[发明专利]通过控制的膜分离单元分离均相催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及通过至少一个膜分离单元从反应混合物分离均相催化剂的方法，其中将包含均相催化剂且源自反应区的反应混合物作为进料施用至膜分离单元，其中均相催化剂在膜分离单元的渗透物中是贫乏的，并富集于膜分离单元的渗余物中，且其中将膜分离单元的渗余物再循环至反应区中，并涉及相应的设备。

背景技术

此类型的一种方法可由WO 2013/034690A1获知。

当本文讨论催化反应时，其指在催化剂存在的情况下至少一种反应物被转化为至少一种产物的化学反应。反应物和产物共同地指反应参与物。除了典型的老化和分解现象以外，在反应期间催化剂基本上没有消耗。

反应在局部限制的反应区中进行。在最简单的情况中，其为任何设计的反应器，但其也可以为彼此连接的多个反应器。

如果将反应参与物连续地引入反应区和从反应区排出，则这被称为连续过程。如果将反应参与物注射入反应区并在反应期间保持在其中，而不另外添加必需的反应物和取出产物，则这被称为间歇过程。本发明可适用于上述两种实施模式。

连续地或非连续地从反应区排出的物质在本文中被称为反应混合物。反应混合物至少包含反应的目标产物。根据工业反应制度，其还可以包含未转化的反应物，或多或少期望的其他转化产物或来自其他反应和/或副反应的伴随的产物、和溶剂。此外，反应混合物还可以包含催化剂。

就使用的催化剂的物理状态而言，通过催化进行的化学反应可以被分为两种：首先，此处应提及的是多相催化的反应，其中在反应区中催化剂以固体形式存在且被反应参与物包围。相反，在均相催化反应的情况中，催化剂溶于反应混合物中。就催化而言，与多相催化剂相比较，均匀地溶解的催化剂通常更加有效。

在任何通过催化进行的反应中，必须将催化剂与反应混合物分离。其原因是在反应期间催化剂几乎没有消耗并且因此可以被再次使用。此外，催化剂的价值通常比制备的产物的价值高得多。因此，应尽可能避免催化剂损失。

在多相催化的反应的情况中，催化剂分离可以以技术上简单的方式完成：固体催化剂简单地保留在反应区中，而将液体和/或气体反应混合物从反应器排出。由此机械地和直接地在反应区内实现将多相催化剂与反应混合物的分离。

然而，将均相催化剂与反应混合物分离是要求更高的，这是由于均相催化剂溶于反应混合物中。因此，简单的机械分离不是一个选择。因此，在均质地催化的过程的情况中，溶解于反应混合物中的催化剂从反应区排出，并在单独的步骤中与反应混合物分离。通常，在反应区外分离催化剂。将分离的催化剂回收入反应区中。由于均相催化剂与反应混合物的分离从来不会完美地实现(必须接受少量的催化剂损失)，因此，催化剂的损失必须通过添加新鲜催化剂来弥补。

在本文中，催化剂损失不仅指催化活性物质迁移出设施外，还指催化活性的损失：例如，一些反应在高度有效但高度敏感的均相催化剂体系例如有机金属复合物存在的情况下进行。存在于催化剂体系中的金属可以几乎被完全地分离并且保留在设施中。然而，在不适当分离的情况中，复合物容易被破坏，因此保留的催化剂变得无活性且因此不能使用。

因此，在化学工程中，将均匀地溶解的催化剂体系与反应混合物分离并具有最小的物质和活性损失是高要求的任务。

此任务特别地在铑催化的醛化领域中出现。

醛化也被称为氧代过程，其使得烯烃(烯)与合成气(一氧化碳和氢的混合物)生成醛的反应成为可能。随后相应地获得的醛比使用的烯烃多一个碳原子。醛的随后的氢化产生醇，由于它们的生成，这也被称为“羰基合成醇”。

理论上，所有的烯烃都适于醛化，但实际上醛化中使用的底物通常为具有2-20个碳原子的那些烯烃。由于可通过醛化和氢化获得的醇具有多种可能的用途例如作为PVC的增塑剂、在洗涤组合物中作为洗涤剂、和作为增味剂，因此醛化以工业规模实施。

工业醛化过程的区分的重要标准是催化剂体系、反应器中的相分离、和用于将反应产物从反应器中排出的技术，以及使用的底物。与工业相关的另一个方面是进行的反应阶段的数目。

在工业中，使用基于钴的或基于铑的催化剂体系，后者与有机磷配体例如膦、亚磷酸盐或亚磷酰胺化合物复合。这些催化剂体系均以溶解于反应混合物中的均相催化剂的形式存在。

醛化反应通常以双相模式进行，具有包含烯烃、溶解的催化剂和产物的液相和基本上由合成气形成的气相。随后，以液体的形式(“液体回收”)将有价值的产物从反应器排出或以气体的形式(“气体回收”)与合成气一起排出。本发明不能被用于气体回收过程。特殊的情况是Ruhrchemie/过程，其中催化剂存在于水相中。