催化系统及其用于通过乙炔的氢氯化反应制造氯乙烯的用途

申请号 CN201180062443.8 申请日 2011-12-14 公开(公告)号 CN103269796B 公开(公告)日 2016-08-10
申请人 索维公司; 发明人 米歇尔·施特雷贝勒;
摘要 在此披露了包括以下混合物的催化系统:a)选自钯、铂以及锇中之一的至少一种金属的至少一种化合物;以及b)包括至少一种非质子化的阳离子和至少一种阴离子的至少一种 离子液体 ,该混合物选自一个 选定 组的混合物。
权利要求

1.在催化系统的存在下通过乙炔与氯化氢的反应制造氯乙烯的方法,所述催化系统包括以下物质的混合物:
氯化钯(II)以及1-甲基-3-辛基氯化咪唑 其中氯化钯(II)以每升离子液体的毫摩尔数表达的含量是大于或等于1mmol/l并且小于或等于1000mmol/l。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述反应是在从环境温度至220℃的温度下进行的。
3.催化系统,其包括以下物质的混合物
氯化钯(II)以及1-甲基-3-辛基氯化咪唑

说明书全文

催化系统及其用于通过乙炔的氢氯化反应制造氯乙烯的用途

[0001] 本发明涉及一种催化系统,该催化系统是在一种用于通过乙炔的氢氯化反应制造氯乙烯的方法中特别有用的。本发明还涉及这种方法。
[0002] 通过乙炔与氯化氢之间的反应制造氯乙烯通常是在气相中、在一种固定床反应器中、在基于载有氯化汞的一种非均相的固体催化剂存在时进行的。主要是由于毒性的原因,目前对具有减少的汞含量的或不含汞化合物的催化系统越来越感兴趣。
[0003] 已经开发出多种不同的催化剂,旨在取代目前气相方法中的催化剂。
[0004] 例如,未经审查的日本专利申请52/136104描述了一种在气相中由沉积在活性炭上的贵金属卤化物组成的固定催化床存在时将乙炔进行氢氯化的方法。然而迄今为止,此类旨在用于气相方法的可替代的催化剂的寿命仍然远远短于基于汞化合物的催化剂的寿命。
[0005] 此外,文献中有一些在一种液体催化介质的存在下将乙炔进行氢氯化的实例。
[0006] 德国专利709.000描述了一种通过在高温下使乙炔接触含有一种标准催化剂的有机的氢卤化物盐熔融物而制备乙烯基卤化物的方法。脂肪族的、芳香族的或杂环的胺类及其混合物被考虑作为有机碱。
[0007] 发明人的证书SU237116描述了使用一种含有46wt%的氯化亚和从14wt%至16wt%的一种甲胺、二甲胺或三甲胺的盐酸盐的酸溶液
[0008] 欧洲专利申请书EP-A-0340416披露了一种在高于环境温度的温度下将乙炔与氯化氢在钯化合物作为催化剂存在时在由脂肪族或脂环族酰胺组成的溶剂中进行反应而制备氯乙烯的方法。虽然它允许获得高的产量,然而,这种方法也有一些明显的缺点:它已经表现出在反应条件下这种液体催化剂系统逐渐退化,从而形成具有质外观的黑色产品。此外,在氯化氢的存在下,酰胺被转化为一种盐酸盐,它的熔点通常是远高于环境温度。例如,N-甲基吡咯烷盐酸盐只在80°C以上才是液体。实际上,这可能造成严重的实施问题,这些问题与反应器关闭期间催化介质的团聚或在设施最冷的点上管线的堵塞相关。于是,整个反应器并且还有反应介质在其中流动的管线必须持续地保持在高于盐酸盐熔点的温度。
[0009] 由于在欧洲专利申请EP0519548-A1和EP0525843-A1中描述的氢氯化反应系统,这些不同的问题似乎已经得到解决,这些系统包括至少一种第VIII族金属化合物以及或者一种胺盐酸盐(其熔点低于或等于25°C)或者一种包含多于8个碳原子的脂肪胺盐酸盐(其熔点高于25°C)以及选自脂肪族、脂环族和芳香族的类及其混合物的一种有机溶剂。尽管如此,其中所描述的催化剂系统,尤其是其中第VIII族金属化合物是氯化铂(II)或氯化钯(II)的系统,当考虑到在由乙炔的氢氯化反应生产氯乙烯的生产率方面以及长期的稳定性方面它们使得能够实现的性能时,并非完全令人满意。
[0010] WO2008/77868披露了一种催化的氢氯化反应系统,包括至少一种胺盐酸盐和至少一种第VIII族金属化合物,该金属化合物选自下组,该组包括:一种铂(IV)的化合物与氯化(II)的混和物、一种铂(II)的化合物与化三苯基膦的混合物、以及一种钯(II)的化合物与三苯基膦的混合物。这些催化系统展示出与欧洲专利申请EP-A0519548和EP-A0525843中描述的系统相比一种改进的生产率。上述催化系统表现出要求一种胺盐酸盐与非常特定的金属化合物相结合的缺点。
[0011] 最后,专利申请CN101716528披露了用于通过乙炔的氢氯化反应生产氯乙烯的催化系统,该催化系统包括具有氯、溴、六氟磷酸根或四氟磷酸根的离子作为阴离子的基于咪唑鎓的离子液体以及金、铂、钯、锡、汞、铜或铑的氯化物中的一种或多种。上述催化系统在转化率、选择性以及由此在生产率的方面仍然未能完全令人满意。
[0012] 因此,本发明的一个目的是提供一种催化系统,具体是用于氢氯化反应并且更具体是用于乙炔的氢氯化反应,该催化系统尽可能简单且廉价,允许在转化率、选择性以及因此还有生产率的方面有非常好的性能,并且它比原有的系统表现得更好。本发明的另一目的是在这种催化系统的存在下提供乙炔的氢氯化反应合成氯乙烯的一种方法,该催化系统在反应条件下并不降解并且使之能够实现朝向氯乙烯的非常好的生产率。不像基于汞化合物的系统,根据本发明的催化系统具有的优点是没有与这些化合物相关的毒性问题,并且避免了金属盐在设施中的蒸发
[0013] 因此本发明涉及一种催化系统,更具体地是一种用于乙炔的氢氯化反应的催化系统,如权利要求7中所定义。
[0014] 根据本发明的催化系统的优选实施方案在从属于权利要求7的权利要求以及下文更详细的描述中提出。
[0015] 本发明的另一方面涉及在如权利要求1以及从属于权利要求1的权利要求中以及在下文更详述的说明中所定义的一种催化系统的存在下通过乙炔的氢氯化反应制造氯乙烯的一种方法。
[0016] 在根据本发明的方法中使用的催化系统包括以下各项的一种混合物
[0017] a)选自钯、铂以及锇中之一的至少一种金属的至少一种化合物;以及[0018] b)包括至少一种非质子化的阳离子和至少一种阴离子的至少一种离子液体;
[0019] 该混合物选自以下混合物的组,包括
[0020] 当该金属是钯时,
[0021] 醋酸钯(II)以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓或1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓,[0022] 氯化钯(II)、氯化铜以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓,
[0023] 氯化钯(II)、氯化亚铜以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓,
[0024] 氯化钯(II)以及1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓、1-苄基-3-甲基氯化咪唑鎓或三己基四癸基氯化鏻,
[0025] 氯化钯(II)、醋酸钯(II)以及丁基三甲基铵二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物;
[0026] 当该金属是铂时,
[0027] 氯化铂(II)以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-丁基-3-甲基四氯高酸咪唑鎓、1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-乙基-3-甲基甲烷磺酸咪唑鎓、1-乙基-3-甲基四氟乙基磺酸咪唑鎓、1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓、1-甲基-3-辛基三氟甲磺酸咪唑鎓或三己基四癸基氯化鏻,
[0028] 氯化铂(IV)以及1-乙基-3-甲基三氟甲磺酸咪唑鎓或三己基四癸基鏻二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物;
[0029] 六氯铂(IV)酸以及1-乙基-3-甲基三氟甲磺酸咪唑鎓;并且
[0030] 当该金属是锇时,
[0031] 氯化锇(III)以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-乙基-3-甲基四氟乙基磺酸咪唑鎓、1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓或三己基四癸基氯化鏻。
[0032] 表述“包括”在本说明书中应理解为是指除至少一种金属的至少一种化合物以及如以上定义的至少一种离子液体之外,根据本发明的催化系统还可以包括对该催化系统的催化特性有或没有影响的一种或多种另外的组分。在这一种或多种另外的组分中,可以提及除以上定义的这一种或多种离子液体之外的一种或多种离子液体,它们对催化特性有影响和/或允许该催化系统的粘度降低。
[0033] 优选地,根据本发明的催化系统主要由至少一种金属的至少一种化合物与如上定义的至少一种离子液体的混合物组成。
[0034] 表述“主要由……组成”在本说明书中应理解为是指除至少一种金属的至少一种化合物以及至少一种离子液体之外,根据本发明的催化系统还可以包括对该催化系统的催化特性没有影响的一种或多种另外的组分(优选以小量);换言之,在使用该催化系统的反应过程中对该反应没有催化作用。在这一种或多种另外的组分中,可以提及除以上定义的这一种或多种离子液体之外的一种或多种离子液体,例如将它们加入以降低该催化系统的粘度。
[0035] 更优选地,根据本发明的催化系统是由如上定义的、至少一种金属的至少一种化合物与至少一种离子液体的混合物组成。表述“由……组成”在本说明书中应理解为是指该催化系统仅是由至少一种金属的至少一种化合物与如以上定义的至少一种离子液体的混合物组成。
[0036] 根据本发明的催化系统包括选自钯、铂以及锇中之一的至少一种金属的至少一种化合物作为组分a)。
[0037] 在本说明书中,如在此使用的,表述“至少一种金属的至少一种化合物”包括一种金属的单一金属化合物以及同种金属的不同化合物的混合物或不同金属的化合物或包括以上定义的两种金属的化合物的混合物,即,根据本发明的催化系统可以包括多于一种如上定义的金属(相应地,金属化合物)。
[0038] 在本说明书中,表述“选自钯、铂和锇中之一的一种金属”应理解为是指该金属中的一种是钯、铂或锇。
[0039] 在本文的剩余部分,以单数或复数形式使用的表述“化合物”和“金属”应理解为对应地表示一种或多于一种化合物以及一种或多于一种金属,除非另有说明。
[0040] 根据本发明的催化系统包括至少一种离子液体作为组分b)。
[0041] 离子液体主要是处于液体状态的盐,而普通液体(例如像水和汽油)主要是由电中性的分子构成。离子液体有利的是由离子构成。
[0042] 总体上可以认为任何熔融而不分解的盐通常将产生一种离子液体。然而,许多盐在高温下熔化,远高于在催化方法中使用的温度。为了本发明的目的,术语离子液体应是指一种在使用该催化系统的方法中所使用的温度下为液体的一种系统。
[0043] 为了本发明的目的,优选的离子液体是在150°C或更低的温度下、更优选在100°C或更低、更优选在80°C或更低的温度下为液体的那些。最优选的是在室温或甚至低于室温时处于液体状态的离子液体。此外,优选的离子液体是具有非常低的蒸汽压以及非常低的可燃性并且展现出良好的导电性的那些。
[0044] 有利地作为反应介质起作用的离子液体优选被选择为使得它对参与该反应的物质大致呈惰性并且优选对于在该反应中形成的产物和中间体具有溶剂能
[0045] 在本说明书中,表述“至少一种离子液体”应理解为是指一种或多于一种离子液体。
[0046] 优选地,该催化系统包括如上定义的一种离子液体的混合物。
[0047] 在本文的剩余部分,以单数或复数形式使用的表述“离子液体”应理解为表示一种或多于一种离子液体,除非另有说明。
[0048] 根据本发明的离子液体包括至少一种非质子化的阳离子以及至少一种阴离子。
[0049] 在本说明书中,表述“至少一种非质子化的阳离子”应理解为是指一种或多于一种非质子化的阳离子。
[0050] 优选地,该离子液体包括一种非质子化的阳离子。
[0051] 在本文的剩余部分,以单数或复数形式使用的表述“非质子化的阳离子”应理解为表示一种或多于一种非质子化的阳离子,除非另有说明。
[0052] 如在此使用的,术语非质子化的阳离子,为了本发明的目的应指在该阳离子的正电荷所分配到的一个或多个原子上不携带一个或多个游离氢原子的阳离子。
[0053] 在本说明书中,表述“至少一种阴离子”应理解为是指一种或多于一种阴离子。
[0054] 优选地,该离子液体包括一种阴离子。
[0055] 在本文的剩余部分,以单数或复数形式使用的表述“阴离子”应理解为表示一种或多于一种阴离子,除非另有说明。
[0056] 根据本发明的催化系统包括以下各项的一种混合物
[0057] a)选自钯、铂以及锇中之一的至少一种金属的至少一种化合物;以及[0058] b)包括至少一种非质子化的阳离子和至少一种阴离子的至少一种离子液体;
[0059] 该混合物选自以下混合物的组,包括:
[0060] 当该金属是钯时,
[0061] 醋酸钯(II)以及1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓,
[0062] 氯化钯(II)、氯化亚铜以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓,
[0063] 氯化钯(II)以及1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓、1-苄基-3-甲基氯化咪唑鎓或三己基四癸基氯化鏻,
[0064] 氯化钯(II)、醋酸钯(II)以及丁基三甲基铵二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物;
[0065] 当该金属是铂时,
[0066] 氯化铂(II)以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-丁基-3-甲基四氯高铁酸咪唑鎓、1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-乙基-3-甲基甲烷磺酸咪唑鎓、1-乙基-3-甲基四氟乙基磺酸咪唑鎓、1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓、1-甲基-3-辛基三氟甲磺酸咪唑鎓或三己基四癸基氯化鏻,
[0067] 氯化铂(IV)以及1-乙基-3-甲基三氟甲磺酸咪唑鎓或三己基四癸基鏻二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物;
[0068] 六氯铂(IV)酸钾以及1-乙基-3-甲基三氟甲磺酸咪唑鎓;并且
[0069] 当该金属是锇时,
[0070] 氯化锇(III)以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-乙基-3-甲基四氟乙基磺酸咪唑鎓、1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓或三己基四癸基氯化鏻。
[0071] 根据一个第一实施方案,根据本发明的催化系统包括一种a)以及b)的混合物,该混合物选自以下混合物的组,包括
[0072] 醋酸钯(II)以及1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓,
[0073] 氯化钯(II)、氯化亚铜以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓,
[0074] 氯化钯(II)以及1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓、1-苄基-3-甲基氯化咪唑鎓或三己基四癸基氯化鏻,
[0075] 氯化钯(II)、醋酸钯(II)以及丁基三甲基铵二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物。
[0076] 根据一个第二实施方案,该催化系统包括一种a)以及b)的混合物,该混合物选自以下混合物的组,包括
[0077] 氯化铂(II)以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-丁基-3-甲基四氯高铁酸咪唑鎓、1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-乙基-3-甲基甲烷磺酸咪唑鎓、1-乙基-3-甲基四氟乙基磺酸咪唑鎓、1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓、1-甲基-3-辛基三氟甲磺酸咪唑鎓或三己基四癸基氯化鏻,
[0078] 氯化铂(IV)以及1-乙基-3-甲基三氟甲磺酸咪唑鎓或三己基四癸基鏻二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物;
[0079] 六氯铂(IV)酸钾以及1-乙基-3-甲基三氟甲磺酸咪唑鎓。
[0080] 根据一个第三实施方案,该催化系统包括一种a)以及b)的混合物,该混合物选自以下混合物的组,包括
[0081] 氯化锇(III)以及1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-乙基-3-甲基四氟乙基磺酸咪唑鎓、1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓或三己基四癸基氯化鏻。
[0082] 虽然使用根据本发明的三个实施方案的催化系统已经获得了良好的结果,但是用根据第一和根据第二实施方案的催化系统获得了非常好的结果,并且使用根据第一实施方案(即包括氯化和/或醋酸Pd(II))的催化系统获得了特别好的结果。
[0083] 在根据本发明的催化系统中的选自钯、铂或锇中之一的至少一种金属的化合物的含量以每升离子液体的毫摩尔数表达有利的是大于或等于1mmol/l并且小于或等于1000mmol/l。如上定义的化合物的含量有利的是大于或等于1mmol/l,优选大于或等于
5mmol/l,并且特别优选大于或等于10mmol/l。如上定义的化合物的含量有利的是小于或等于1000mmol/l并且优选小于或等于900mmol/l。
[0084] 在根据本发明的催化系统中的钯、铂或锇的化合物的含量以每升离子液体的毫摩尔数表达有利的是大于或等于1mmol/l并且小于或等于1000mmol/l。如上定义的化合物的含量有利的是大于或等于1mmol/l,优选大于或等于5mmol/l,并且特别优选大于或等于10mmol/l。如上定义的化合物的含量有利的是小于或等于1000mmol/l,优选小于或等于
500mmol/l,特别优选小于或等于200mmol/l,更特别优选小于或等于100mmol/l,并且最特别优选小于或等于50mmol/l。
[0085] 虽然并非强制性的,然而优选的是该催化系统中包括的所有金属化合物都是处于溶解的形式。
[0086] 根据本发明的催化剂系统可被用于液相或被沉积在固体载体如石、氧化、硅铝石、堇青石、莫来石或活性炭(仅列出几种合适的载体材料)上,高达载体的孔体积以及可用表面积的极限值。该载体对于此类载体材料而言可以具有任何形状,包括但不限于蜂窝状物以及挤出物或类似物。
[0087] 当该催化系统在液相中使用时,可以将其用一种有机溶剂稀释。于是包括在根据本发明的催化系统中的有机溶剂的性质的选择尤其取决于以下要求:它在反应条件下相对于反应物而言是惰性的、它与离子液体容易混合;并且取决于以下希望:它与这种离子液体形成一种介质,该介质的粘度低于该离子液体单独存在时的粘度。
[0088] 然而优选地,该离子液体自身充当一种溶剂,从而使得不必有另外的溶剂。
[0089] 总体而言,根据本发明的催化系统当与氯化氢一起在氢氯化反应中使用时,是通过将所希望的量的金属化合物溶解或分散在离子液体中、并且然后用氯化氢使这种溶液饱和而制备的。然而,还有可能首先将该离子液体用氯化氢饱和、之后接着将该金属化合物引入该离子液体中。通常,所使用的金属化合物的量是使得在催化系统中全部金属化合物都处于溶解的形式。然而,还有可能使用一种金属化合物,其量值或所具有的性质使得这种化合物的至少一部分以分散的固体的形式存在于该催化系统中,而不对本发明不利。
[0090] 根据本发明的催化系统可以用于针对炔烃的任何反应,即,两个碳通过一个三键连接的化合物。在此类炔烃中可以提及乙炔、丙炔(也称为甲基乙炔)、丁炔二酸二甲酯、1,4-丁烯二醇、连同丙炔类化合物。该反应可以是氢卤化作用,特别是氢氯化作用(与氯化氢进行)、氢碘化作用(与碘化氢进行)、氢氟化作用(与氟化氢进行)、或氢溴化作用(与溴化氢进行),或与磷酸进行的反应。
[0091] 根据本发明的催化系统对于乙炔的氢氯化作用是特别有用的。
[0092] 在本发明中,术语“乙炔”应理解为是乙炔或包含乙炔的混合物,这些混合物除乙炔之外还可以包含其他组分,例如乙烯或其他不饱和烃类,这些烃类可以是乙炔合成的副产物。不同的不饱和化合物的此类混合物的来源可以是任何来源的混合物,如它们可以在用于乙炔的已知合成方法的过程中获得。可以使用包含少于50%的乙炔的混合物。然而优选的是,术语“乙炔”是指包含至少90%的乙炔以及更优选100%的乙炔的混合物。
[0093] 乙炔主要是通过甲烷的部分燃烧制造的或作为来自烃类裂解的乙烯蒸汽中的副产物出现。
[0094] 用于制造乙炔的另一种方法是碳化水解
[0095] CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2
[0096] 这要求大约2000°C的极其高的温度,从而使得必须使用电炉或类似物。
[0097] 包含乙炔和乙烯的混合物可以直接按原样使用,即,无需将组分进行分离,因为乙炔与乙烯相比的反应性使得乙炔的氢氯化作用能够首先分离所获得的氯乙烯并且随后使用乙烯而进行。可以将该乙烯氯化以生产1,2-二氯乙烷,从而用于一种制造氯乙烯单体的联合方法。1,2-二氯乙烷的热解可以产生氯化氢,用于与乙炔进行的该第一反应。
[0098] 因此,本发明还涉及一种用于通过乙炔与氯化氢的反应(氢氯化作用)在根据本发明的一种催化系统的存在下制造氯乙烯的方法。
[0099] 以上对于根据本发明的催化系统所定义的定义和优选项适用于根据本发明制造氯乙烯的方法。
[0100] 根据本发明的方法有利地可以在从室温至220°C的范围内的温度下进行。在较高温度下,该催化系统具有一种降解的趋势。优选的反应温度,也就是说提供生产率、产量和催化介质的稳定性之间最好的折衷,是大于或等于约40°C。在大于或等于约50°C的温度下、更特别优选的是大于或等于约80°C的温度下、并且最特别优选的是在大于或等于约120°C的温度下获得了最好的结果。优选地,该反应温度不超过200°C。约40°C到约200°C的反应温度是最特别优选的。在某些情况下,不超过170°C的反应温度证明是有利的。
[0101] 根据本发明的方法有利的是在环境压力或与用来处理乙炔的安全法规相容的更高压力下进行的。通常,该压力将不超过5MPa,优选的是它将不超过2.5Mpa的乙炔的分压。
[0102] 根据本发明的通过乙炔的氢氯化反应制备氯乙烯的方法有利的是在任何合适的反应器中通过将气态反应物(乙炔和氯化氢)与该催化系统进行接触而进行的。
[0103] 根据本发明的方法可以常规地在任何促进气-液交换的设备中进行的,该设备是例如板式柱、溢流式填充柱或溢流式非填充柱。本方法的另外一个能够使气相和液相之间有良好的物质交换的实施方式包括使用逆流反应器,可任选地喷雾填充床型,液体催化系统逆向于反应物的气流而流过该填充物。
[0104] 在根据本发明的方法中,加入反应器中的氯化氢和乙炔的摩尔比有利的是大于或等于约0.5。优选地,该比率大于或等于约0.8。有利的是,该摩尔比小于或等于约3。优选地,加入反应器中的氯化氢和乙炔的摩尔比是小于或等于约1.5。
[0105] 当氯化氢和乙炔是在从约0.5至约3的摩尔比下使用时,已经获得了良好的结果。
[0106] 乙炔和氯化氢可在反应器中接触,或者优选地是在引入反应器之前进行混合。
[0107] 为了增加溶解在液相中的乙炔的量,还有可能使用一种方法,在该方法中仅将乙炔以气态形式引入反应器中,在该反应器中它与在液相中以氢氯化物的形式存在的氯化氢发生反应。氯化氢能以任何形式引入:稀释的气态的、纯的或溶解在有待萃取的溶剂中,例如一种不可溶的胺,有利的是之后进行一个中间体的干燥操作。
[0108] 根据本发明的催化系统有利地可以在根据本发明的方法中用于制造氯乙烯。
[0109] 因此本发明还涉及根据本发明的催化系统用于乙炔的催化性氢氯化作用以制造氯乙烯的用途。
[0110] 根据本发明的催化系统提供了在转化率、选择性以及因此还有改进的生产率方面优于现有技术的催化系统的非常好的性能,并且其特征为长期的稳定性。避免了使用汞化合物,根据本发明的催化系统此外具有并不具有与这些化合物相关的毒性问题的优点。
[0111] 以下的实例旨在说明本发明,但无意限制其范围。用字母C表示的实例是对比实例而其他实例描述了根据本发明的催化系统。
[0112] 用以工作实例的通用程序:
[0113] 将30ml包含如以下描述而制备的催化系统的相应溶液加入一个内体积为45ml的派莱克斯反应器中,该反应器配备有热传递油在其中循环的一个双重夹套以及用于引入反应物的、由一个烧结玻璃喷嘴构成的装置,该喷嘴旨在确保气体在液体介质中的分散。将该反应器保持在150°C的温度下。
[0114] 将反应物乙炔和HCl以1:1.2的摩尔比以10Nl/h和12Nl/h的量(在0°C和大气压力下测量)引入。
[0115] 将所指出的金属化合物以所需要的量溶解在如接收到的形式而使用的离子液体中。除另外指明,金属的量是22.6mmol/l的离子液体。
[0116] 对离开该反应器的流出物就乙炔的转化率进行分析。在所有实验中选择性均为100%,即,除所希望的产物氯乙烯之外不存在副产物。因此,可以由乙炔的转化率直接计算出生产率。
[0117] 在总结了所测试的催化系统的表中所测试和指示的离子液体是以下各项:
[0118] IL11-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓
[0119] IL21-丁基-3-甲基四氯高铁酸咪唑鎓
[0120] IL31-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓
[0121] IL41-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物
[0122] IL51-乙基-3-甲基三氟甲磺酸咪唑鎓
[0123] IL61-乙基-3-甲基甲烷磺酸咪唑鎓
[0124] IL71-乙基-3-甲基四氟乙基磺酸咪唑鎓
[0125] IL81-十六烷基-3-甲基氯化咪唑鎓
[0126] IL91-苄基-3-甲基氯化咪唑鎓
[0127] IL101-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物
[0128] IL111-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓
[0129] IL121-甲基-3-辛基三氟甲磺酸咪唑鎓
[0130] IL13三己基四癸基氯化鏻
[0131] IL14三己基四癸基鏻二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物
[0132] IL15三异丁基甲基甲苯磺酸鏻
[0133] IL17丁基三甲基铵二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物
[0134] IL161-丁基-4-甲基吡啶鎓二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物
[0135] IL181-丁基-1-甲基吡咯鎓二(三氟甲基磺酰基)亚胺化物
[0136] 这些实验的结果在下表中给出和/或在图1至4中展示,这些图显示出了乙炔转化率(%)随时间的变化(x轴显示以小时计的时间)。紧邻曲线的编号对应于实例的编号。
[0137] 表1-实例1至29C-包含一种离子液体与一种钯化合物的混合物的催化系统[0138]
[0139]
[0140] #:22.6mmol/l的Pd和820mmol/l的Cu,同时在实例2的252小时处加入15ml的IL1[0141] $:820mmol/l的Cu
[0142] §:67.8mmol/l的Cu
[0143] &:在实验过程中金属的量由22.6增加至67.8mmol/l
[0144] *:每种金属22.6mmol/l
[0145] 这些实验的结果表明,用根据实例1、2或3的催化系统获得了比根据实例4C至7C的催化系统更好的结果。
[0146] 它们还表明,使用根据实例9、10、17以及19的催化系统获得了非常好的转化率。
[0147] 另外,如表1中所见,根据实例11C至16C、18C、20C、23C至27C、以及29C的催化系统展现出溶解性上的的问题并且因此不能进一步使用。
[0148] 最后,实验的结果表明,使用根据实例21和28的催化系统获得了良好的转化率,即该转化率低于使用根据实例1、2、3、9、10、17以及19的催化系统获得的转化率。
[0149] 表2-实例30至48C-包含一种离子液体与一种铂化合物的混合物的催化系统[0150]实例编号 离子液体 金属化合物 结果
30* IL1 PtCl2 图2
31C$ IL1 PtCl4 图2和图3
32C$ IL1 K2PtCl6 图2和图3
33 IL2 PtCl2 图3
34& IL3 PtCl2 图3
35C IL4 PtCl2 不可溶
36C IL5 PtCl2 不可溶
37 IL6 PtCl2 图3
38& IL7 PtCl2 图2
39C IL10 PtCl2 不可溶
40§ IL11 PtCl2 图3
41 IL12 PtCl2 图2
42& IL13 PtCl2 图2
43C IL14 PtCl2 不可溶
44C IL14 K2PtCl6 不可溶
45C IL15 PtCl2 不可溶
46C IL16 PtCl2 不可溶
47C IL17 PtCl2 不可溶
[0151]48C IL18 PtCl2 不可溶
49 IL14 PtCl4 可溶
50 IL5 PtCl4 可溶
51 IL5 K2PtCl6 可溶
[0152] *:67.8mmol/l的Pt
[0153] $:在实验过程中金属的量由22.6增加至67.8mmol/l
[0154] &:在实验过程中金属的量由22.6增加至90.4mmol/l
[0155] §:67.2mmol/l的Pt
[0156] 这些实验的结果表明,用根据实例30、33、34、37、38、40、41以及42的催化系统获得了比根据实例31C和32C的催化系统更好的结果。
[0157] 此外,如表2中所见,根据实例35C、36C、39C、43C、44C、45C、46C、47C以及48C的催化系统展现出溶解性上的的问题并且因此不能进一步使用,而根据实例49、50以及51的催化系统是可溶的。
[0158] 表3-实例52至60C-包含一种离子液体与一种锇化合物的混合物的催化系统[0159]实例编号 离子液体 金属化合物 结果
52 IL1 OsCl3 图4
53C IL5 OsCl3 不可溶
54C IL6 OsCl3 不可溶
55 IL7 OsCl3 图4
56 IL11 OsCl3 图4
57C IL12 OsCl3 不可溶
58 IL13 OsCl3 图4
59C IL15 OsCl3 不可溶
60C IL17 OsCl3 不可溶
[0160] 这些实验的结果表明,使用根据实例52、55、56以及58的催化系统获得了非常好的转化率。
[0161] 另外,如表3中所见,根据实例53C、54C、57C、59C以及60C的催化系统展现出溶解性上的的问题并且因此不能进一步使用。
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