从羧酸和羧酸酐中除去碘化物的方法

专利名称：从羧酸和羧酸酐中除去碘化物的方法技术领域：本发明涉及从羧酸和/或羧酸酐中除去如烷基碘等的碘化物的方法。具体地，本发明更适于纯化由铑催化、甲基碘助催化使甲醇和/或乙酸甲酯羰基化而制备的乙酸和/或乙酸酐。已知在铑/甲基碘催化剂体系存在下由甲醇和/或乙酸甲酯羰基化生产乙酸和/或乙酸酐的工艺中存在的问题是即使蒸馏之后，乙酸和/或乙酸酐也常常含有小量碘化物杂质。虽然这些杂质的本性到底是什么还不得而知，但它们可能包括如甲基碘和其它较高级烷基碘(如己基碘)的碘化物、碘化氢以及碘化物的盐的混合物。这些杂质特别有害，因为它们使很多催化剂中毒，这些催化剂是用于从乙烯和乙酸来制备乙酸乙烯酯的催化剂，它对碘化物杂质特别敏感。已经知道几个从乙酸和/或乙酸酐中除去碘化物杂质的方法。例如，GB-A-2112394教导使用阴离子交换树脂。EP-A-0196173叙述了使用含银或汞的大网络强酸阳离子交换树脂(如Amberlyst 15-Amberlyst是注册商标)从如乙酸的非水有机介质中除去碘化物杂质的方法。EP-A-2968584也介绍了使用交换了银的大网络树脂来纯化被碘化物杂质沾污的乙酸。已发现正如EP-A-0196173所描述的，使用交换了银的强酸阳离子交换树脂所存在的问题，就是在羧酸和/或羧酸酐中作为污染物存在的金属可能取代银。银的这种取代是不希望的，因为这可能导致树脂容量和/或效率的降低，和也可能导致被银沾污了的产品是不可接受的。本发明要解决的技术问题就是提供一种从羧酸和/或羧酸酐中除去碘化物的改进方法。因此，根据本发明提供一种以液体组合物中除去碘化物的方法。此液体组合物包括2至6个碳原子的羧酸和/或其相应的羧酸酐，和金属离子污染物。此方法包括使液体组合物与交换了金属的离子交换树脂接触，此树脂的强酸阳离子交换位至少有1%被选自下述金属组中的至少一种金属占据，此金属组由银、汞、钯和铑组成;在与所述交换了金属的树脂接触之前，液体组合物先与酸型阳离子交换剂接触，以除去至少一部分金属离子污染物。在使用具有交换了金属的强酸阳离子位点的树脂之前，先使用阳离子交换剂除去金属离子污染物，这样就使银、汞、钯和/或铑从交换了金属的位点上被取代下来的量减少了。在酸和/或酸酐中存在的金属离子污染物可能是由于腐蚀或在前工序使用的试剂造成的。凡是能从交换了金属的树脂上取代银、汞、钯和/或铑的金属离子都应该用酸型交换剂至少部分除去。这样的金属离子可能包括例如至少为铁、钾、钙、镁和钠中的一种。金属污染物通常存在量低于1ppm，但也可能以较高的浓度存在。酸型阳离子交换剂通常可使羧酸和/或羧酸酐中存在的金属离子污染物的浓度减少到低于100ppb，更好可低于50ppb。要使金属污染物减少到某个必须的浓度值，这一浓度值是取决于交换了金属的除碘化物树脂床在除碘化物的操作期间内容许残余金属污染物的容量。本发明适于除去金属离子污染物的酸型阳离子交换剂可以包括强酸阳离子交换树脂如强酸大网络树脂，例如Amberlyst 15(Rohm和Haas制造);强酸中孔树脂，例如Purolite C145或CT145(Purolite制造)和强酸凝胶树脂，例如IR120A(Rohm和Haas制造)。螯合树脂和沸石也可以使用。含有羧酸和/或酸酐的液体组合物宜于在足以实现使金属离子污染物减少到所需值的流速下通过一酸型阳离子交换剂床。此流速决定于这样一些因素金属离子污染物的浓度、阳离子交换剂的效率和容量等。每小时1-40床体积的流速较适宜，更好为每小时5-15床体积的流速。在用阳离子交换剂除去金属离子污染物所使用的温度应适于保持羧酸和/或羧酸酐在液体状态。适宜的操作温度范围是20至120℃，最好是30至80℃。在除去金属离子污染物的工序中可以使用任何适宜的压力。本发明方法中适于除去碘化物的交换了金属的树脂包括交换了金属的强酸大网络树脂，例如Amberlyst 15;交换了金属的强酸中孔树脂，例如Purolite C145或CT145或Bayer K2411和交换了金属的凝胶树脂，例如IR120A。在这些交换了金属的树脂中，该金属是银、汞、钯和铑中的至少一个。本发明中占据交换了金属的、除碘化物树脂的至少1%的强酸阳离子交换位点的金属包括选自银、汞、钯和铑金属组中的至少一种金属。优选的金属是银。交换了金属的树脂的操作温度一般由树脂的操作范围决定，但应保持酸和/或酸酐在液体状态的温度范围内，一般为20至120℃，最好为30至80℃。在交换了金属的树脂床操作中可以使用任何适宜的压力。已减小了金属离子污染物浓度的液体组合物宜于在足以实现使碘化物浓度减小至所需值的流速下通过交换了金属的树脂床。酸和/或酸酐通过交换了金属的树脂床的流速决定于这样一些因素碘化物杂质的浓度、树脂的效率和容量等。适宜的流速为每小时1至40床体积，最好为每小时5至20床体积。在本发明方法中使用的羧酸包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和己酸中的一种或数种。本发明方法使用的羧酸酐包括乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、异丁酸酐、戊酸酐和己酸酐中的一种或数种。混合的羧酸酐也可以使用，如乙酸酐与丙酸酐的混合。一种或数种羧酸和一种或数种羧酸酐的混合物也可以使用。本发明方法最好用于纯化乙酸和/或乙酸酐。本发明方法特别适于纯化由甲醇和/或乙酸甲酯羰基化而制备的乙酸和/或乙酸酐。这种制备乙酸和/或乙酸酐的方法已在例如我们公开的欧洲专利申请EP-A-0087870中叙述，其内容并入本文作为参考。在含有羧酸和/或酸酐的液体组合物中存在的碘化物杂质可能是C1-10烷基碘、碘化氢或碘化物的盐。本发明特别适于除去C1-10烷基碘，如甲基碘和己基碘。下面将参考实施例进一步阐述本发明。实验1(比较例)为证明金属离子污染物对交换了银的除碘化物离子交换树脂功能的影响，进行了下述实验。交换了银的Purolite C145离子交换树脂(大约35%阳离子交换位点是以银离子占据)在79℃进行操作，送入已加入浓度相当于约500ppb碘化物的己基碘和它本身也含有相当于30ppb碘化物的其它未鉴定碘化物的乙酸。乙酸的进料速度-开始为5液体时空速度(LHSV)，和然后增加至10LHSV。假设全部酸都是在10LHSV下送入，在液流中碘化物漏穿的时间经计算为950小时。这使用寿命比树脂上存在的银量所预期的要短。此树脂经检测，发现被进料液中相当于平均0.7ppm的钙离子所污染。表1给出在树脂床的不同段对银、钙和碘化物的分析结果。数据表明由于钙在树脂床顶部积聚，银向树脂床下部移动。表1 注(1)定义为按摩尔计算，碘化物浓度/银浓度×100%实验2交换了银的Bayer K2411树脂(大约35%阳离子交换位点由银离子占据)在79℃进行操作，送入与实验1相同的组合物。在10LHSV下送入乙酸。在第一个1200小时操作时间内，离开树脂床的乙酸中银的浓度＜30ppb。以后，银的浓度不断增加，1800小时后其浓度为350ppb，和2200小时后其浓度为700ppb。在2200小时后，此树脂经检测，发现在实验期间已被进料液中浓度相当于平均0.6ppm的钙离子所污染。表2给出在树脂床的不同段对银、钙和碘化物的分析结果。正如实验1所见，银向床下部移动。在此实验中情况更加严重在实验的较后阶段，不可接受的浓度的银已漏失进入液体乙酸中。表2 注(1)定义为按摩尔计算，碘化物浓度/银浓度×100%实验3为证明在使用交换了银的树脂除去碘化物杂质之前先从碘化物污染的乙酸中除去金属离子污染物的优点，进行了下述实验。向乙酸中加入相当于平均1105ppb碘化物的己基碘、170ppb的铁、75ppb钾，和乙酸原已含有平均为430ppb的钙。此乙酸在79℃和10LHSV下通过两组树脂床。实验3A仅使用和实验1相似的30毫升交换了银的Purolite C145树脂和仅是一个对比实验。实验3B也使用和实验1相似的30毫升交换了银的Purolite C145树脂，但在其上游还有30毫升酸型的Purolite C145树脂。即此实验是根据本发明。碘化物的漏穿对于实验3A和3B分别发生在5190小时之后和5000小时之后。对交换了银的树脂的银、钾离子和碘化物进行了分析，使用与实验1略不同的方法，即未考虑钙的测定。结果列于表3。表3结果表明实验3B的树脂床比实验3A的树脂床含有较少的如钾和铁的金属离子，这些金属离子已被预先的酸型树脂除去。没有酸型树脂床的交换了银的树脂床的使用寿命与有预先的酸型树脂床的树脂床的使用寿命是可比较的，因为金属离子污染物的浓度相当低，以致在由银的负载所限定的使用寿命内树脂床可以容纳这些金属离子污染物的积累。同样，银在两树脂床的分配也未明显受到影响。如果金属离子污染物存在的浓度较高，可以预期在没有预先的酸型树脂床的情况下，这些金属离子污染物对除碘化物的交换了银的树脂床的使用寿命将产生不利的影响。与实验3(金属离子污染物浓度低)相比较，实验1交换了银的树脂床的使用寿命要短的多就是一个例证。表3< 注(1)定义为按摩尔计算，碘化物浓度/银浓度×100%权利要求1.从液体组合物中除去碘化物的方法，此组合物包括2-6个碳原子的羧酸和/或其相应的羧酸酐和金属离子污染物，此方法包括使液体组合物与交换了金属的离子交换树脂接触，此树脂的强酸阳离子交换位至少有1%被选自由银、汞、钯和铑组成的金属组中的至少一种金属所占据，其中在与上述交换了金属的离子交换树脂接触之前，此液体组合物先与酸型阳离子交换剂接触，以除去至少一部分金属离子污染物。2.根据权利要求1的方法，其中液体组合物包括乙酸和/或乙酸酐。3.根据权利要求1或2的方法，其中金属离子污染物包括铁、钾、钙、镁和钠中的至少一种。4.根据任一项在前的权利要求的方法，其中碘化物包括C1至C10烷基碘。5.根据任一项在前的权利要求的方法，其中酸型阳离子交换剂包括大网络、中孔或凝胶的酸型强酸阳离子交换树脂，或酸型螯合树脂，或酸型沸石。6.根据任一项在前的权利要求的方法，其中交换了金属的树脂是大网络、中孔或凝胶的树脂。7.根据任一项在前的权利要求的方法，其中交换了金属的树脂的至少1%强酸阳离子交换位被银占据。8.从液体组合物中除去C1至C10烷基碘的方法，此组合物包括乙酸和/或乙酸酐、金属离子污染物和C1至C10烷基碘，此方法包括如下步骤(a)在每小时1至40树脂床体积的流速下和20至120℃温度范围内使液体组合物通过包括酸型强酸阳离子交换树脂的树脂床，和(b)在每小时1至40树脂床体积的流速下和在20至120℃温度范围内将步骤(a)的产物通过包括离子交换树脂的树脂床，此树脂的至少1%强酸阳离子交换位被银占据。全文摘要从含有2—6个碳原子的羧酸或其酸酐的液体组合物中除去碘化物的方法，此组合物通过交换了银、汞、钯和/或铑的强酸阳离子交换树脂，但在此之前，组合物先与酸型阳离子交换剂接触，以除去液体组合物中至少一部分金属离子污染物。因已发现这些污染物会从交换了金属的树脂中取代银、汞、钯和/或铑。文档编号C07C51/573GK1071662SQ92112350公开日1993年5月5日 申请日期1992年10月17日 优先权日1991年10月18日发明者M·D·琼斯, D·J·沃森, B·L·威廉斯 申请人:英国石油化学品有限公司, 英国石油有限公司