котором N-алкилированный имидазол определен формулой (I) где радикалы R1, R2, R3 и R4 могут независимо друг от друга, каждый, представлять собой водород или насыщенную или ненасыщенную алкильную группу C1-C18. 3. Способ по п.2, в котором N-алкилированный имидазол выбран из 1-метилимидазола, 1 этилимидазола, 1-бутилимидазола, 1-гексилимидазола, 1-октилимидазола, 1-децилимидазола, 1-метил-2 октилимидазола, 1-этил-2-метилимидазола, 1-бутил-2-метилимидазола, 1-гексил-2-метилимидазола и 1 децил-2-метилимидазола. 4. Способ по п.3, в котором N-алкилированный имидазол выбран из 1-метилимидазола, 1 этилимидазола и 1-бутилимидазола. 5. Способ по п.1, не включающий никакого соединения металла. 6. Способ по п.1, в котором каталитическая система включает:a) по меньшей мере один N-алкилированный имидазол и дополнительноb) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла. 7. Способ по п.6, в котором металл выбран из Pd, Pt, Au, Hg, Ru и Os. 8. Способ по п.7, в котором металл представляет собой Pd. 9. Способ по п.1, в котором реакцию осуществляют при температуре в интервале от комнатной температуры до 220C. 10. Каталитическая система для использования в способе по пп.1-9, включающая:a) по меньшей мере один N-алкилированный имидазол иb) по меньшей мере одно соединение по меньшей мере одного металла, выбранного из Pd, Pt, Hg,Ru и Os. 11. Каталитическая система по п.10, в которой N-алкилированный имидазол определен формулой где радикалы R1, R2, R3 и R4 могут независимо друг от друга, каждый, представлять собой водород или насыщенную или ненасыщенную алкильную группу C1-C18. 12. Каталитическая система по п.11, в которой N-алкилированный имидазол выбран из 1 метилимидазола, 1-этилимидазола, 1-бутилимидазола, 1-гексилимидазола, 1-октилимидазола, 1 децилимидазола, 1-метил-2-октилимидазола, 1-этил-2-метилимидазола, 1-бутил-2-метилимидазола, 1 гексил-2-метилимидазола и 1-децил-2-метилимидазола. 13. Каталитическая система по п.12, в которой N-алкилированный имидазол выбран из 1 метилимидазола, 1-этилимидазола, 1-бутилимидазола. 14. Каталитическая система по п.10, в которой металл представляет собой Pd.

МПК / Метки

МПК: B01J 31/02

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

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-24478-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