氢甲酰化方法
氢甲酰化方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种稳定的氨甲酯化方法。
【背景技术】
[0002] 已知醒可W通过连续方法产生，所述方法包含在金属-有机憐配位体络合物催化 剂存在下使締系不饱和化合物与一氧化碳和氨气反应。此方法公开于例如US 4,148,830、 US 4,717,775和US 4,769,498中。出于一些原因，反应溫度是重要的氨甲酯化方法变量。
[0003] -般公认商业规模氨甲酯化工厂的稳定和控制操作是高度需要的。还清楚精确溫 度控制对于催化剂使用期限来说是关键的。长期W来已经认识到在商业规模上的氨甲酯化 反应中溫度控制的问题。在法尔贝（J.Falbe)(编）"《利用一氧化碳的新合成（New Syntheses with Carbon Monoxide)》"（施普林格出版社（Springer-Verlag)，纽约州（NY) 1980)中的章节1.2.4中，显示不稳定溫度行为的图的问题的概述。更详细的分析提供于凡 艾尔克化.？.乂日〇￡11〇，博曼".(：.8〇'111日11)，库巧尔〇.4.]\1.1(11196'3)，维斯特格 (G.F. Versteeg);《化学工程科学（Qiemical lingineering Science)》56(2001 )1491-1500) 中，其中论述稳定性和动态行为的并发作用。锭氨甲酯化反应的特征在于络合物动力学、质 量流量问题和其极度放热（28-35kcal(118-147kJ)/mol締控)性质，所有都使溫度控制非常 困难。
[0004] US 4,277,627教示包括内源性失活在内的催化剂失活的数种途径。指定操作条件 W使基于麟的催化剂的活性损失最小。溫度是控制催化剂失活速率的关键变量。
[0005] 除其对催化剂稳定性的作用W外，控制溫度可W对方法的效率有显著影响。较低 溫度提供较低反应性并导致締控通过系统损失。如US 4，148，830中所教示，较高溫度提供 较高配位体分解和归因于不可避免的醇醒形成的较高重物质形成速率。其它溫度相关的作 用，例如较高氨化（对烧或醇）和正链比分支链(normal-t〇-branched，"N:r)产物比的变 化，也会负面影响设备生产力。
[0006] -般来说，为了控制溫度，必须控制热生成速率和/或热移除速率。在稳定状态下， 此两者是相等的。热生成速率一般将由例如所需设备生产速率和締控（乙締为高反应性的， 随后一级締控，随后二级締控)的性质和催化剂浓度(仅举几例)等因素决定。由于对设备经 济产生负面影响，所W-般不改变生产速率和所使用的締控。因此，大部分焦点在热移除 上。
[0007] 传统地由W下方程式描述热量从热交换器的移除：
[000引热移除=Α*υ*ΔΤ (1)
[0009] 其中"U"为热传递系数，取决于工艺与设备冷却剂侧上的条件(粘度、显热、流动速 率、气泡的存在等），"Α"为热传递可用的表面积并且Δ Τ为产物流体与冷却剂之间的溫度 差。
[0010] 交换器的表面积一般为常数。反应器内的较大内部冷却旋管占据宝贵的反应器空 间，因此惯例为在需要大量热移除的反应器上使用外部热交换器。参见W0 2012/008717 A2、US 4,523,036、US 8,389,774和US 5,367，106。增加热交换器的尺寸^具有极大表面积 一般将提供较佳稳定性但为昂贵的，增加工厂占据面积并且增加维护成本。
[0011] 公开旨在经由操纵操作条件控制反应器溫度。举例来说，通过公开于US 5,744， 650中的高度活性的基于亚憐酸醋的化催化剂系统，使工艺与热交换器的冷却剂侧之间的 溫度差AT最佳化对于稳定溫度控制来说为关键的。所述专利提供了用W控制氨甲酯化反 应器的实用热交换器设计的良好概述但集中于热交换器的冷却剂侧。令人遗憾的是，控制 冷却水的溫度增添了工厂构造和操作的复杂性和费用。其还增添了相当大的工艺控制反应 延迟，因为冷却水溫度的改变耗费时间，随后变化的冷却水必须重建热交换器的溫度，其随 后必须建立新的ΔΤΚ显示在反应器的作用。工业规模氨甲酯化方法中所设及的较大质量 极大地增加回应时间。
[0012] 传统地，实现热移除的其它方式是基于改变热交换器中的冷却剂质量流动速率。 已将改变冷却剂侧上的流量视为优选的途径，因为冷却剂侧上的管路和装备一般比工艺侧 小得多，例如6英寸相对于20英寸管道，并且相比于方法侧上的不诱钢，设及较少昂贵金属， 例如碳钢。
[0013] 还知道受溫度影响的反应动力学对工艺稳定性有巨大影响。US 5,763,679教示了 可W通过在氨甲酯化反应速率具有负向或反向顺序的反应区域中在一氧化碳中进行氨甲 酷化方法来逆转或减少由抑制憐化合物或使憐化合物中毒引起的金属-有机憐配位体络合 物催化剂的失活。正向和负向顺序动力学及抑制剂的变化含量)的存在使得使用常规的 工艺控制策略控制运些高度活性催化剂极具挑战性。
[0014] US 5,362,917公开了一种通过改变合成馈入气体的流动速率或排出气体的流动 速率W在氨甲酯化方法中维持预定恒定一氧化碳分压来控制氨甲酯化方法的稳定性的方 法。因为产物异构体(N:I)比视C0分压而定，所W试图维持C0分压可稳定N:I比但不同时稳 定反应速率，因为其它试剂也会变化。另外，使用Ξ种试剂中的一种试剂控制反应性受已在 反应器中的试剂的存量限制。
[001引类似地，US 7,446,231通过操纵反应器总压力控制反应。此试图同时处理影响动 力学的数种气体试剂。代替设定固定C0分压，使总压力维持在恒定的丙締馈入速率下，此基 于C0和出分压将自我控制的观测结果和将产生更稳定方法的希望。如US 7,446,231中的图 1中所示，最佳操作区域在氨甲酯化速率相对于C0分压曲线的峰值处，其中观测到最高速率 和N:I性能。令人遗憾的是，在此峰值下操作本身是不稳定的，因为动力模型并未造成反应 顺序改变(包括在峰值自身处的零序）。因此，US 7,446,231的技术仅适用于负向顺序区域。
[0016]因此，氨甲酯化反应器通常W固有不稳定状态操作并且视反应器控制系统而定W 维持稳定方法控制。常规的氨甲酯化反应器溫度控制系统已调整冷却水入口溫度、冷却水 流动速率或运些的组合W控制反应器液体溫度。图1描绘了一种常规的氨甲酯化方法。常规 的氨甲酯化反应器溫度控制系统调节如通过溫度传感器（18)测量的冷却水入口溫度、冷却 水出口物流(7)的流动速率或其组合W控制反应器液体溫度。将如通过溫度传感器（11)测 量的氨甲酯化反应器液体溫度与通过用于方法的溫度控制的控制器(9)的设定点相比且维 持在所需稳定值下。历史上，此控制方案操作得相当好，主要因为第一代商业氨甲酯化催化 剂具有相对较低的反应速率，例如小于2gmole醒/公升反应器体积/小时，其每单元时间/体 积产生相对较低的反应热量。然而，最近商业化下一代氨甲酯化催化剂具有与先前催化剂 相比显著较高的反应速率。较高反应速率导致每单位时间氨甲酯化反应器中的较高热生 成。对于使用新氨甲酯化催化剂的反应的有效反应器溫度控制，常规的反应器溫度控制方 案太慢。
[0017] 鉴于现有技术的缺点，将需要用于氨甲酯化反应器的改良的反应器溫度控制方 法。
【发明内容】
[0018] 本发明的方法为如下方法，其包含在足W形成至少一种醒产物的氨甲酯化条件 下，在至少一个反应器中在反应流体中在氨甲酯化催化剂存在下使C0、此和至少一种締控 接触，
[0019] 从所述至少一个反应器移除所述反应流体的物流并将所述物流传递到热交换器，
[0020] 从所述物流移除一些热量W形成冷却物流，W及 [0021 ]使所述冷却物流返回到所述反应器，
[0022] 其中控制所述物流和/或所述冷却物流中的至少一者的至少一部分的流动速率W 控制所述反应器中的溫度。
[0023] 意外地，本发明的方法提供快速的回应时间和氨甲酯化反应器溫度的良好控制。
【附图说明】
[0024] 图1为现有技术氨甲酯化方法的示意图。
[0025] 图2为本发明的示例性方法的示意图。
[0026] 图3为本发明的示例性方法的示意图。
[0027] 图4为比较实验A的结果的图。
[0028] 图5为实例1的结果的图。
【具体实施方式】
[0029] 本发明设及一种针对反应速率和/或工艺参数(例如溫度）的快速、通常极度变化 或循环的稳定化氨甲酯化方法的方法。本发明的方法为通过α-締控的氨甲酯化生产醒的连 续方法。通过此类方法生产的醒具有大范围的效用，例如作为氨化成脂肪族醇、胺化成脂肪 族胺、氧化成脂肪族酸和醒醇缩合W生产塑化剂的中间物。
[0030] 对元素周期表和其中不同族的所有参考都是对公布于《CRC化学与物理手册KCRC 化iKlbook of Chemistry and 陆ysics)，第72版（1991-1992)CRC出版社（CRC Press),第 1- 10页中的版本的参考。
[0031] 除非相反阐述或上下文暗示，否则所有份数和百分比都是按重量计并且所有测试 方法都是到本申请案申请日期为止的现行方法。出于美国专利实践的目的，任何所参考的 专利、专利申请或公开的内容都W全文引用的方式并入(或其等效美国版本如此W引用的 方式并入），尤其在所属领域中的定义(在不会与本发明具体提供的任何定义不一致的程度 上)和常识的公开方面。
[0032] 如本文所用 ，"一种(a或an)"、"所述"、"至少一种"W及"一种或多种"可互换使用。 术语"包含"、"包括"和其变化形式在运些术语在说明书和权利要求书中出现时不具有限制 含义。因此，举例来说，包括"一种"疏水性聚合物的粒子的水性组合物可w解释为意谓组合 物包括"一种或多种"疏水性聚合物的粒子。
[0033] 另外，在本文中，通过端点对数值范围进行的叙述包括所述范围内所包含的所有 数字(例如巧化包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等）。出于本发明的目的，应了解，与所属领 域的普通技术人员将了解的一致，数值范围打算包括并且支持所述范围内所包括的所有可 能的子范围。举例来说，范围巧ijlOO打算表达1.(Π 到1〇〇、1到99.99、1.01到99.99、40到60、1 到55等。另外，在本文中，数值范围和/或数值的叙述(包括权利要求中的此类叙述)可解读 为包括术语"约"。在此类情况下，术语"约"是指与本文所列举的那些数值范围和/或数值实 质上相同的数值范围和/或数值。
[0034] 如本文所用，术语"ppmw"意指每百万份的重量份数。
[0035] 出于本发明的目的，涵盖术语"控"W包括具有至少一个氨原子和一个碳原子的所 有可容许化合物。此类可容许化合物还可W具有一个或多个杂原子。在广泛方面，可容许控 包括可经取代或未经取代的非环状(具有或不具有杂原子)和环状、分支链和未分支链、碳 环和杂环、芳香族和非芳香族有机化合物。
[0036] 如本文所用，除非另外指示，否则涵盖术语"经取代包括有机化合物的所有可 容许取代基。在广泛方面，可容许取代基包括有机化合物的非环状和环状、分支链和未分支 链、碳环和杂环、芳香族和非芳香族取代基。例示性取代基包括例如烷基、烷氧基、芳基、芳 氧基、径烷基、氨基烷基(其中碳数目可W在1到20或更大、优选1到12范围内变化）W及径 基、面基W及氨基。对于适当的有机化合物，可容许取代基可W是一个或多个并且相同或不 同。本发明并不打算W任何方式受有机化合物的可容许取代基有限。
[0037] 如本文所用，涵盖术语"氨甲酯化包括(但不限于)所有可容许的不对称和非不 对称氨甲酯化方法，其设及将一种或多种经取代或未经取代的締控化合物或包含一种或多 种经取代或未经取代的締控化合物的反应混合物转化成一种或多种经取代或未经取代的 醒或包含一种或多种经取代或未经取代的醒的反应混合物。
[0038] 术语"反应流体"、"反应介质"W及"催化剂溶液"在本文中可互换使用，并且可W 包括(但不限于)包含W下各者的混合物：（a)金属-有机憐配位体络合物催化剂，（b)游离有 机憐配位体，（C)在反应中形成的醒产物，（d)未反应的反应物，（e)所述金属-有机憐配位体 络合物催化剂和所述游离有机憐配位体的溶剂；W及任选地(f)在反应中形成的一种或多 种憐酸性化合物(其可W是均相或非均相的，并且运些化合物包括粘着于工艺装备表面的 那些化合物）。反应流体可W涵盖(但不限于）（a)反应区中的流体；（b)进入分离区途中的流 体物流；（C)分离区中的流体；（d)再循环物流；（e)退出反应区或分离区的流体；（f)经缓冲 水溶液处理的退出流体；（g)返回到反应区或分离区中的经处理流体；化)外部冷却器中的 流体;W及(i)配位体分解产物和其盐。
[0039] "可水解憐配位体"是含有至少一个P-Z键的Ξ价憐配位体，其中Z是氧、氮、氯、氣 或漠。实例包括(但不限于)亚憐酸醋、麟基-亚憐酸醋、双亚憐酸醋、亚麟酸二醋、双亚麟酸 二醋、次麟酸醋、氨基憐酸醋、麟基-氨基憐酸醋、双氨基憐酸醋、氣亚憐酸醋等等。配位体可 W包括馨合结构和/或可W含有多个P-Z部分，例如聚亚憐酸醋、聚氨基憐酸醋等；W及混合 P-Z部分，例如亚憐酸醋-氨基憐酸醋、氣亚憐酸醋-亚憐酸醋等等。
[0040] 如本文所用的术语"络合物"意指由一个或多个电子富集分子或原子(即，配位体） 与一个或多个电子稀少分子或原子(即，过渡金属)联合所形成的配位化合物。举例来说，本 文中可采用的有机憐配位体拥有具有一个未共用电子对的一个憐（III)施体原子，其能够 与金属形成配位共价键。本文可采用的聚有机憐配位体拥有两个或大于两个憐（III)供体 原子，各具有一个未共用电子对，电子中的每一者能够独立或可能与过渡金属共同（例如， 经由馨合)形成配位共价键。一氧化碳也可W存在并且与过渡金属络合。络合物催化剂的最 终组合物也可W含有额外配位体，例如上文所述，例如氨、单締控或满足金属的配位点或核 电荷的阴离子。
[0041] 过渡金属上的可用配位点的数目为本领域中熟知并取决于所选择的特定过渡金 属。催化物质可W包含单体、二聚或高核形式的络合物催化剂混合物，优选地，其形式的特 征在于每一个分子金属(例如锭)络合至少一个含有机憐分子。举例来说，认为除一种或多 种有机憐配位体W外，氨甲酯化反应中所用的优选催化剂的催化物质可W与一氧化碳和氨 信厶 义口 〇
[0042] 所公开的方法包含在包含过渡金属和有机憐配位体作为组分的氨甲酯化催化剂 存在下，在足W形成至少一种醒产物的氨甲酯化条件下使C0、出和至少一种締控接触。任选 的工艺组分包括描述于115 5,288,918、1]8 5,731，472和1]5 5,741，944中的胺和/或水。
[0043] 氨和一氧化碳可W从任何适合的来源获得，包括石油裂解和精炼厂操作。合成气 混合物是氨气和C0的优选来源。
[0044] 合成气（来自合成气体(synthesis gas))是给予含有不同量的C0和出的气体混合 物的名称。生产方法为熟知的。氨气和C0通常为合成气的主要组分，但合成气可W含有C〇2 和如化和Ar的惰性气体。此与CO的比率变化极大但一般在1:100到100:1范围内并且优选地 在1:10与10:1之间。合成气可购得并且通常用作燃料源或作为生产其它化学品的中间物。 最佳出:ω比在3:1与1:3之间并且更佳为约1:2到2:1。
[0045] 可W在氨甲酯化方法中使用的经取代或未经取代締系不饱和反应物包括含有2到 40个，优选地3到20个碳原子的光活性(前手性及手性)和非光活性(非手性)締系不饱和化 合物两者。运些化合物详细描述于US 2010/006980中。此类締系不饱和化合物可W是末端 或内部不饱和的并且具有直链、分支链或环状结构，W及締控混合物，例如获自丙締、下締、 异下締等的寡聚(例如所谓的二聚丙締、Ξ聚丙締或四聚丙締等，如例如US 4,518,809和US 4，528,403中所公开）。
[0046] 适用于可W用W生产对映异构醒混合物的不对称氨甲酯化中的前手性和手性締 控包括由下式表示的那些締控：
[0047]
[004引其中r1、R2、R哺R4相同或不同（其限制条件为Ri不同于R 2或R3不同于R4)并且选自 氨;烷基;经取代的烷基，所述取代基选自如苯甲基氨基和二苯甲基氨基等二烷基氨基、如 甲氧基和乙氧基等烷氧基、如乙酷氧基等酷氧基、面基、硝基、腊、硫基、幾基、甲酯胺、甲醒、 簇基W及簇酸醋;包括苯基在内的芳基;经取代的芳基(包括苯基），所述取代基选自烷基、 包括如苯甲基氨基和二苯甲基氨基等烧氨基和二烷基氨基在内的氨基、径基、如甲氧基和 乙氧基等烷氧基、如乙酷氧基等酷氧基、面基、腊、硝基、簇基、甲醒、簇酸醋、幾基w及硫基； 如乙酷氧基等酷氧基;如甲氧基和乙氧基等烷氧基;包括如苯甲基氨基和二苯甲基氨基等 烧氨基和二烷基氨基在内的氨基；如乙酷基苯甲基氨基和二乙酷氨基等酷氨基和二酷氨 基;硝基;幾基;腊;簇基；甲酯胺；甲醒;簇酸醋；W及如甲基琉基等烷基琉基。应了解，此定 义的前手性和手性締控也包括其中R基团经连接W形成例如3-甲基-1-环己締等环状化合 物的W上通式的分子。
[0049] 适用于不对称氨甲酯化的例示性光学活性或前手性締控化合物描述于例如美国 专利4，329，507、5，360，938和5，491，266 中。
[0050] 在氨甲酯化方法中宜采用溶剂。可W使用不过度干扰氨甲酯化方法的任何适合的 溶剂。W例示方式，用于锭催化的氨甲酯化方法的适合的溶剂包括公开于例如美国专利3， 527,809、4，148,830、5,312,996和5,929,289中的那些溶剂。适合的溶剂的非限制性实例包 括饱和控(烧控）、芳香族控、水、酸、醒、酬、腊、醇、醋和醒缩合产物。溶剂的特定实例包括： 四乙二醇二甲酸、戊烧、环己烧、庚烧、苯、二甲苯、甲苯、乙酸、四氨巧喃、下醒W及苯甲腊。 有机溶剂还可W含有高达饱和限度的溶解水。例示性优选的溶剂包括酬(例如丙酬和甲基 乙基酬）、醋（例如乙酸乙醋、邻苯二甲酸二-2-乙基己醋、2,2,4-Ξ甲基-1,3-戊二醇单异下 酸醋）、控(例如甲苯）、硝基控(例如硝基苯）、酸(例如四氨巧喃(THF)似及环下讽。在锭催 化的氨甲酯化方法中，可W优选地采用对应于需要产生的醒产物和/或更高沸点的醒液态 冷凝副产物(例如，如在如例如US 4，148，380和US 4，247，486中所描述的氨甲酯化方法期 间可能当场产生)的醒化合物作为主要溶剂。由于连续方法的性质，主要溶剂将通常最终包 含醒产物与更高沸点醒液态冷凝副产物Γ重物质"）两者。溶剂的量并不尤其关键并且仅需 要足够为反应介质提供所需量的过渡金属浓度。通常，溶剂的量在按反应流体的总重量计 约5重量％到约95重量％范围内。可W使用溶剂的混合物。
[0051] 在此类氨甲酯化反应中可采用的例示性金属-有机憐配位体络合物包括金属-有 机憐配位体络合物催化剂。运些催化剂W及其制备在所属领域中是熟知的并且包括本文所 提 及的专利中所公开的那些催化剂W及其制备。一般来说，此类催化剂可W预先形成或就 地形成并且包含与有机憐配位体、一氧化碳W及任选地氨气络合组合的金属。配位体络合 物物质可W呈单核、双核和/或高核形式存在。但是，催化剂的准确结构是未知的。
[0052] 金属-有机憐配位体络合物催化剂可W是光学活性或非光学活性的。金属可W包 括选自锭伽）、钻(Co)、银（Ir)、钉(Ru)、铁(Fe)、儀(Ni)、钮(Pd)、销(Pt)、饿(Os似及其混 合物的第如矣、第9族和第10族金属，其中优选金属为锭、钻、银和钉，更优选为锭、钻和钉，尤 其为锭。可W使用运些金属的混合物。构成金属-有机憐配位体络合物和游离有机憐配位体 的可容许有机憐配位体包括单、二、Ξ及更高聚有机憐配位体。可W在金属-有机憐配位体 络合物催化剂和/或游离配位体中使用配位体的混合物，并且此类混合物可W相同或不同。
[0053] 可W用作金属-有机憐配位体络合物催化剂的配位体和/或游离配位体的有机憐 化合物可W是非手性(光学非活性)或手性(光学活性)类型并且在所属领域中是熟知的。非 手性有机憐配位体为优选的。
[0054] 可W充当金属-有机憐配位体络合物催化剂的配位体的有机憐配位体为Ξ芳基 麟、单有机亚憐酸醋、二有机亚憐酸醋、Ξ有机亚憐酸醋、有机聚亚憐酸醋、有机单氨基憐酸 醋和有机聚氨基憐酸醋化合物和其它可水解有机憐化合物。此类有机憐配位体和其制备方 法在所属领域中是熟知的。
[0055]可W用于本公开的方法中的Ξ有机麟包含包含共价键结到Ξ个芳基或芳烷基基 团或其组合的一个憐原子的任何有机化合物。也可W采用Ξ芳基麟配位体的混合物。代表 性有机单麟包括具有下式的那些有机单麟：
[0化6] (1)
[0057] 其中各R29、rW和护1可W相同或不同并且表示含有4到40个碳原子或更大的经取代 或未经取代的芳基。可W发现此类Ξ芳基麟更详细描述于例如US 3,527,809中，其公开内 容W引用的方式并入本文中。例示性Ξ芳基麟配位体为Ξ苯基麟、Ξ糞基麟、Ξ甲苯基麟、 Ξ(对联苯基)麟、Ξ(对甲氧苯基)麟、Ξ(间氯苯基)-麟、对N，N-二甲氨基苯基双苯基麟等。 Ξ苯基麟（即其中r29、rw和护1每一者为苯基的式I化合物)为优选的有机单麟配位体的一个 实例。在含有过量、游离Ξ芳基麟的液体中优先实现加氨甲酯化反应。
[0058] 代表性单有机亚憐酸醋、二有机亚憐酸醋、Ξ有机亚憐酸醋和有机聚亚憐酸醋(含 有两个或超过两个叔(Ξ价)憐原子)可W包括详细描述于W0/2012/14541中的具有下式的 那些物质：
[0化9]
[0060]
[0061] 作为另一选择，任何有机氨基憐酸醋配位体可W用作有机憐配位体或与任何其它 有机憐配位体组合，并且任何有机聚氨基憐酸醋配位体可W用作有机憐配位体或与任何其 它有机憐配位体组合。有机氨基憐酸醋配位体为已知的，并且其W与有机亚憐酸醋配位体 相同的方式使用。代表性有机氨基憐酸醋配位体具有式(Χ-ΧΠ )。
[0062]
[0063] 有机氨基憐酸醋进一步描述于例如USP 7,615,645中。除非另外特定指出，否则如 此处使用的「有机憐配位体(organophosphorous ligand)」和类似术语包括有机单氨基憐 酸醋和有机聚氨基憐酸醋配位体。
[0064] 此类有机憐配位体的具体例示性实例包括W下各者：（3，3/ -二叔下基-5，5/ -二甲 氧基-1,1/-联苯-2,2/-二基)亚憐酸2-叔下基-4-甲氧基苯醋、（3,3/-二叔下基-5,5/-二甲 氧基-1,1'-联苯-2,2'-二基)亚憐酸甲醋、6,6'-[ [3,3'-二（1,1-二甲基乙基)-5,5'-二甲 氧基-[1，1/-联苯]-2,2/-二基]双(氧基）]双-二苯并[(1，。[1，3,2]二氧杂憐杂庚英、6,6/- [[3,3'，5,5'-四（1,1-二甲基乙基联苯]-2,2'-二基]双(氧基）]双-二苯并[d，f] [1，3,2]-二氧杂憐杂庚英、（23,41〇-二[2,2'-(3,3'，5,5'-四-叔下基-1，1-联苯）]-2,4-戊 基二亚憐酸醋、（2R，4R)二[2，2' -(3，3'-二叔下基-5，5'-二甲氧基-1，1'-联苯）]-2，4-戊基 二亚憐酸醋、2-[[2-[[4,8，-二（1,1-二甲基乙基）、2，10-二甲氧基二苯并-[(1，門[1，3,2]二 氧杂憐杂庚英-6-基]氧基]-3-(1,1-二甲基乙基)-5-甲氧基苯基]甲基]-4-甲氧基、亚憐酸 的亚甲基二-2,1-亚苯基四[2,4-二（1,1-二甲基乙基)苯基]醋和亚憐酸的[1,1/-联苯]-2， 2'-二基四[2-(1,1-二甲基乙基)-4-甲氧基苯基]醋。
[0065] 金属-有机憐配位体络合物催化剂可W呈均相或非均相形式。举例来说，可W制备 预先形成的锭氨-幾基-有机憐配位体催化剂并且将其引入氨甲酯化反应混合物中。更优选 地，锭-有机憐配位体络合物催化剂可W衍生自锭催化剂前驱物，所述锭催化剂前驱物可W 被引入反应介质中W就地形成活性催化剂。举例来说，可W将锭催化剂前驱物，例如二幾基 乙酷基丙酬酸锭、化2〇3、化4(C0)12、化6(C0)16、化(M)3)3等与有机憐配位体一起引入反应混 合物中W就地形成活性催化剂。在一个优选实施例中，二幾基乙酷基丙酬酸锭用作锭前驱 物并且在溶剂存在下与有机憐配位体反应W形成催化锭-有机憐配位体络合物前驱物，所 述前驱物与过量(游离)有机憐配位体一起被引入反应器中W就地形成活性催化剂。在任何 情况下，需要一氧化碳、氨气W及有机憐配位体是能够与金属络合的所有配位体并且活性 金属-有机憐配位体催化剂在用于氨甲酯化反应的条件下存在于反应混合物中。可W在氨 甲酯化方法期间前或就地将幾基和有机憐配位体与锭络合。
[0066] 借助于例示，优选的催化剂前驱物组合物主要由溶解的锭幾基有机憐配位体络合 物前驱物、溶剂W及任选地游离有机憐配位体组成。可W通过形成二幾基乙酷基丙酬酸锭、 有机溶剂W及有机憐配位体的溶液来制备优选的催化剂前驱物组合物。如一氧化碳气体的 释放所证明，有机憐配位体易于置换乙酷基丙酬酸锭络合物前驱物的幾基配位体中的一 者。
[0067] 因此，金属-有机憐配位体络合物催化剂宜包含与一氧化碳络合的金属和有机憐 配位体，所述配位体W馨合和/或非馨合方式与金属键结(络合）。
[0068] 可W采用催化剂的混合物。存在于反应流体中的金属-有机憐配位体络合物催化 剂的量仅需要为提供需要采用的给定金属浓度的所必需的最低量并且将为至少催化所设 及的特定氨甲酯化方法(如例如上文所提及的专利中所公开)所需的金属的催化量提供基 础。一般来说，W反应介质中游离金属形式计算在1化pmw到lOOOppmw范围内的催化金原例 如锭)浓度对于大多数方法来说将为足够的，而通常优选使用lOppmw到5(K)ppmw的金属，且 更优选为25ppmw到350ppmw的金属。
[0069] 除了金属-有机憐配位体络合物催化剂W外，游离有机憐配位体（即未与金属络合 的配位体)也可W存在于反应介质中。游离有机憐配位体可W对应于上文所论述的上文所 定义的有机憐配位体中的任一者。优选地，游离有机憐配位体与采用的金属-有机憐配位体 络合物催化剂的有机憐配位体相同。然而，此类配位体在任何给定方法中不必相同。本发明 的氨甲酯化方法可W设及在反应介质中每摩尔金属0.1摩尔或更低到100摩尔或更高的游 离有机憐配位体。优选地，在每摩尔存在于反应介质中的金属1摩尔至50摩尔游离有机憐配 位体存在下进行氨甲酯化方法。更优选地，对于有机聚亚憐酸醋来说，每摩尔金属使用0.1 摩尔到4摩尔游离有机聚亚憐酸醋配位体。必要时，可W在任何时间并且W任何适合方式将 额外有机憐配位体供应到氨甲酯化方法的反应介质，例如W维持反应介质中的游离配位体 的预定水平。
[0070] 氨甲酯化方法为熟知的并且广泛在商业上实践。参见例如美国专利4,148，830、5， 237，106、5,763,679、5,741，945、5,767,321、7,446,231、7,906,688和7,863,487。氨甲酯化 方法的反应条件可W包括迄今为止用于产生光学活性和/或非光学活性醒的任何适合类型 的氨甲酯化条件。采用的氨甲酯化反应条件将由所需醒产物的类型决定。举例来说，氨甲酯 化方法的氨气、一氧化碳W及締控起始化合物的总气体压力可W在化化到69,000k化范围 内。然而，一般来说，所述方法优选在小于14，OOOkPa并且更优选小于3，400kPa的氨气、一氧 化碳W及締控起始化合物的总气体压力下操作。最小总压主要受获得所需反应速率必需的 反应物的量限制。更具体来说，氨甲酯化方法的一氧化碳分压优选为Ik化到6,900k化并且 更优选为21kPa到5，500kPa，同时氨分压优选为34k化到3，400k化并且更优选为69k化到2， lOOkPa。一般来说，气态出:C0的摩尔比可W在1:10到100:1或更高范围内，更优选摩尔比为 1:10到10:1。一般来说，氨甲酯化方法可W在任何可操作反应溫度下进行。宜在-25°C到200 °C，优选50°C到120°C的反应溫度下进行氨甲酯化方法。在通过本发明的方法冷却的反应器 中，反应溫度宜低于l〇〇°C。
[0071] 与较旧催化剂相比，较新「下一代」氨甲酯化催化剂(通常基于可水解有机憐配位 体)具有较高反应速率，例如高于2gmole醒/公升反应器体积/小时。反应速率还展示络合物 动力学(例如相对于C0的正向和负向反应顺序）。运些 催化剂通常在较低反应溫度(例如60 °0至80°〇下操作W使催化剂降解最小化。较低操作溫度导致冷却介质与反应介质之间的 AT较低，因此降低热交换器热移除能力。与现有技术方法相比，运些因素使得设计足够溫 度控制系统更复杂。
[0072] 已发现改良的氨甲酯化反应溫度控制方法设及围绕通过控制从反应器通过外部 热交换器循环并且回到反应器的物流的方面控制反应器内容物的溫度来设计溫度控制方 案。如上文所提及，现有技术控制方案集中于外部热交换器的冷却剂侧。本发明的方法控制 外部热交换器的工艺侧的方面。在本发明的一个实施例中，本发明的方法将稳定状态反应 溫度控制在设定点+/-1°C内，优选在设定点+/-0.5°C内。
[0073] 应了解催化剂的性质对于本发明并非关键。优选地，催化剂展示高反应性(在反应 器中高于2gmole醒/公升反应器体积/小时）。
[0074] 当针对给定締控使用多于一个氨甲酯化反应器时，系列中的第一反应器下游的氨 甲酯化反应器在较高溫度下操作，但因为到反应流体到达下游反应器的时间，可用締控的 量已极大减少，所W甚至在运些高溫下产生的热量也足够低，从而使常规的冷却方案可W 用于下游反应器。在本发明的一个实施例中，本发明的冷却方案用于所有反应器。然而，控 制方案的任何组合为可能的。
[0075] 在本发明的一个实施例中，参看图2,使用溫度感测装置（11)测量反应器(2)中或 离开反应器的导管(4)中的反应流体的溫度。将表明溫度测量值的信号从感测装置传送到 溫度控制器装置(9)。将来自溫度控制器(9)的信号发送到控制阀口（8) W控制借助于累(3) 和相关管道（4)和（10)从反应器（2)循环到外部热交换器（5)随后回到反应器（2)的物流 (10)的流动速率。在此实施例中，优选设定在冷却水入口（ 18)处测量的冷却水物流(6)的流 动速率和溫度在恒定值下。
[0076] 另一实施例显示于图3中，其中存在在外部冷却器(5)周围的旁路线（15)，并且因 此旁路物流的流动速率的变化快速改变物流（10)的溫度并且维持回到反应器的物流（10) 的基本上恒定总流量。通过物流（15)和（16)的流动速率的比测定物流（10)的溫度。物流 (10)的溫度和因此从反应器(2)的热移除的量的此快速控制允许对反应器的溫度变化快速 回应。
[0077] 另一实施例采用从累排出管线穿过流阻装置(通常为孔板，但任何其它流阻装置 将为可接受的)并且回到累的吸入或入口管线的旁路线W提供通过热交换器的流体流量的 快速和可逆控制。阀口（8)优选位于在热交换器前的累的排出侧上但或者可W位于热交换 器后。
[0078] 在本发明的一个实施例中，累(3)为变速累W改变通过热交换器的流量。然而，本 领域的技术人员将能够使用任何适合的累。
[0079 ] 应了解可W使用W上实施例的任何组合。
[0080] 如本领域的技术人员已知，可W使用易购得的工艺控制硬件和软件实施方法。本 发明的方法的改良的反应器控制和稳定性为有效实施先进工艺控制(Advanced Process Control，APC)策略提供了适用基础，例如多变量模型预测控制（Multi-variable Model Predictive Control，MMPC)、动态矩阵控制（Dynamic Matrix ConhoLDMC)、实时优化 (Real Time Optimization, RTO)或先进控制和优化（Advanced Control and Optimization，AC&0)。
[0081] 可W采用任何适合的方法装备。氨甲酯化方法装备的设计和构造，包括构造的适 合材料的选择，为本领域的技术人员所熟知。在本发明的一个实施例中，热交换器能够从物 流每立方米反应器体积移除至少75kW。
[0082] 在显示于图2中的实施例中，使用一个外部热交换器。也可W使用冷却设备的不同 配置。举例来说，可W采用冷却旋管、反应器水套冷却和外部热交换的任何组合。优选采用 至少一个外部热交换器。
[0083] 与现有技术方法相比，本发明的方法可W提供对溫度变化的更快速回应。与现有 技术相比，如果检测到增加的反应器溫度，那么增加到反应器的冷却工艺流体的流量将冷 却快速递送到反应器，降低其溫度。在此类情形下热交换器将经历增加的需求，并且热交换 器内的溫度可波动，但热交换器的此类溫度波动优选超过反应器的波动。
[0084] 本发明的特定实施例
[0085] 给出W下实例来例示本发明并且不应将其理解为限制其范围。
[0086] 比较实验A(并非本发明的实施例)
[0087] 为例示常规的氨甲酯化反应器控制方案的操作，进行模拟。显示于图1中的工艺流 程为此模拟的基础。使用市售Aspen Plus Dynamics?软件使来自图1的氨甲酯化反应器 (2)、累(3)和外部冷却器(5)模型化。W下提供用于模型的典型初始工艺条件：
[0088] 热交换器的工艺流量= 1,816公吨/小时
[0089] 工艺流程溫度= 95°C
[0090] 冷却水流量= 735公吨/小时
[0091] 冷却水入口溫度= 48°C
[0092] 冷却水出口溫度= 73°C
[0093] 热交换器热负荷= 21，600KW
[0094] 热交换器面积=1160平方米
[00M]热交换器热传递系数= 0.85kW/平方米/K
[0096] 反应器反应速率= 5.6gmole/公升/小时。
[0097] 常规的反应器溫度控制方案的结果显示于图4中。模拟W95°C的稳定状态反应器 溫度开始。在一小时后，反应器溫度控制器设定点降低l°c。此溫度设定点变化引发振荡的 不稳定反应器溫度，其为系统的工艺控制动力学的结果。在5小时后，反应器溫度控制设定 点升回到初始设定点。在接下来的2小时内，反应器溫度返回到初始稳定状态值。
[009引 实例1
[0099] 除显示于图2中的方法用作模拟的基础W外，重复比较实验AW允许反应器溫度控 制器(9)使用现位于管线（10)上的阀口（8)调节通过外部冷却器(5)的工艺流体液体循环的 流动速率。另一不同为与受控制相反，冷却水入口溫度固定在48°C下。改良的反应器溫度控 制方案的结果显示于图5中。模拟W95°C的稳定状态反应器溫度开始。在一小时后，反应器 溫度控制器设定点降低1°C。此溫度设定点变化不引发常规的控制系统的高振幅振荡的不 稳定反应器溫度。替代地，反应器溫度控制回应极稳定并且持续1小时至5小时受控制。
[0100] 在第5小时，反应器溫度控制设定点增加到95°C。在2小时内反应器溫度返回到初 始溫度。
[0101] 来自实例1和比较实验A的资料表明本发明的方法可W在控制氨甲酯化反应方面 获得显著改良。控制物流(10)的流量产生较稳固的稳定反应器溫度控制系统同时为氨甲酯 化反应器提供了稳定操作的较宽操作窗。已发现此方案的回应时间与现有技术设计相比快 得多，并且对反应器溫度的控制得到意外改良。
【主权项】
1. 一种方法，其包含 在足以形成至少一种醛产物的氢甲酰化条件下在至少一个反应器中在反应流体中在 氢甲酰化催化剂存在下使C0、出和至少一种烯烃接触， 从所述至少一个反应器移除所述反应流体的物流并将所述物流传递到热交换器， 从所述物流移除一些热量以形成冷却物流，以及 使所述冷却物流返回到所述反应器， 其中控制所述物流和/或所述冷却物流中的至少一者的至少一部分的流动速率以控制 所述反应器中的温度。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述反应速率大于2gm〇le醛/公升反应器体积/小 时。3. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述催化剂包含可水解有机磷 配位体。4. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述催化剂的所述催化金属为 铑。5. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述反应温度低于100°C。6. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述热交换器能够从所述物流 每立方米反应器体积移除至少75kW。7. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述稳定状态反应温度控制在 所述设定点+/_1°C内。8. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述稳定状态反应温度控制在 所述设定点+/-〇. 5°C内。9. 根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法，其中所述冷却物流的至少一部分的 流动速率经控制以控制所述反应器中的温度。10. 根据权利要求1到8的方法，其中所述物流的至少一部分的流动速率经控制以控制 所述反应器中的温度。11. 根据权利要求1到10的方法，其中至少一种先进工艺控制(APC)策略用于控制所述 氢甲酰化方法。
【专利摘要】一种控制氢甲酰化反应流体温度的方法涉及通过外部热交换器控制反应流体的流动速率。
【IPC分类】B01J19/00, C07C45/50, C07C47/02
【公开号】CN105555749
【申请号】CN201480049823
【发明人】C·R·史密斯, M·莫科塔扎德, I·B·考克斯
【申请人】陶氏技术投资有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年9月9日
【公告号】CA2924313A1, CN104513143A, US20160194265, WO2015047723A1
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种稳定的氨甲酯化方法。
【背景技术】
[0002] 已知醒可W通过连续方法产生，所述方法包含在金属-有机憐配位体络合物催化 剂存在下使締系不饱和化合物与一氧化碳和氨气反应。此方法公开于例如US 4,148,830、 US 4,717,775和US 4,769,498中。出于一些原因，反应溫度是重要的氨甲酯化方法变量。
[0003] -般公认商业规模氨甲酯化工厂的稳定和控制操作是高度需要的。还清楚精确溫 度控制对于催化剂使用期限来说是关键的。长期W来已经认识到在商业规模上的氨甲酯化 反应中溫度控制的问题。在法尔贝（J.Falbe)(编）"《利用一氧化碳的新合成（New Syntheses with Carbon Monoxide)》"（施普林格出版社（Springer-Verlag)，纽约州（NY) 1980)中的章节1.2.4中，显示不稳定溫度行为的图的问题的概述。更详细的分析提供于凡 艾尔克化.？.乂日〇￡11〇，博曼".(：.8〇'111日11)，库巧尔〇.4.]\1.1(11196'3)，维斯特格 (G.F. Versteeg);《化学工程科学（Qiemical lingineering Science)》56(2001 )1491-1500) 中，其中论述稳定性和动态行为的并发作用。锭氨甲酯化反应的特征在于络合物动力学、质 量流量问题和其极度放热（28-35kcal(118-147kJ)/mol締控)性质，所有都使溫度控制非常 困难。
[0004] US 4,277,627教示包括内源性失活在内的催化剂失活的数种途径。指定操作条件 W使基于麟的催化剂的活性损失最小。溫度是控制催化剂失活速率的关键变量。
[0005] 除其对催化剂稳定性的作用W外，控制溫度可W对方法的效率有显著影响。较低 溫度提供较低反应性并导致締控通过系统损失。如US 4，148，830中所教示，较高溫度提供 较高配位体分解和归因于不可避免的醇醒形成的较高重物质形成速率。其它溫度相关的作 用，例如较高氨化（对烧或醇）和正链比分支链(normal-t〇-branched，"N:r)产物比的变 化，也会负面影响设备生产力。
[0006] -般来说，为了控制溫度，必须控制热生成速率和/或热移除速率。在稳定状态下， 此两者是相等的。热生成速率一般将由例如所需设备生产速率和締控（乙締为高反应性的， 随后一级締控，随后二级締控)的性质和催化剂浓度(仅举几例)等因素决定。由于对设备经 济产生负面影响，所W-般不改变生产速率和所使用的締控。因此，大部分焦点在热移除 上。
[0007] 传统地由W下方程式描述热量从热交换器的移除：
[000引热移除=Α*υ*ΔΤ (1)
[0009] 其中"U"为热传递系数，取决于工艺与设备冷却剂侧上的条件(粘度、显热、流动速 率、气泡的存在等），"Α"为热传递可用的表面积并且Δ Τ为产物流体与冷却剂之间的溫度 差。
[0010] 交换器的表面积一般为常数。反应器内的较大内部冷却旋管占据宝贵的反应器空 间，因此惯例为在需要大量热移除的反应器上使用外部热交换器。参见W0 2012/008717 A2、US 4,523,036、US 8,389,774和US 5,367，106。增加热交换器的尺寸^具有极大表面积 一般将提供较佳稳定性但为昂贵的，增加工厂占据面积并且增加维护成本。
[0011] 公开旨在经由操纵操作条件控制反应器溫度。举例来说，通过公开于US 5,744， 650中的高度活性的基于亚憐酸醋的化催化剂系统，使工艺与热交换器的冷却剂侧之间的 溫度差AT最佳化对于稳定溫度控制来说为关键的。所述专利提供了用W控制氨甲酯化反 应器的实用热交换器设计的良好概述但集中于热交换器的冷却剂侧。令人遗憾的是，控制 冷却水的溫度增添了工厂构造和操作的复杂性和费用。其还增添了相当大的工艺控制反应 延迟，因为冷却水溫度的改变耗费时间，随后变化的冷却水必须重建热交换器的溫度，其随 后必须建立新的ΔΤΚ显示在反应器的作用。工业规模氨甲酯化方法中所设及的较大质量 极大地增加回应时间。
[0012] 传统地，实现热移除的其它方式是基于改变热交换器中的冷却剂质量流动速率。 已将改变冷却剂侧上的流量视为优选的途径，因为冷却剂侧上的管路和装备一般比工艺侧 小得多，例如6英寸相对于20英寸管道，并且相比于方法侧上的不诱钢，设及较少昂贵金属， 例如碳钢。
[0013] 还知道受溫度影响的反应动力学对工艺稳定性有巨大影响。US 5,763,679教示了 可W通过在氨甲酯化反应速率具有负向或反向顺序的反应区域中在一氧化碳中进行氨甲 酷化方法来逆转或减少由抑制憐化合物或使憐化合物中毒引起的金属-有机憐配位体络合 物催化剂的失活。正向和负向顺序动力学及抑制剂的变化含量)的存在使得使用常规的 工艺控制策略控制运些高度活性催化剂极具挑战性。
[0014] US 5,362,917公开了一种通过改变合成馈入气体的流动速率或排出气体的流动 速率W在氨甲酯化方法中维持预定恒定一氧化碳分压来控制氨甲酯化方法的稳定性的方 法。因为产物异构体(N:I)比视C0分压而定，所W试图维持C0分压可稳定N:I比但不同时稳 定反应速率，因为其它试剂也会变化。另外，使用Ξ种试剂中的一种试剂控制反应性受已在 反应器中的试剂的存量限制。
[001引类似地，US 7,446,231通过操纵反应器总压力控制反应。此试图同时处理影响动 力学的数种气体试剂。代替设定固定C0分压，使总压力维持在恒定的丙締馈入速率下，此基 于C0和出分压将自我控制的观测结果和将产生更稳定方法的希望。如US 7,446,231中的图 1中所示，最佳操作区域在氨甲酯化速率相对于C0分压曲线的峰值处，其中观测到最高速率 和N:I性能。令人遗憾的是，在此峰值下操作本身是不稳定的，因为动力模型并未造成反应 顺序改变(包括在峰值自身处的零序）。因此，US 7,446,231的技术仅适用于负向顺序区域。
[0016]因此，氨甲酯化反应器通常W固有不稳定状态操作并且视反应器控制系统而定W 维持稳定方法控制。常规的氨甲酯化反应器溫度控制系统已调整冷却水入口溫度、冷却水 流动速率或运些的组合W控制反应器液体溫度。图1描绘了一种常规的氨甲酯化方法。常规 的氨甲酯化反应器溫度控制系统调节如通过溫度传感器（18)测量的冷却水入口溫度、冷却 水出口物流(7)的流动速率或其组合W控制反应器液体溫度。将如通过溫度传感器（11)测 量的氨甲酯化反应器液体溫度与通过用于方法的溫度控制的控制器(9)的设定点相比且维 持在所需稳定值下。历史上，此控制方案操作得相当好，主要因为第一代商业氨甲酯化催化 剂具有相对较低的反应速率，例如小于2gmole醒/公升反应器体积/小时，其每单元时间/体 积产生相对较低的反应热量。然而，最近商业化下一代氨甲酯化催化剂具有与先前催化剂 相比显著较高的反应速率。较高反应速率导致每单位时间氨甲酯化反应器中的较高热生 成。对于使用新氨甲酯化催化剂的反应的有效反应器溫度控制，常规的反应器溫度控制方 案太慢。
[0017] 鉴于现有技术的缺点，将需要用于氨甲酯化反应器的改良的反应器溫度控制方 法。
【发明内容】
[0018] 本发明的方法为如下方法，其包含在足W形成至少一种醒产物的氨甲酯化条件 下，在至少一个反应器中在反应流体中在氨甲酯化催化剂存在下使C0、此和至少一种締控 接触，
[0019] 从所述至少一个反应器移除所述反应流体的物流并将所述物流传递到热交换器，
[0020] 从所述物流移除一些热量W形成冷却物流，W及 [0021 ]使所述冷却物流返回到所述反应器，
[0022] 其中控制所述物流和/或所述冷却物流中的至少一者的至少一部分的流动速率W 控制所述反应器中的溫度。
[0023] 意外地，本发明的方法提供快速的回应时间和氨甲酯化反应器溫度的良好控制。
【附图说明】
[0024] 图1为现有技术氨甲酯化方法的示意图。
[0025] 图2为本发明的示例性方法的示意图。
[0026] 图3为本发明的示例性方法的示意图。
[0027] 图4为比较实验A的结果的图。
[0028] 图5为实例1的结果的图。
【具体实施方式】
[0029] 本发明设及一种针对反应速率和/或工艺参数(例如溫度）的快速、通常极度变化 或循环的稳定化氨甲酯化方法的方法。本发明的方法为通过α-締控的氨甲酯化生产醒的连 续方法。通过此类方法生产的醒具有大范围的效用，例如作为氨化成脂肪族醇、胺化成脂肪 族胺、氧化成脂肪族酸和醒醇缩合W生产塑化剂的中间物。
[0030] 对元素周期表和其中不同族的所有参考都是对公布于《CRC化学与物理手册KCRC 化iKlbook of Chemistry and 陆ysics)，第72版（1991-1992)CRC出版社（CRC Press),第 1- 10页中的版本的参考。
[0031] 除非相反阐述或上下文暗示，否则所有份数和百分比都是按重量计并且所有测试 方法都是到本申请案申请日期为止的现行方法。出于美国专利实践的目的，任何所参考的 专利、专利申请或公开的内容都W全文引用的方式并入(或其等效美国版本如此W引用的 方式并入），尤其在所属领域中的定义(在不会与本发明具体提供的任何定义不一致的程度 上)和常识的公开方面。
[0032] 如本文所用 ，"一种(a或an)"、"所述"、"至少一种"W及"一种或多种"可互换使用。 术语"包含"、"包括"和其变化形式在运些术语在说明书和权利要求书中出现时不具有限制 含义。因此，举例来说，包括"一种"疏水性聚合物的粒子的水性组合物可w解释为意谓组合 物包括"一种或多种"疏水性聚合物的粒子。
[0033] 另外，在本文中，通过端点对数值范围进行的叙述包括所述范围内所包含的所有 数字(例如巧化包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等）。出于本发明的目的，应了解，与所属领 域的普通技术人员将了解的一致，数值范围打算包括并且支持所述范围内所包括的所有可 能的子范围。举例来说，范围巧ijlOO打算表达1.(Π 到1〇〇、1到99.99、1.01到99.99、40到60、1 到55等。另外，在本文中，数值范围和/或数值的叙述(包括权利要求中的此类叙述)可解读 为包括术语"约"。在此类情况下，术语"约"是指与本文所列举的那些数值范围和/或数值实 质上相同的数值范围和/或数值。
[0034] 如本文所用，术语"ppmw"意指每百万份的重量份数。
[0035] 出于本发明的目的，涵盖术语"控"W包括具有至少一个氨原子和一个碳原子的所 有可容许化合物。此类可容许化合物还可W具有一个或多个杂原子。在广泛方面，可容许控 包括可经取代或未经取代的非环状(具有或不具有杂原子)和环状、分支链和未分支链、碳 环和杂环、芳香族和非芳香族有机化合物。
[0036] 如本文所用，除非另外指示，否则涵盖术语"经取代包括有机化合物的所有可 容许取代基。在广泛方面，可容许取代基包括有机化合物的非环状和环状、分支链和未分支 链、碳环和杂环、芳香族和非芳香族取代基。例示性取代基包括例如烷基、烷氧基、芳基、芳 氧基、径烷基、氨基烷基(其中碳数目可W在1到20或更大、优选1到12范围内变化）W及径 基、面基W及氨基。对于适当的有机化合物，可容许取代基可W是一个或多个并且相同或不 同。本发明并不打算W任何方式受有机化合物的可容许取代基有限。
[0037] 如本文所用，涵盖术语"氨甲酯化包括(但不限于)所有可容许的不对称和非不 对称氨甲酯化方法，其设及将一种或多种经取代或未经取代的締控化合物或包含一种或多 种经取代或未经取代的締控化合物的反应混合物转化成一种或多种经取代或未经取代的 醒或包含一种或多种经取代或未经取代的醒的反应混合物。
[0038] 术语"反应流体"、"反应介质"W及"催化剂溶液"在本文中可互换使用，并且可W 包括(但不限于)包含W下各者的混合物：（a)金属-有机憐配位体络合物催化剂，（b)游离有 机憐配位体，（C)在反应中形成的醒产物，（d)未反应的反应物，（e)所述金属-有机憐配位体 络合物催化剂和所述游离有机憐配位体的溶剂；W及任选地(f)在反应中形成的一种或多 种憐酸性化合物(其可W是均相或非均相的，并且运些化合物包括粘着于工艺装备表面的 那些化合物）。反应流体可W涵盖(但不限于）（a)反应区中的流体；（b)进入分离区途中的流 体物流；（C)分离区中的流体；（d)再循环物流；（e)退出反应区或分离区的流体；（f)经缓冲 水溶液处理的退出流体；（g)返回到反应区或分离区中的经处理流体；化)外部冷却器中的 流体;W及(i)配位体分解产物和其盐。
[0039] "可水解憐配位体"是含有至少一个P-Z键的Ξ价憐配位体，其中Z是氧、氮、氯、氣 或漠。实例包括(但不限于)亚憐酸醋、麟基-亚憐酸醋、双亚憐酸醋、亚麟酸二醋、双亚麟酸 二醋、次麟酸醋、氨基憐酸醋、麟基-氨基憐酸醋、双氨基憐酸醋、氣亚憐酸醋等等。配位体可 W包括馨合结构和/或可W含有多个P-Z部分，例如聚亚憐酸醋、聚氨基憐酸醋等；W及混合 P-Z部分，例如亚憐酸醋-氨基憐酸醋、氣亚憐酸醋-亚憐酸醋等等。
[0040] 如本文所用的术语"络合物"意指由一个或多个电子富集分子或原子(即，配位体） 与一个或多个电子稀少分子或原子(即，过渡金属)联合所形成的配位化合物。举例来说，本 文中可采用的有机憐配位体拥有具有一个未共用电子对的一个憐（III)施体原子，其能够 与金属形成配位共价键。本文可采用的聚有机憐配位体拥有两个或大于两个憐（III)供体 原子，各具有一个未共用电子对，电子中的每一者能够独立或可能与过渡金属共同（例如， 经由馨合)形成配位共价键。一氧化碳也可W存在并且与过渡金属络合。络合物催化剂的最 终组合物也可W含有额外配位体，例如上文所述，例如氨、单締控或满足金属的配位点或核 电荷的阴离子。
[0041] 过渡金属上的可用配位点的数目为本领域中熟知并取决于所选择的特定过渡金 属。催化物质可W包含单体、二聚或高核形式的络合物催化剂混合物，优选地，其形式的特 征在于每一个分子金属(例如锭)络合至少一个含有机憐分子。举例来说，认为除一种或多 种有机憐配位体W外，氨甲酯化反应中所用的优选催化剂的催化物质可W与一氧化碳和氨 信厶 义口 〇
[0042] 所公开的方法包含在包含过渡金属和有机憐配位体作为组分的氨甲酯化催化剂 存在下，在足W形成至少一种醒产物的氨甲酯化条件下使C0、出和至少一种締控接触。任选 的工艺组分包括描述于115 5,288,918、1]8 5,731，472和1]5 5,741，944中的胺和/或水。
[0043] 氨和一氧化碳可W从任何适合的来源获得，包括石油裂解和精炼厂操作。合成气 混合物是氨气和C0的优选来源。
[0044] 合成气（来自合成气体(synthesis gas))是给予含有不同量的C0和出的气体混合 物的名称。生产方法为熟知的。氨气和C0通常为合成气的主要组分，但合成气可W含有C〇2 和如化和Ar的惰性气体。此与CO的比率变化极大但一般在1:100到100:1范围内并且优选地 在1:10与10:1之间。合成气可购得并且通常用作燃料源或作为生产其它化学品的中间物。 最佳出:ω比在3:1与1:3之间并且更佳为约1:2到2:1。
[0045] 可W在氨甲酯化方法中使用的经取代或未经取代締系不饱和反应物包括含有2到 40个，优选地3到20个碳原子的光活性(前手性及手性)和非光活性(非手性)締系不饱和化 合物两者。运些化合物详细描述于US 2010/006980中。此类締系不饱和化合物可W是末端 或内部不饱和的并且具有直链、分支链或环状结构，W及締控混合物，例如获自丙締、下締、 异下締等的寡聚(例如所谓的二聚丙締、Ξ聚丙締或四聚丙締等，如例如US 4,518,809和US 4，528,403中所公开）。
[0046] 适用于可W用W生产对映异构醒混合物的不对称氨甲酯化中的前手性和手性締 控包括由下式表示的那些締控：
[0047]
[004引其中r1、R2、R哺R4相同或不同（其限制条件为Ri不同于R 2或R3不同于R4)并且选自 氨;烷基;经取代的烷基，所述取代基选自如苯甲基氨基和二苯甲基氨基等二烷基氨基、如 甲氧基和乙氧基等烷氧基、如乙酷氧基等酷氧基、面基、硝基、腊、硫基、幾基、甲酯胺、甲醒、 簇基W及簇酸醋;包括苯基在内的芳基;经取代的芳基(包括苯基），所述取代基选自烷基、 包括如苯甲基氨基和二苯甲基氨基等烧氨基和二烷基氨基在内的氨基、径基、如甲氧基和 乙氧基等烷氧基、如乙酷氧基等酷氧基、面基、腊、硝基、簇基、甲醒、簇酸醋、幾基w及硫基； 如乙酷氧基等酷氧基;如甲氧基和乙氧基等烷氧基;包括如苯甲基氨基和二苯甲基氨基等 烧氨基和二烷基氨基在内的氨基；如乙酷基苯甲基氨基和二乙酷氨基等酷氨基和二酷氨 基;硝基;幾基;腊;簇基；甲酯胺；甲醒;簇酸醋；W及如甲基琉基等烷基琉基。应了解，此定 义的前手性和手性締控也包括其中R基团经连接W形成例如3-甲基-1-环己締等环状化合 物的W上通式的分子。
[0049] 适用于不对称氨甲酯化的例示性光学活性或前手性締控化合物描述于例如美国 专利4，329，507、5，360，938和5，491，266 中。
[0050] 在氨甲酯化方法中宜采用溶剂。可W使用不过度干扰氨甲酯化方法的任何适合的 溶剂。W例示方式，用于锭催化的氨甲酯化方法的适合的溶剂包括公开于例如美国专利3， 527,809、4，148,830、5,312,996和5,929,289中的那些溶剂。适合的溶剂的非限制性实例包 括饱和控(烧控）、芳香族控、水、酸、醒、酬、腊、醇、醋和醒缩合产物。溶剂的特定实例包括： 四乙二醇二甲酸、戊烧、环己烧、庚烧、苯、二甲苯、甲苯、乙酸、四氨巧喃、下醒W及苯甲腊。 有机溶剂还可W含有高达饱和限度的溶解水。例示性优选的溶剂包括酬(例如丙酬和甲基 乙基酬）、醋（例如乙酸乙醋、邻苯二甲酸二-2-乙基己醋、2,2,4-Ξ甲基-1,3-戊二醇单异下 酸醋）、控(例如甲苯）、硝基控(例如硝基苯）、酸(例如四氨巧喃(THF)似及环下讽。在锭催 化的氨甲酯化方法中，可W优选地采用对应于需要产生的醒产物和/或更高沸点的醒液态 冷凝副产物(例如，如在如例如US 4，148，380和US 4，247，486中所描述的氨甲酯化方法期 间可能当场产生)的醒化合物作为主要溶剂。由于连续方法的性质，主要溶剂将通常最终包 含醒产物与更高沸点醒液态冷凝副产物Γ重物质"）两者。溶剂的量并不尤其关键并且仅需 要足够为反应介质提供所需量的过渡金属浓度。通常，溶剂的量在按反应流体的总重量计 约5重量％到约95重量％范围内。可W使用溶剂的混合物。
[0051] 在此类氨甲酯化反应中可采用的例示性金属-有机憐配位体络合物包括金属-有 机憐配位体络合物催化剂。运些催化剂W及其制备在所属领域中是熟知的并且包括本文所 提 及的专利中所公开的那些催化剂W及其制备。一般来说，此类催化剂可W预先形成或就 地形成并且包含与有机憐配位体、一氧化碳W及任选地氨气络合组合的金属。配位体络合 物物质可W呈单核、双核和/或高核形式存在。但是，催化剂的准确结构是未知的。
[0052] 金属-有机憐配位体络合物催化剂可W是光学活性或非光学活性的。金属可W包 括选自锭伽）、钻(Co)、银（Ir)、钉(Ru)、铁(Fe)、儀(Ni)、钮(Pd)、销(Pt)、饿(Os似及其混 合物的第如矣、第9族和第10族金属，其中优选金属为锭、钻、银和钉，更优选为锭、钻和钉，尤 其为锭。可W使用运些金属的混合物。构成金属-有机憐配位体络合物和游离有机憐配位体 的可容许有机憐配位体包括单、二、Ξ及更高聚有机憐配位体。可W在金属-有机憐配位体 络合物催化剂和/或游离配位体中使用配位体的混合物，并且此类混合物可W相同或不同。
[0053] 可W用作金属-有机憐配位体络合物催化剂的配位体和/或游离配位体的有机憐 化合物可W是非手性(光学非活性)或手性(光学活性)类型并且在所属领域中是熟知的。非 手性有机憐配位体为优选的。
[0054] 可W充当金属-有机憐配位体络合物催化剂的配位体的有机憐配位体为Ξ芳基 麟、单有机亚憐酸醋、二有机亚憐酸醋、Ξ有机亚憐酸醋、有机聚亚憐酸醋、有机单氨基憐酸 醋和有机聚氨基憐酸醋化合物和其它可水解有机憐化合物。此类有机憐配位体和其制备方 法在所属领域中是熟知的。
[0055]可W用于本公开的方法中的Ξ有机麟包含包含共价键结到Ξ个芳基或芳烷基基 团或其组合的一个憐原子的任何有机化合物。也可W采用Ξ芳基麟配位体的混合物。代表 性有机单麟包括具有下式的那些有机单麟：
[0化6] (1)
[0057] 其中各R29、rW和护1可W相同或不同并且表示含有4到40个碳原子或更大的经取代 或未经取代的芳基。可W发现此类Ξ芳基麟更详细描述于例如US 3,527,809中，其公开内 容W引用的方式并入本文中。例示性Ξ芳基麟配位体为Ξ苯基麟、Ξ糞基麟、Ξ甲苯基麟、 Ξ(对联苯基)麟、Ξ(对甲氧苯基)麟、Ξ(间氯苯基)-麟、对N，N-二甲氨基苯基双苯基麟等。 Ξ苯基麟（即其中r29、rw和护1每一者为苯基的式I化合物)为优选的有机单麟配位体的一个 实例。在含有过量、游离Ξ芳基麟的液体中优先实现加氨甲酯化反应。
[0058] 代表性单有机亚憐酸醋、二有机亚憐酸醋、Ξ有机亚憐酸醋和有机聚亚憐酸醋(含 有两个或超过两个叔(Ξ价)憐原子)可W包括详细描述于W0/2012/14541中的具有下式的 那些物质：
[0化9]
[0060]
[0061] 作为另一选择，任何有机氨基憐酸醋配位体可W用作有机憐配位体或与任何其它 有机憐配位体组合，并且任何有机聚氨基憐酸醋配位体可W用作有机憐配位体或与任何其 它有机憐配位体组合。有机氨基憐酸醋配位体为已知的，并且其W与有机亚憐酸醋配位体 相同的方式使用。代表性有机氨基憐酸醋配位体具有式(Χ-ΧΠ )。
[0062]
[0063] 有机氨基憐酸醋进一步描述于例如USP 7,615,645中。除非另外特定指出，否则如 此处使用的「有机憐配位体(organophosphorous ligand)」和类似术语包括有机单氨基憐 酸醋和有机聚氨基憐酸醋配位体。
[0064] 此类有机憐配位体的具体例示性实例包括W下各者：（3，3/ -二叔下基-5，5/ -二甲 氧基-1,1/-联苯-2,2/-二基)亚憐酸2-叔下基-4-甲氧基苯醋、（3,3/-二叔下基-5,5/-二甲 氧基-1,1'-联苯-2,2'-二基)亚憐酸甲醋、6,6'-[ [3,3'-二（1,1-二甲基乙基)-5,5'-二甲 氧基-[1，1/-联苯]-2,2/-二基]双(氧基）]双-二苯并[(1，。[1，3,2]二氧杂憐杂庚英、6,6/- [[3,3'，5,5'-四（1,1-二甲基乙基联苯]-2,2'-二基]双(氧基）]双-二苯并[d，f] [1，3,2]-二氧杂憐杂庚英、（23,41〇-二[2,2'-(3,3'，5,5'-四-叔下基-1，1-联苯）]-2,4-戊 基二亚憐酸醋、（2R，4R)二[2，2' -(3，3'-二叔下基-5，5'-二甲氧基-1，1'-联苯）]-2，4-戊基 二亚憐酸醋、2-[[2-[[4,8，-二（1,1-二甲基乙基）、2，10-二甲氧基二苯并-[(1，門[1，3,2]二 氧杂憐杂庚英-6-基]氧基]-3-(1,1-二甲基乙基)-5-甲氧基苯基]甲基]-4-甲氧基、亚憐酸 的亚甲基二-2,1-亚苯基四[2,4-二（1,1-二甲基乙基)苯基]醋和亚憐酸的[1,1/-联苯]-2， 2'-二基四[2-(1,1-二甲基乙基)-4-甲氧基苯基]醋。
[0065] 金属-有机憐配位体络合物催化剂可W呈均相或非均相形式。举例来说，可W制备 预先形成的锭氨-幾基-有机憐配位体催化剂并且将其引入氨甲酯化反应混合物中。更优选 地，锭-有机憐配位体络合物催化剂可W衍生自锭催化剂前驱物，所述锭催化剂前驱物可W 被引入反应介质中W就地形成活性催化剂。举例来说，可W将锭催化剂前驱物，例如二幾基 乙酷基丙酬酸锭、化2〇3、化4(C0)12、化6(C0)16、化(M)3)3等与有机憐配位体一起引入反应混 合物中W就地形成活性催化剂。在一个优选实施例中，二幾基乙酷基丙酬酸锭用作锭前驱 物并且在溶剂存在下与有机憐配位体反应W形成催化锭-有机憐配位体络合物前驱物，所 述前驱物与过量(游离)有机憐配位体一起被引入反应器中W就地形成活性催化剂。在任何 情况下，需要一氧化碳、氨气W及有机憐配位体是能够与金属络合的所有配位体并且活性 金属-有机憐配位体催化剂在用于氨甲酯化反应的条件下存在于反应混合物中。可W在氨 甲酯化方法期间前或就地将幾基和有机憐配位体与锭络合。
[0066] 借助于例示，优选的催化剂前驱物组合物主要由溶解的锭幾基有机憐配位体络合 物前驱物、溶剂W及任选地游离有机憐配位体组成。可W通过形成二幾基乙酷基丙酬酸锭、 有机溶剂W及有机憐配位体的溶液来制备优选的催化剂前驱物组合物。如一氧化碳气体的 释放所证明，有机憐配位体易于置换乙酷基丙酬酸锭络合物前驱物的幾基配位体中的一 者。
[0067] 因此，金属-有机憐配位体络合物催化剂宜包含与一氧化碳络合的金属和有机憐 配位体，所述配位体W馨合和/或非馨合方式与金属键结(络合）。
[0068] 可W采用催化剂的混合物。存在于反应流体中的金属-有机憐配位体络合物催化 剂的量仅需要为提供需要采用的给定金属浓度的所必需的最低量并且将为至少催化所设 及的特定氨甲酯化方法(如例如上文所提及的专利中所公开)所需的金属的催化量提供基 础。一般来说，W反应介质中游离金属形式计算在1化pmw到lOOOppmw范围内的催化金原例 如锭)浓度对于大多数方法来说将为足够的，而通常优选使用lOppmw到5(K)ppmw的金属，且 更优选为25ppmw到350ppmw的金属。
[0069] 除了金属-有机憐配位体络合物催化剂W外，游离有机憐配位体（即未与金属络合 的配位体)也可W存在于反应介质中。游离有机憐配位体可W对应于上文所论述的上文所 定义的有机憐配位体中的任一者。优选地，游离有机憐配位体与采用的金属-有机憐配位体 络合物催化剂的有机憐配位体相同。然而，此类配位体在任何给定方法中不必相同。本发明 的氨甲酯化方法可W设及在反应介质中每摩尔金属0.1摩尔或更低到100摩尔或更高的游 离有机憐配位体。优选地，在每摩尔存在于反应介质中的金属1摩尔至50摩尔游离有机憐配 位体存在下进行氨甲酯化方法。更优选地，对于有机聚亚憐酸醋来说，每摩尔金属使用0.1 摩尔到4摩尔游离有机聚亚憐酸醋配位体。必要时，可W在任何时间并且W任何适合方式将 额外有机憐配位体供应到氨甲酯化方法的反应介质，例如W维持反应介质中的游离配位体 的预定水平。
[0070] 氨甲酯化方法为熟知的并且广泛在商业上实践。参见例如美国专利4,148，830、5， 237，106、5,763,679、5,741，945、5,767,321、7,446,231、7,906,688和7,863,487。氨甲酯化 方法的反应条件可W包括迄今为止用于产生光学活性和/或非光学活性醒的任何适合类型 的氨甲酯化条件。采用的氨甲酯化反应条件将由所需醒产物的类型决定。举例来说，氨甲酯 化方法的氨气、一氧化碳W及締控起始化合物的总气体压力可W在化化到69,000k化范围 内。然而，一般来说，所述方法优选在小于14，OOOkPa并且更优选小于3，400kPa的氨气、一氧 化碳W及締控起始化合物的总气体压力下操作。最小总压主要受获得所需反应速率必需的 反应物的量限制。更具体来说，氨甲酯化方法的一氧化碳分压优选为Ik化到6,900k化并且 更优选为21kPa到5，500kPa，同时氨分压优选为34k化到3，400k化并且更优选为69k化到2， lOOkPa。一般来说，气态出:C0的摩尔比可W在1:10到100:1或更高范围内，更优选摩尔比为 1:10到10:1。一般来说，氨甲酯化方法可W在任何可操作反应溫度下进行。宜在-25°C到200 °C，优选50°C到120°C的反应溫度下进行氨甲酯化方法。在通过本发明的方法冷却的反应器 中，反应溫度宜低于l〇〇°C。
[0071] 与较旧催化剂相比，较新「下一代」氨甲酯化催化剂(通常基于可水解有机憐配位 体)具有较高反应速率，例如高于2gmole醒/公升反应器体积/小时。反应速率还展示络合物 动力学(例如相对于C0的正向和负向反应顺序）。运些 催化剂通常在较低反应溫度(例如60 °0至80°〇下操作W使催化剂降解最小化。较低操作溫度导致冷却介质与反应介质之间的 AT较低，因此降低热交换器热移除能力。与现有技术方法相比，运些因素使得设计足够溫 度控制系统更复杂。
[0072] 已发现改良的氨甲酯化反应溫度控制方法设及围绕通过控制从反应器通过外部 热交换器循环并且回到反应器的物流的方面控制反应器内容物的溫度来设计溫度控制方 案。如上文所提及，现有技术控制方案集中于外部热交换器的冷却剂侧。本发明的方法控制 外部热交换器的工艺侧的方面。在本发明的一个实施例中，本发明的方法将稳定状态反应 溫度控制在设定点+/-1°C内，优选在设定点+/-0.5°C内。
[0073] 应了解催化剂的性质对于本发明并非关键。优选地，催化剂展示高反应性(在反应 器中高于2gmole醒/公升反应器体积/小时）。
[0074] 当针对给定締控使用多于一个氨甲酯化反应器时，系列中的第一反应器下游的氨 甲酯化反应器在较高溫度下操作，但因为到反应流体到达下游反应器的时间，可用締控的 量已极大减少，所W甚至在运些高溫下产生的热量也足够低，从而使常规的冷却方案可W 用于下游反应器。在本发明的一个实施例中，本发明的冷却方案用于所有反应器。然而，控 制方案的任何组合为可能的。
[0075] 在本发明的一个实施例中，参看图2,使用溫度感测装置（11)测量反应器(2)中或 离开反应器的导管(4)中的反应流体的溫度。将表明溫度测量值的信号从感测装置传送到 溫度控制器装置(9)。将来自溫度控制器(9)的信号发送到控制阀口（8) W控制借助于累(3) 和相关管道（4)和（10)从反应器（2)循环到外部热交换器（5)随后回到反应器（2)的物流 (10)的流动速率。在此实施例中，优选设定在冷却水入口（ 18)处测量的冷却水物流(6)的流 动速率和溫度在恒定值下。
[0076] 另一实施例显示于图3中，其中存在在外部冷却器(5)周围的旁路线（15)，并且因 此旁路物流的流动速率的变化快速改变物流（10)的溫度并且维持回到反应器的物流（10) 的基本上恒定总流量。通过物流（15)和（16)的流动速率的比测定物流（10)的溫度。物流 (10)的溫度和因此从反应器(2)的热移除的量的此快速控制允许对反应器的溫度变化快速 回应。
[0077] 另一实施例采用从累排出管线穿过流阻装置(通常为孔板，但任何其它流阻装置 将为可接受的)并且回到累的吸入或入口管线的旁路线W提供通过热交换器的流体流量的 快速和可逆控制。阀口（8)优选位于在热交换器前的累的排出侧上但或者可W位于热交换 器后。
[0078] 在本发明的一个实施例中，累(3)为变速累W改变通过热交换器的流量。然而，本 领域的技术人员将能够使用任何适合的累。
[0079 ] 应了解可W使用W上实施例的任何组合。
[0080] 如本领域的技术人员已知，可W使用易购得的工艺控制硬件和软件实施方法。本 发明的方法的改良的反应器控制和稳定性为有效实施先进工艺控制(Advanced Process Control，APC)策略提供了适用基础，例如多变量模型预测控制（Multi-variable Model Predictive Control，MMPC)、动态矩阵控制（Dynamic Matrix ConhoLDMC)、实时优化 (Real Time Optimization, RTO)或先进控制和优化（Advanced Control and Optimization，AC&0)。
[0081] 可W采用任何适合的方法装备。氨甲酯化方法装备的设计和构造，包括构造的适 合材料的选择，为本领域的技术人员所熟知。在本发明的一个实施例中，热交换器能够从物 流每立方米反应器体积移除至少75kW。
[0082] 在显示于图2中的实施例中，使用一个外部热交换器。也可W使用冷却设备的不同 配置。举例来说，可W采用冷却旋管、反应器水套冷却和外部热交换的任何组合。优选采用 至少一个外部热交换器。
[0083] 与现有技术方法相比，本发明的方法可W提供对溫度变化的更快速回应。与现有 技术相比，如果检测到增加的反应器溫度，那么增加到反应器的冷却工艺流体的流量将冷 却快速递送到反应器，降低其溫度。在此类情形下热交换器将经历增加的需求，并且热交换 器内的溫度可波动，但热交换器的此类溫度波动优选超过反应器的波动。
[0084] 本发明的特定实施例
[0085] 给出W下实例来例示本发明并且不应将其理解为限制其范围。
[0086] 比较实验A(并非本发明的实施例)
[0087] 为例示常规的氨甲酯化反应器控制方案的操作，进行模拟。显示于图1中的工艺流 程为此模拟的基础。使用市售Aspen Plus Dynamics?软件使来自图1的氨甲酯化反应器 (2)、累(3)和外部冷却器(5)模型化。W下提供用于模型的典型初始工艺条件：
[0088] 热交换器的工艺流量= 1,816公吨/小时
[0089] 工艺流程溫度= 95°C
[0090] 冷却水流量= 735公吨/小时
[0091] 冷却水入口溫度= 48°C
[0092] 冷却水出口溫度= 73°C
[0093] 热交换器热负荷= 21，600KW
[0094] 热交换器面积=1160平方米
[00M]热交换器热传递系数= 0.85kW/平方米/K
[0096] 反应器反应速率= 5.6gmole/公升/小时。
[0097] 常规的反应器溫度控制方案的结果显示于图4中。模拟W95°C的稳定状态反应器 溫度开始。在一小时后，反应器溫度控制器设定点降低l°c。此溫度设定点变化引发振荡的 不稳定反应器溫度，其为系统的工艺控制动力学的结果。在5小时后，反应器溫度控制设定 点升回到初始设定点。在接下来的2小时内，反应器溫度返回到初始稳定状态值。
[009引 实例1
[0099] 除显示于图2中的方法用作模拟的基础W外，重复比较实验AW允许反应器溫度控 制器(9)使用现位于管线（10)上的阀口（8)调节通过外部冷却器(5)的工艺流体液体循环的 流动速率。另一不同为与受控制相反，冷却水入口溫度固定在48°C下。改良的反应器溫度控 制方案的结果显示于图5中。模拟W95°C的稳定状态反应器溫度开始。在一小时后，反应器 溫度控制器设定点降低1°C。此溫度设定点变化不引发常规的控制系统的高振幅振荡的不 稳定反应器溫度。替代地，反应器溫度控制回应极稳定并且持续1小时至5小时受控制。
[0100] 在第5小时，反应器溫度控制设定点增加到95°C。在2小时内反应器溫度返回到初 始溫度。
[0101] 来自实例1和比较实验A的资料表明本发明的方法可W在控制氨甲酯化反应方面 获得显著改良。控制物流(10)的流量产生较稳固的稳定反应器溫度控制系统同时为氨甲酯 化反应器提供了稳定操作的较宽操作窗。已发现此方案的回应时间与现有技术设计相比快 得多，并且对反应器溫度的控制得到意外改良。
【主权项】
1. 一种方法，其包含 在足以形成至少一种醛产物的氢甲酰化条件下在至少一个反应器中在反应流体中在 氢甲酰化催化剂存在下使C0、出和至少一种烯烃接触， 从所述至少一个反应器移除所述反应流体的物流并将所述物流传递到热交换器， 从所述物流移除一些热量以形成冷却物流，以及 使所述冷却物流返回到所述反应器， 其中控制所述物流和/或所述冷却物流中的至少一者的至少一部分的流动速率以控制 所述反应器中的温度。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述反应速率大于2gm〇le醛/公升反应器体积/小 时。3. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述催化剂包含可水解有机磷 配位体。4. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述催化剂的所述催化金属为 铑。5. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述反应温度低于100°C。6. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述热交换器能够从所述物流 每立方米反应器体积移除至少75kW。7. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述稳定状态反应温度控制在 所述设定点+/_1°C内。8. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述稳定状态反应温度控制在 所述设定点+/-〇. 5°C内。9. 根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法，其中所述冷却物流的至少一部分的 流动速率经控制以控制所述反应器中的温度。10. 根据权利要求1到8的方法，其中所述物流的至少一部分的流动速率经控制以控制 所述反应器中的温度。11. 根据权利要求1到10的方法，其中至少一种先进工艺控制(APC)策略用于控制所述 氢甲酰化方法。
【专利摘要】一种控制氢甲酰化反应流体温度的方法涉及通过外部热交换器控制反应流体的流动速率。
【IPC分类】B01J19/00, C07C45/50, C07C47/02
【公开号】CN105555749
【申请号】CN201480049823
【发明人】C·R·史密斯, M·莫科塔扎德, I·B·考克斯
【申请人】陶氏技术投资有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年9月9日
【公告号】CA2924313A1, CN104513143A, US20160194265, WO2015047723A1
最新回复(0)