通过蒸馏将溶剂与镍催化剂分离制造技术

将溶剂与催化剂至少部分分离。所述催化剂包含镍和双齿含磷配体。所述用于分离的方法包括将催化剂溶液蒸馏。控制蒸馏塔塔底物中2-戊烯腈与3-戊烯腈的比率以减少异构化以形成2-甲基-3-丁烯腈的3-戊烯腈的量。3-戊烯腈向2-甲基-3-丁烯腈的异构化以及2-甲基-3-丁烯腈向2-甲基-2-丁烯腈的后续异构化和/或2-甲基-3-丁烯腈向甲基戊二腈的氢氰化代表了在用于制备己二腈的工艺中己二腈产率的损失。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过蒸馏将溶剂与镍催化剂分离
本专利技术涉及一种通过蒸馏将溶剂与包含镍和双齿含磷配体的催化剂至少部分分离的方法。
技术介绍
己二腈(ADN)是可用于形成膜、纤维、以及模塑制品的尼龙聚酰胺的工业生产中的一种在商业上重要的并且通用的中间体。ADN可以通过在包含各种含磷配体的过渡金属络合物存在下对1，3-丁二烯(BD)进行氢氰化而产生。举例来说，包含零价镍和单齿含磷配体的催化剂在现有技术中是有据可查的；参见例如美国专利号3,496,215；3,631,191；3,655,723；和3,766,237；以及托尔曼(Tolman)，C.A.，麦金尼(McKinney)，R.J.，赛德尔(Seidel)，W.C.，德鲁林讷(Druliner)，J.D.以及史蒂文森(Stevens)，W.R.，催化进展(AdvancesinCatalysis)，1985，第33卷，第1-46页。还公开了在使用包含零价镍和某些多齿亚磷酸酯配体的催化剂的情况下在烯键式不饱和化合物的氢氰化方面的提高；例如参见：美国专利号5,512,696；5,821,378；5,959,135；5,981,772；6,020,516；6,127,567；以及6,812,352。3-戊烯腈(3PN)可以经由如下文所示的一系列反应而形成。根据本文所用的缩写，BD是1，3-丁二烯，HC≡N是氰化氢，并且2M3BN是2-甲基-3-丁烯腈。一种提高通过BD氢氰化产生3PN的化学产率的方法包括在NiL4络合物存在下将2M3BN催化异构化成3PN(上述化学方程式2)，如美国专利号3,536,748中所公开。BD氢氰化和2M3BN异构化的副产物可以包括4-戊烯腈(4PN)、2-戊烯腈(2PN)、2-甲基-2-丁烯腈(2M2BN)、以及2-甲基戊二腈(MGN)。在包含各种含磷配体的过渡金属络合物存在下，例如ADN、MGN、以及乙基丁二腈(ESN)的二腈可以通过3PN和2M3BN的氢氰化而形成，如以下化学方程式3和4中所说明。化学方程式4还显示当在可能从戊烯腈氢氰化反应区遗留的路易斯酸促进剂存在下2M3BN发生不期望的异构化时可能形成2M2BN。活化烯烃，如共轭烯烃(例如1，3-丁二烯)的氢氰化可以在不使用路易斯酸促进剂的情况下以有用的速率进行。然而，未活化的烯烃，如3PN的氢氰化需要至少一种路易斯酸促进剂以获得在工业上有用的速率和产率以生产直链腈，如ADN。举例来说，美国专利号3,496,217、4,874,884、以及5,688,986公开了将路易斯酸促进剂用于非共轭烯键式不饱和化合物在包含含磷配体的镍催化剂存在下进行的氢氰化。一种用于由BD和HC≡N产生ADN的集成工艺可以包括BD氢氰化；2M3BN异构化以产生3PN；以及包括3PN在内的戊烯腈的氢氰化以产生ADN和其它二腈。集成工艺公开在例如美国专利申请2009/0099386A1中。在美国专利公开号2007/0260086中公开了一种用于制备二腈的工艺，所述工艺的目的在于提供由单齿配体和双齿配体的混合物形成的催化剂的回收以及能够在氢氰化和/或异构化阶段中重复使用由此所回收的催化剂。美国专利公开号2008/0221351公开了一种用于制备ADN的集成工艺。第一个工艺步骤包括经至少一种零价镍催化剂将BD氢氰化以产生3PN。所述集成工艺的第二个工艺步骤包括经至少一种零价镍催化剂和至少一种路易斯酸将3PN氢氰化以产生ADN。在这种集成工艺中，将在所述工艺步骤中的一个中所使用的零价镍催化剂中的至少一种转移到其它工艺步骤中。美国专利申请公开2007/0155978公开了一种通过蒸馏从萃取物中回收催化剂的方法。在一个优选的实施方案中，在去除萃取剂以回收催化剂时，将3-戊烯腈作为中沸物(intermediateboiler)添加到蒸馏中。这种溶剂变化的一个优势在于在足够低而不会对所使用的特定镍催化剂，特别是螯合配体造成热损伤的蒸发器温度下从高沸点催化剂流中有效贫化萃取剂是可能的。压力仍高到足以能够使与催化剂成分相比具有相对低的沸点的萃取剂在蒸发器级或蒸馏塔的顶部，甚至在25℃至50℃的惯常冷却水温度下冷凝。美国专利申请公开2007/0155979描述了一种用于将不饱和化合物氢氰化成不饱和的单腈化合物或二腈化合物的工艺。有利地通过将未反应的反应物，即丁二烯或不饱和的腈蒸馏对在氢氰化反应之后所获得的反应介质进行分离以再循环。在根据配体/镍比率和镍浓度的条件观测蒸馏塔底温度以避免或限制镍的解络和它的沉淀的同时进行这些分离阶段。美国专利申请公开2009/0187039描述了一种用于蒸馏来自使1，3-丁二烯与氰化氢反应的氢氰化反应器的流出物的多级工艺。在一个工艺步骤中，与蒸馏设备相关的蒸发器级是以如下方式设计的，使得对所欲蒸发的材料造成非常小的热损伤，如例如通过降膜式蒸发器、多相螺旋管式蒸发器、薄膜式蒸发器或短程蒸发器，通过所述材料在蒸发器表面上的短接触时间和蒸发器表面的非常低的温度所实现。在所述工艺的另一个优选的实施方案中，以液相在蒸馏设备的底部区域中总共少于10小时，更优选地少于5小时，特别是少于1小时的平均停留时间进行蒸馏。在所述工艺的一个特别优选的实施方案中，以液相在工艺步骤中在蒸馏设备的底部区域中总共少于10小时，更优选地少于5小时，特别是少于1小时的平均停留时间进行蒸馏。一个工艺步骤中的绝对压力优选地是0.001巴至10巴，更优选地是0.010巴至1巴，特别是0.020巴至0.5巴。以如下方式进行蒸馏，使得蒸馏设备底部的温度优选地是30℃至140℃，更优选地40℃至130℃，特别是50℃至120℃。以如下方式进行蒸馏，使得蒸馏设备顶部的冷凝温度优选地是-20℃至140℃，更优选地是-10℃至80℃，特别是-5℃至60℃。在所述工艺的一个特别优选的实施方案中，在蒸馏设备的顶部和底部均维持上述温度范围。在现有技术中已报道，伴随着3PN和4PN的氢氰化以产生ADN，3PN可能发生一定程度的异构化而产生顺式2PN和反式2PN。然而，在使用衍生自单齿亚磷酸酯配体的镍催化剂(如Ni[P(OC6H5)3]4)将3PN和4PN氢氰化的工艺中，美国专利号3,564,040指出2PN的存在，即使是在低浓度下仍不利于催化剂效率并且2PN的产生是不希望有的，这是因为2PN的这种存在和产生会造成产率损失以及催化剂毒物。为了解决这个问题，美国专利号3,564,040描述了一种将2PN的稳态浓度维持在按反应混合物中存在的腈计低于5摩尔％的方法。由于反式2PN难以通过蒸馏与3PN和4PN的混合物分离(这是因为它们的相对挥发度接近)，因此所公开的方法包括将反式2PN催化异构化成顺式2PN，继而将戊烯腈异构体的混合物分馏以去除更具挥发性的顺式2PN异构体。用于将反式2PN异构化成顺式2PN的催化剂体系是也用来将戊烯腈氢氰化成ADN的那些催化剂体系，特别是衍生自单齿亚磷酸酯配体的镍催化剂，如美国专利号3,496,217和3,496,218中所述。用于将反式2PN异构化成顺式2PN的替代性催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从包含溶剂和催化剂的催化剂溶液中蒸发溶剂的方法，其中所述溶剂包含2‑戊烯腈和3‑戊烯腈，其中所述催化剂包含镍和双齿含磷配体，并且其中所述方法包括以下步骤：(a)将所述催化剂溶液引入到蒸馏区中；以及(b)在所述蒸馏区中蒸发溶剂以形成包含所述催化剂、2‑戊烯腈以及3‑戊烯腈的溶剂贫化的催化剂溶液，同时维持所述溶剂贫化的催化剂溶液中3‑戊烯腈与2‑戊烯腈的比率是14或更小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.17 US 61/847,1221.一种用于从包含溶剂和催化剂的催化剂溶液中蒸发溶剂的方法，其中所述溶剂包含2-戊烯腈和3-戊烯腈，其中所述催化剂包含镍和双齿含磷配体，并且其中所述方法包括以下步骤：
(a)将所述催化剂溶液引入到蒸馏区中；以及
(b)在所述蒸馏区中蒸发溶剂以形成包含所述催化剂、2-戊烯腈以及3-戊烯腈的溶剂贫化的催化剂溶液，同时维持所述溶剂贫化的催化剂溶液中3-戊烯腈与2-戊烯腈的比率是14或更小以减少3-戊烯腈向2-甲基-3-丁烯腈的异构化，其中所述溶剂贫化的催化剂溶液是蒸馏塔底物，
其中所述被引入到步骤(a)的所述蒸馏区中的催化剂溶液是通过从流出物流或流出物流的馏出塔底馏分中萃取催化剂所形成的经过萃取的催化剂溶液，其中所述流出物流是来自反应器的所述流出物流，并且其中所述反应器选自由以下各项组成的组：(i)用于使氰化氢与1,3-丁二烯在所述催化剂存在下反应以形成3-戊烯腈的反应器；(ii)用于使2-甲基-3-丁烯腈在所述催化剂存在下异构化以形成3-戊烯腈的反应器；以及(iii)用于使3-戊烯腈与氰化氢在所述催化剂存在下反应以形成己二腈的反应器，其中使所述流出物流或所述流出物流的馏出馏分与萃取溶剂接触，所述萃取溶剂包含一种或多种直链脂族烃、一种或多种分支链脂族烃、一种或多种未取代的脂环族烃、一种或多种烷基取代的脂环族烃、和/或一种或多种芳族烃，其中萃取溶剂是在步骤(b)中从所述催化剂溶液蒸发的所述溶剂。


2.如权利要求1所述的方法，其中被引入到步骤(a)的所述蒸馏区中的催化剂溶液包含至少一种共溶剂以及所述催化剂、2-戊烯腈以及3-戊烯腈，其中在所述蒸馏区中蒸发所述共溶剂的至少一部分，并且其中所述共溶剂包含一种或多种化合物，所述化合物包括1-丁烯、1,3-丁二烯、反式-2-丁烯、顺式-2-丁烯、氰化氢、一种或多种直链脂族烃、一种或多种分支链脂族烃、一种或多种未取代的脂环族烃、一种或多种烷基取代的脂环族烃、一种或多种芳族烃、(Z)-2-甲基-2-丁烯腈、4-乙烯基-1-环己烯、(E)-2-甲基-2-丁烯腈以及戊腈。


3.如权利要求1所述的方法，其中所述被引入到步骤(a)的所述蒸馏区中的催化剂溶液是来自用于使氰化氢与1,3-丁二烯在所述催化剂存在下反应以形成3-戊烯腈的反应器的流出物流，并且其中未反应的1,3-丁二烯是在步骤(b)中从所述催化剂溶液蒸发的溶剂。


4.如权利要求1所述的方法，其中所述被引入到步骤(a)的所述蒸馏区中的催化剂溶液是来自用于使氰化氢与1,3-丁二烯在所述催化剂存在下反应以形成3-戊烯腈的反应器的流出物流的馏出馏分，其中使所述来自所述反应器的流出物通过第一蒸馏区，其中将未反应的1,3-丁二烯的一部分在塔顶物流中去除并且将来自所述第一蒸馏区的蒸馏塔底物通到第二蒸馏区中，并且其中所述蒸馏塔底物是步骤(a)的所述催化剂溶液并且所述第二蒸馏区是步骤(a)的所述蒸馏区。


5.如权利要求1所述的方法，其中所述被引入到步骤(a)的所述蒸馏区中的催化剂溶液是来自用于使2-甲基-3-丁烯腈在所述催化剂存在下异构化以形成3-戊烯腈的反应器的流出物流，并且其中2-甲基-3-丁烯腈是在...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏迪尔·N·V·K·阿基，詹姆斯·迈克尔·加纳，威廉·J·滕，托马斯·E·沃斯，
申请(专利权)人：因温斯特技术公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH