Способ получения акриловой кислоты или ее производных

1. Способ получения акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, включающий стадию, на которой вводят в контакт поток, содержащий гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси, с катализатором, содержащим:
a. анион моногидромонофосфата, который описывается формулой (I):
b. и анионы дигидромонофосфата, которые описываются формулой (II):
и
c. по меньшей мере, два различных катиона,
при этом катализатор, по существу, нейтрально заряжен; и дополнительно, при этом мольное соотношение указанного аниона моногидромонофосфата и указанного аниона дигидромонофосфата в указанном катализаторе составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 10.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный поток дополнительно содержит:
(a) разбавитель; и
(b) инертный газ, выбранный из группы, состоящей из воздуха, азота, гелия, аргона, диоксида углерода, монооксида углерода, пара и их смесей.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что указанный поток находится в виде газообразной смеси при контакте с катализатором.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанный разбавитель содержит воду.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная гидроксипропионовая кислота представляет собой молочную кислоту.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что селективность получения акриловой кислоты из указанной молочной кислоты составляет, по меньшей мере, приблизительно 80%.
7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что селективность получения пропионовой кислоты из указанной молочной кислоты составляет менее, чем приблизительно 1%.
8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что конверсия указанной молочной кислоты составляет более, чем приблизительно 80%.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный поток находится в контакте с указанным катализатором при температуре от приблизительно 150°C до приблизительно 500°C.
10. Способ по п. 5, отличающийся тем, что указанная молочная кислота находится в контакте с указанным катализатором при температуре от приблизительно 300°C до приблизительно 450°C.
11. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанная гидроксипропионовая кислота, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси присутствуют в количестве от приблизительно 1 мол. % до приблизительно 10 мол. %, исходя из общего количества молей указанного потока.
-1
-1
12. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанный поток находится в контакте с указанным катализатором при часовой объемной скорости газа (GHSV) от приблизительно 720 ч до приблизительно 36000 ч.
-1
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что указанный поток находится в контакте с указанным катализатором при GHSV приблизительно 3600 ч.
14. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанный поток находится в контакте с указанным катализатором при давлении от приблизительно 0 фунт./кв. дюйм изб. до приблизительно 550 фунт./кв. дюйм изб.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что указанный поток находится в контакте с указанным катализатором при давлении приблизительно 360 фунт./кв. дюйм изб.
16. Способ по п. 4, отличающийся тем, что парциальное давление воды в указанной газообразной смеси составляет от приблизительно 10 фунтов на квадратный дюйм до приблизительно 500 фунтов на квадратный дюйм.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что парциальное давление воды в указанной газообразной смеси составляет приблизительно 190 фунтов на квадратный дюйм.
18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный поток находится в контакте с указанным катализатором в реакторе, имеющем внутреннюю поверхность, содержащую материал, выбранный из группы, состоящей из кварца, боросиликатного стекла, кремния, сплава Hastelloy, инконеля, искусственного сапфира, нержавеющей стали и их смесей.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что указанный материал представляет собой кварц или боросиликатное стекло.
20. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные, по меньшей мере, два различных катиона содержат:
(a) по меньшей мере, один одновалентный катион; и
(b) по меньшей мере, один многовалентный катион.
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что указанное мольное соотношение указанного аниона моногидромонофосфата и указанного аниона дигидромонофосфата в указанном катализаторе составляет приблизительно 1.
22. Способ по п. 20, отличающийся тем, что мольное соотношение указанного, по меньшей мере, одного одновалентного катиона и указанного, по меньшей мере, одного многовалентного катиона в указанном катализаторе составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 10.
23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что указанное мольное соотношение указанного, по меньшей мере, одного одновалентного катиона и указанного, по меньшей мере, одного многовалентного катиона в указанном катализаторе составляет приблизительно 1.
+
+
+
+
+
24. Способ по п. 20, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один одновалентный катион выбирают из группы, состоящей из Li, Na, K, Rb, Cs и их смесей.
+
25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один одновалентный катион представляет собой K.
26. Способ по п. 20, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один многовалентный катион выбирают из группы, состоящей из двухвалентных катионов, трехвалентных катионов, четырехвалентных катионов, пятивалентных катионов и их смесей.
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
3+
3+
3+
3+
3+
3+
3+
3+
3+
3+
4+
4+
4+
4+
4+
4+
5+
5+
5+
27. Способ по п. 26, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один многовалентный катион выбирают из группы, состоящей из Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Sn, Pb, Ti, Cr, Mn, Fe, Al, Ga, Y, In, Sb, Bi, Si, Ti, V, Ge, Mo, Pt, V, Nb, Sb и их смесей.
2+
2+
2+
28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один многовалентный катион выбирают из группы, состоящей из Ba, Ca и Mn.
29. Способ по п. 20, отличающийся тем, что указанный катализатор содержит монофосфатную соль, описываемую формулой (III):
и монофосфатную соль, описываемую формулой (IV):
и
I
II
где M представляет собой одновалентный катион и M представляет собой двухвалентный катион.
30. Способ по п. 29, отличающийся тем, что указанное мольное соотношение указанного одновалентного катиона и указанного многовалентного катиона в указанном катализаторе составляет приблизительно 1.
31. Способ по п. 20, отличающийся тем, что указанный катализатор содержит монофосфатную соль, описанную формулой (V):
I
II
где M представляет собой одновалентный катион и M представляет собой двухвалентный катион; и где x составляет более, чем приблизительно 0,2 и менее, чем приблизительно 1,8.
32. Способ по п. 31, отличающийся тем, что указанный x составляет приблизительно 1.
33. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный катализатор включает инертный носитель, который выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из силикатов, алюминатов, угля, оксидов металлов и их смесей.
34. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный катализатор получают с помощью способа, включающего стадию, на которой смешивают, по меньшей мере, два соединения, содержащие фосфор, при этом каждое указанное соединение описывается одной из формул (VI)-(XXV), или любой из гидратированных форм указанных формул:
I
II
III
IV
где M представляет собой одновалентный катион; где M представляет собой двухвалентный катион; где M представляет собой трехвалентный катион; где M представляет собой четырехвалентный катион; где а означает 0, 1, 2 или 3; где h означает 0, 1, 2, 3 или 4; где i означает 0, 1 или 2; где j означает 0 или любое положительное целое число; и где b, c, d, e, f, g, k, l, m, n, p и q означают любые положительные целые числа, таким образом, что удовлетворены уравнения: 2b=c+3d, 3e=f+3g, r=2k+1 и s=3q+p.
35. Способ по п. 34, отличающийся тем, что дополнительно включает стадию, на которой вводят в контакт указанные, по меньшей мере, два различных соединения, содержащие фосфор, после указанного смешивания, с газообразной смесью, содержащей воду.
36. Способ по п. 34, отличающийся тем, что дополнительно включает стадию, на которой смешивают инертный носитель с указанными, по меньшей мере, двумя соединениями, содержащими фосфор, до, во время или после указанного смешивания соединений, содержащих фосфор, при этом указанный инертный носитель выбирают из группы, состоящей из силикатов, алюминатов, угля, оксидов металлов и их смесей.
37. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный катализатор получают с помощью способа, включающего стадии, на которых смешивают и нагревают:
(a) по меньшей мере, одно соединение, содержащее фосфор, при этом каждое указанное соединение описывается одной из формул (VI)-(XXV), или любой из гидратированных форм указанных формул:
I
II
III
IV
где M представляет собой одновалентный катион; где M представляет собой двухвалентный катион; где M представляет собой трехвалентный катион; где Mпредставляет собой четырехвалентный катион; где а означает 0, 1, 2 или 3; где h означает 0, 1, 2, 3 или 4; где i означает 0, 1 или 2; где j означает 0 или любое положительное целое число; и где b, c, d, e, f, g, k, l, m, n, p и q означают любые положительные целые числа, таким образом, что удовлетворены уравнения: 2b=c+3d, 3e=f+3g, r=2k+1 и s=3q+p; и
(b) по меньшей мере, одно соединение, не содержащее фосфор, выбранное из группы, состоящей из нитратных солей, карбонатных солей, ацетатных солей, оксидов металлов, хлоридных солей, сульфатных солей и гидроксидов металлов, при этом каждое указанное соединение описывается одной из формул (XXVI)-(L), или любой из гидратированных форм указанных формул:
38. Способ по п. 37, отличающийся тем, что дополнительно включает стадию, на которой вводят в контакт указанное, по меньшей мере, одно соединение, содержащее фосфор, и указанное, по меньшей мере, одно соединение, не содержащее фосфор, после указанного смешивания и нагревания, с газообразной смесью, содержащей воду.
39. Способ по п. 37, отличающийся тем, что дополнительно включает стадию, на которой смешивают инертный носитель с указанным, по меньшей мере, одним соединением, содержащим фосфор, и указанным, по меньшей мере, одним соединением, не содержащим фосфор, при этом указанный инертный носитель смешивают до, во время или после указанного смешивания соединений, и при этом указанный инертный носитель выбирают из группы, состоящей из силикатов, алюминатов, угля, оксидов металлов и их смесей.
40. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный катализатор получают с помощью способа, включающего стадию, на которой вводят в контакт:
(a) газообразную смесь, содержащую воду, с
(b) смесью соединений, содержащих, по меньшей мере, один анион конденсированного фосфата, который выбирают из группы, состоящей из формул (LI)-(LIII)
где n составляет, по меньшей мере, 2; где m составляет, по меньшей мере, 1; при этом указанная смесь соединений, по существу, нейтрально заряжена, и дополнительно, при этом мольное соотношение фосфора и указанных, по меньшей мере, одного одновалентного катиона и, по меньшей мере, одного многовалентного катиона в указанном катализаторе составляет от приблизительно 0,7 до приблизительно 1,7.
41. Способ по п. 40, отличающийся тем, что мольное соотношение фосфора и указанных, по меньшей мере, одного одновалентного катиона и, по меньшей мере, одного многовалентного катиона в указанном катализаторе составляет приблизительно 1.
42. Способ по п. 40, отличающийся тем, что указанная смесь соединений дополнительно содержит инертный носитель, который выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из силикатов, алюминатов, угля, оксидов металлов и их смесей.
43. Способ получения акриловой кислоты, включающий стадию, на которой вводят в контакт:
(a) газообразную смесь, содержащую:
(i) молочную кислоту,
(ii) воду и
(iii) азот,
при этом указанная молочная кислота присутствует в количестве приблизительно 2,5 мол. %, и причем указанная вода присутствует в количестве приблизительно 50 мол. %, исходя из общего количества молей указанной газообразной смеси, с
4
2
4
(b) катализатором, полученным с помощью способа, включающего стадию, на которой объединяют BaHPO и KHPO в мольном соотношении от приблизительно 3:2 до приблизительно 2:3 с образованием твердой смеси, и измельчают указанную твердую смесь с получением указанного катализатора, и
-1
-1
при этом указанную стадию введения в контакт указанной газообразной смеси с указанным катализатором выполняют при температуре от приблизительно 300°C до приблизительно 450°C, при GHSV от приблизительно 7200 ч до приблизительно 3600 ч и при давлении приблизительно 360 фунт./кв. дюйм изб., в реакторе, имеющем внутреннюю поверхность, содержащую материал, который выбирают из группы, состоящей из кварца и боросиликатного стекла, с получением таким образом акриловой кислоты в результате введения в контакт указанной молочной кислоты с указанным катализатором.