本發(fā)明涉及一種在同一套生產(chǎn)裝置上進(jìn)行烯烴氫甲?;铣扇┑姆椒?。
背景技術(shù):
烯烴氫甲?;磻?yīng)是重要的有機(jī)合成反應(yīng),在現(xiàn)代工業(yè)中起著舉足輕重的作用。其產(chǎn)物醛是很有用的化學(xué)中間體,能夠合成出多種重要的化學(xué)化工產(chǎn)品,是迄今為止生產(chǎn)規(guī)模最大的均相催化過程[Trzeciak,A.M.;Ziólkowski,J.J.Coord.Chem.Rev.1999,190-192,883-900.]。
目前已有工業(yè)化報(bào)道的催化劑體系主要有三類:即Rh/三苯基膦(TPP)催化劑體系、Rh/水溶性三苯基膦(TPPS)和Rh/雙亞磷酸酯(Phosphite)催化劑體系。在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)裝置中,一般一套生產(chǎn)裝置只能生產(chǎn)一種特定的醛類產(chǎn)品,為了生產(chǎn)不同的醛類產(chǎn)品。比如,以三苯基膦為配體的催化體系生產(chǎn)1-丁烯氫甲酰化合成正戊醛,切換雙亞磷酸酯為配體的催化體系生產(chǎn)異丁烯氫甲?;铣僧愇烊?,但實(shí)際操作過程中由于不可避免的存在催化劑配體交叉污染的事情,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)雙亞磷酸酯體系中存在三苯基膦時(shí),在催化異丁烯氫甲?;铣僧愇烊r(shí),反應(yīng)活性大大降低,當(dāng)三苯基膦大量存在時(shí),甚至導(dǎo)致異丁烯氫甲?;呋瘎┑闹卸?。專利CN200610147735.2,通過往銠(I)/三芳基膦體系中添加少量亞磷酸酯配體,來催化丙烯氫甲?;铣晌烊?,雖然得到的催化劑組合物提高了催化劑的穩(wěn)定性,但同樣抑制了反應(yīng)速度。因而需要開發(fā)烯烴氫甲酰化技術(shù),來解決在不同催化劑切換過程中因催化劑配體交叉存在,導(dǎo)致反應(yīng)活性降低甚至催化劑中毒的問題,如三苯基磷配體和雙亞磷酸酯配體同時(shí)存在時(shí),導(dǎo)致反應(yīng)活性下降,甚至引起2-丁烯或異丁烯氫甲?;呋瘎┲卸镜膯栴}。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中在不同催化劑切換過程中因催化劑配體交叉存在,導(dǎo)致反應(yīng)活性降低甚至催化劑中毒的問題,提供一種新的在同一套生產(chǎn)裝置上進(jìn)行烯烴氫甲?;铣扇┑姆椒?。該方法具有在不同催化劑切換過程中因催化劑配體交叉存在,反應(yīng)活性不降低的優(yōu)點(diǎn)。
為解決上述問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種在同一套生產(chǎn)裝置上進(jìn)行烯烴氫甲?;铣扇┑姆椒?,在反應(yīng)溫度60-130℃、反應(yīng)壓力1.0-6.0MPa下,在不同的氫甲?;呋瘎┣袚Q過程中添加釕化合物,使得銠化合物、膦化合物、雙齒亞磷酸酯組合物催化烯烴與CO、H2發(fā)生氫甲酰化反應(yīng)合成不同的醛類化合物;所述烯烴為異丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯、1-丁烯、丙烯、乙烯中的至少一種;所述釕化合物為Ru金屬,Ru3(CO)12,具有如下結(jié)構(gòu)式:
所述膦化合物具有如下的結(jié)構(gòu)式:
所述雙齒亞磷酸酯配體具有如下結(jié)構(gòu)式:
上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,釕化合物在切換催化劑前或后加入。
上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,銠化合物為乙酰丙酮二羰基銠(I),三苯基膦羰基乙酰丙酮銠(I),具有如下結(jié)構(gòu)式:
;銠的濃度為50~500mg/L。
上述技術(shù)方案中,更優(yōu)選地,銠的濃度為100-350mg/L。
上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,銠化合物和雙齒亞磷酸酯、膦化合物、釕化合物的摩爾比為1:2-8:1-40:0.1-4。
上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,所述烯烴為異丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯、丙烯。
上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,反應(yīng)溫度70-110℃,氫氣、一氧化碳和烯烴的總壓力為1.0-3.0MPa。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)同一套氫甲?;b置生產(chǎn)多種醛類化合物的方法,提高雙亞磷酸酯配體和膦化合物配體同時(shí)存在時(shí)反應(yīng)活性下降的問題。通過加入釕化合物,可解決因催化劑切換,膦化合物和雙亞磷酸酯化合物共同存在時(shí),反應(yīng)活性明顯下降的問題,可提高烯烴氫甲?;姆磻?yīng)活性,特別是提升對(duì)內(nèi)烯烴或含側(cè)鏈雙基團(tuán)烯烴的反應(yīng)活性,提高烯烴氫甲?;纳a(chǎn)效率,取得了較好的技術(shù)效果。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述,但不僅限于本實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
下列實(shí)施例有助于進(jìn)一步說明本發(fā)明,但并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
配體L1-14具有如下的結(jié)構(gòu):
實(shí)施例1
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol[Rh(acac)(CO)2],0.56mmol的L1單膦配體0.56mmol的L11雙齒亞磷酸酯配體,0.07mmol的Ru3(CO)12,以及70ml異戊醛,通入異丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比)))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為2.0MPa,在110℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以異丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率93%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為98%。
實(shí)施例2
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol[Rh(acac)(CO)2],0.70mmol的L5單膦配體0.56mmol的L10雙齒亞磷酸酯配體,0.07mmol的Ru3(CO)12,以及70ml異戊醛,通入異丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為1.5MPa,在110℃、1.5MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以異丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率90%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為97%。
實(shí)施例3
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol[Rh(acac)(CO)2],0.28mmol的L6單膦配體0.42mmol的L11雙齒亞磷酸酯配體,0.07mmol的Ru3(CO)12,以及70ml異戊醛,通入異丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為2.0MPa,在110℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以異丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率為95%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為98%。
實(shí)施例4
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol0.28mmol的L1單膦配體0.42mmol的L11雙齒亞磷酸酯配體,0.07mmol的Ru3(CO)12,以及70ml正戊醛,通入順-2-丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為1.5MPa,在110℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以順-2-丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率為94%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為98%,生成的正戊醛與2-甲基丁醛的摩爾比例為25。
實(shí)施例5
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol0.28mmol的L2單膦配體0.42mmol的L10雙齒亞磷酸酯配體,0.07mmol的Ru3(CO)12,以及70ml正戊醛,通入反-2-丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為1.5MPa,在110℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以反-2-丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率為94%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為98%,生成的正戊醛與2-甲基丁醛的摩爾比例為22。
實(shí)施例6
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol0.28mmol的L6單膦配體0.42mmol的L10雙齒亞磷酸酯配體,0.05mmol的Ru3(CO)12,以及70ml正丁醛,通入丙烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫90℃,通入合成氣至總壓為1.5MPa,在90℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.0h,以丙烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率為96%,反應(yīng)生成的丁醛的選擇性為98%,生成的正丁醛與異丁醛的摩爾比例為35。
實(shí)施例7
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol[Rh(acac)(CO)2],1.4mmol的L3單膦配體0.56mmol的L11雙齒亞磷酸酯配體,0.05mmol的Ru3(CO)12,以及70ml異戊醛,通入異丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為2.0MPa,在110℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以異丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率95%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為97%。
實(shí)施例8
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol[Rh(acac)(CO)2],0.56mmol的L1單膦配體0.56mmol的L11雙齒亞磷酸酯配體,0.07mmol的以及70ml異戊醛,通入異丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為2.0MPa,在110℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以異丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率93%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為98%。
實(shí)施例9
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol[Rh(acac)(CO)2],0.56mmol的L1單膦配體0.56mmol的L11雙齒亞磷酸酯配體,0.07mmol的以及70ml正丁醛,通入丙烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫95℃,通入合成氣至總壓為2.0MPa,在95℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以丙烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率96%,反應(yīng)生成的丁醛的選擇性為97%,生成的正丁醛與異丁醛的摩爾比例為28。
對(duì)比例1
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol[Rh(acac)(CO)2],0.56mmol的L1單膦配體0.56mmol的L11雙齒亞磷酸酯配體以及70ml異戊醛,通入異丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為2.0MPa,在110℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以異丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率20%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為80%。
對(duì)比例2
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol[Rh(acac)(CO)2],0.70mmol的L5單膦配體0.56mmol的L10雙齒亞磷酸酯配體,以及70ml異戊醛,通入異丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為1.5MPa,在110℃、1.5MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以異丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率18%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為77%。
對(duì)比例3
在空氣氣氛下向200mL裝有壓力表的不銹鋼高壓釜中加入0.14mmol[Rh(acac)(CO)2],0.28mmol的L6單膦配體0.42mmol的L11雙齒亞磷酸酯配體,以及70ml異戊醛,通入異丁烯15g,連接氣體管線,以合成氣(氫氣:一氧化碳=1:1(摩爾比))置換釜內(nèi)氣體三次以后,用電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械攪拌器攪拌,加熱升溫至釜內(nèi)溫110℃,通入合成氣至總壓為2.0MPa,在110℃、2.0MPa的條件下反應(yīng)1.5h,以異丁烯為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)化率為22%,反應(yīng)生成的異戊醛的選擇性為85%。
實(shí)施例10
在氫甲?;倪B續(xù)化的工業(yè)裝置中,退出原有用于1-丁烯氫甲?;铣晌烊┑暮交着湮坏你櫞呋瘎?,加入雙亞磷酸酯配體L11配位的銠催化劑,其中L11與銠的摩爾比在4:1,由于在部分管道和反應(yīng)器底部中殘留一定的三苯基磷,使得后期加入的催化劑中含有三苯基膦,經(jīng)分析測(cè)定,殘留的三苯基磷與銠的摩爾比在5:1,此時(shí)進(jìn)行異丁烯的氫甲酰化反應(yīng),異丁烯氫甲?;姆磻?yīng)活性低于0.5mol/lh,異丁烯的單程轉(zhuǎn)化率低于30%,當(dāng)加入釕催化劑前體Ru3(CO)12,使得釕與銠的摩爾比為1:1,反應(yīng)活性提升到2.5mol/lh,異丁烯的單程轉(zhuǎn)化率高于85%。
實(shí)施例11
在氫甲?;倪B續(xù)化的工業(yè)裝置中,退出原有用于丙烯氫甲?;铣晌烊┑暮交着湮坏你櫞呋瘎尤腚p亞磷酸酯配體L11配位的銠催化劑,其中L11與銠的摩爾比在4:1,由于在部分管道和反應(yīng)器底部中殘留一定的三苯基磷,使得后期加入的催化劑中含有三苯基膦,經(jīng)分析測(cè)定,殘留的三苯基磷與銠的摩爾比在6:1,進(jìn)行混合丁烯(丁烯-1:順-2-丁烯:反-2-丁烯摩爾比為1:1:1)的氫甲酰化反應(yīng),異丁烯氫甲?;姆磻?yīng)活性低于0.5mol/lh,異丁烯的單程轉(zhuǎn)化率低于25%,當(dāng)加入釕催化劑前體Ru3(CO)12,使得釕與銠的摩爾比為1:1,反應(yīng)活性提升到2.2mol/lh,異丁烯的單程轉(zhuǎn)化率高于84%。