Стабилизация процесса гидроформилирования

Стабилизация процесса гидроформилирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая патентная заявка утверждает преимущество предварительной патентной заявки США № 60/598032 от 2-го августа 2004 года.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способу стабилизации процесса гидроформилирования в отношении быстрого, часто экстремального, изменения или цикличности скорости реакции и/или параметров процесса, таких как общее давление, скорость газоотводящего потока процесса и температура.

В данной области техники хорошо известно, что альдегиды можно легко получить взаимодействием олефинового соединения с монооксидом углерода и водородом в присутствии комплексного металлоорганического катализатора, содержащего фосфорорганический лиганд, и что предпочтительными являются процессы непрерывного гидроформилирования и рецикла раствора, содержащего комплексный катализатор на основе металла VIII группы и органополифосфитного лиганда. Предпочтительным металлом группы VIII является родий. Таковыми являются примеры, приведенные в патентах US 4148830, US 4717775 и US 4769498. Альдегиды, полученные такими способами, имеют широкую область применения, например, в качестве промежуточных соединений для гидрирования до алифатических спиртов, для аминирования до алифатических аминов, для окисления до алифатических кислот, и для альдольной конденсации для получения пластификаторов.

В данной области считается, что нормальные или неразветвленные альдегиды в целом представляют большую ценность, чем их изо- или разветвленные изомеры. Кроме того, известно, что отношение нормального к разветвленному изомеру зависит от парциального давления монооксида углерода, и обычно пониженные парциальные давления монооксида углерода дают продукты с более высокими отношениями нормального соединения к разветвленному. Комплекс родий-органополифосфитный лиганд, катализирующий процессы, показывает крайне желательное отношение нормальных изомеров к разветвленным.

Несмотря на полезность таких процессов гидроформилирования, катализируемых металлокомплексными катализаторами, содержащими фосфорорганические лиганды и, в частности, органополифосфитные лиганды, стабилизация катализатора представляет большой интерес. Разрушение катализатора или потеря каталитической активности дорогостоящих родиевых катализаторов в результате нежелательных побочных реакций может быть пагубной для получения желаемого альдегида. Аналогично разрушение фосфорорганического лиганда в гидроформилировании может повлечь образование отравляющих катализатор веществ (например, органомонофосфитов), или ингибиторов, или кислых фосфорных побочных продуктов, которые могут снизить каталитическую активность родиевого катализатора. Затраты на производство альдегидных продуктов увеличивается из-за снижения производительности катализатора.

В процессах гидроформилирования основная причина, вызывающая разрушение органополифосфитного лиганда и дезактивацию родиевого комплексного катализатора с таким лигандом, возникает из-за гидролитической нестабильности органополифосфитного лиганда. Все органополифосфиты в той или иной степени чувствительны к гидролизу, причем скорость гидролиза в целом зависит от природы органополифосфитов. В общем случае, чем объемнее пространственное окружение атома фосфора, тем медленнее может быть скорость гидролиза. Все подобные реакции гидролиза, однако, неизменно дают в качестве продукта кислые фосфорные соединения, которые далее сами катализируют реакции гидролиза. Гидролиз третичного органофосфита, например, дает фосфоновый кислый диэфир, который, в свою очередь, гидролизуется до ортофосфорной кислоты. Другие побочные реакции гидролиза дают сильные альдегидокислоты. Действительно, даже наиболее подходящие стерически блокированные органобисфосфитовые лиганды, которые меньше подвержены гидролизу, могут взаимодействовать с альдегидными продуктами с образованием ядовитых органомонофосфитов, которые являются не только каталитическими ингибиторами, но и значительно более чувствительными к гидролизу и образуют в качестве побочных продуктов альдегидокислоты, например, гидроксилалкилфосфоновые кислоты, как показано в патентах US 5288918 и US 5364950. Гидролиз органополифосфитных лигандов можно рассматривать как автокаталитический, и если на него не воздействовать, каталитическая система непрерывного жидкостного рециркулируемого процесса гидроформилирования будет становиться все более и более кислотной от органомонофосфитов и/или кислых фосфорных побочных продуктов, связывающих металл катализатора в форме ингибирующих комплексов. Как следствие, активность комплексных металлоорганических катализаторов, содержащих органополифосфитные лиганды, снижается, так как концентрация ингибирующего комплекса возрастает. Таким образом, возможное при соответствующих условиях накопление недопустимого количества таких отравляющих и ингибирующих материалов вызывает разрушение органополифосфитного лиганда, превращая катализатор гидроформилирования в неэффективный (дезактивированный) и приводя к потере ценного родия, например, при выпадении в осадок и/или отложения на стенках реактора.

В данной области, как показано в патенте US 5763679, известно, что дезактивация комплексных металлоорганических катализаторов, содержащих фосфорорганические лиганды, вызванная ингибирующими или отравляющими фосфорными соединениями, может быть направлена в обратную сторону или уменьшена проведением процесса гидроформилирования в той области реакции, где скорость реакции гидроформилирования является отрицательной или в условиях обратного порядка по монооксиду углерода. Как следует из данной патентной заявки, скорость реакции гидроформилирования, которая является отрицательной или имеет обратный порядок по монооксиду углерода, относится к области гидроформилирования, в которой скорость реакции гидроформилирования увеличивается при уменьшении парциального давления монооксида углерода и уменьшается при увеличении парциального давления монооксида углерода. В отличие от этого процесс гидроформилирования, который имеет положительный порядок по монооксиду углерода, встречается в тех случаях, когда скорость реакции гидроформилирования увеличивается при увеличении парциального давления монооксида углерода и уменьшается при уменьшении парциального давления монооксида углерода. (Области положительного и обратного порядка кривой скорости проиллюстрированы в дальнейшем в этой патентной заявке.) При повышенном парциальном давлении монооксида углерода в отрицательной области или области обратного порядка кривой скорости монооксид углерода более эффективно координируется и более эффективно конкурирует за металл комплексного металлоорганического катализатора, содержащего фосфорорганический лиганд, по сравнению с ингибирующими или отравляющими фосфорными соединениями. Таким образом, концентрация свободных ингибирующих или отравляющих фосфорных соединений в среде реакции гидроформилирования увеличивается, так что ингибирующие или отравляющие фосфорные соединения могут легко гидролизоваться водой и/или слабокислотными соединениями. Конечные фрагменты гидролиза с пользой для процесса могут быть легко удалены из реакционной среды.

Повышенное парциальное давление монооксида углерода в отрицательной области или области обратного порядка кривой скорости обеспечивает дополнительные желаемые преимущества, благодаря которым можно уменьшить потери эффективности олефина из-за гидрирования. Повышенное парциальное давление монооксида углерода приводит к повышению каталитической активности и уменьшению потерь эффективности алканов. Более того, также можно уменьшить нежелательную изомеризацию олефинов.

Работа вблизи пика кривой скорости реакции гидроформилирования в области обратного парциального давления монооксида углерода может иметь дополнительные желаемые преимущества, при которых отношение нормального к разветвленному изомерному продукту может возрасти, в то время как также увеличится каталитическая продуктивность и/или скорость реакции гидроформилирования.

Тем не менее, проведение процесса гидроформилирования в отрицательной области или области обратного порядка кривой скорости по монооксиду углерода показывает проблемы, которые обычно незаметны при работе в области положительного порядка кривой скорости. А именно, когда процесс гидроформилирования проводится в области положительного порядка по монооксиду углерода, то при увеличении скорости реакции используется больше монооксида углерода, что соответственно приводит к уменьшению парциального давления монооксида углерода. Уменьшение парциального давления монооксида углерода (или концентрации) замедляет скорость реакции так, что становится возможным управление температурой реакции, парциальным давлением монооксида углерода, парциальным давлением водорода и общим давлением. Соответственно, процессом можно легко управлять, когда процесс выполняется в области положительного порядка по монооксиду углерода, но, как было отмечено ранее в патентной заявке, наблюдается постоянное снижение каталитической активности вследствие накопления ингибирующих и отравляющих фосфорных побочных продуктов и их металл-лигандных комплексов. И наоборот, когда процесс проходит в области отрицательного порядка по монооксиду углерода, при увеличении скорости реакции используется монооксид углерода; но конечное пониженное парциальное давление монооксида углерода далее увеличивает скорость реакции гидроформилирования. Более того, увеличение скорости реакции будет в дальнейшем усиливаться, за счет теплового эффекта реакции, так как реакции гидроформилирования являются экзотермическими. При периодическом процессе рециркулирующая замкнутая система работает так, что может привести, по существу, к быстрому и полному исчерпанию ограниченного по количеству реагента и прекращению процесса гидроформилирования. При непрерывной работе в условиях отрицательного порядка скорость реакции гидроформилирования имеет тенденцию к цикличности, равно как и общее давление, газоотводящий поток и/или температура. Использованный здесь термин «цикличность» относится к периодичным и часто критическим изменениям в параметрах процесса (например, скорости реакции, парциальном и/или полном давлении, газоотводящем потоке и/или температуре). Цикличность параметров неблагоприятно воздействует на стабильность работы. Таким образом, при работе в области отрицательного порядка кривой скорости, несмотря на то, что отрицательное воздействие ингибирующих фосфорных побочных продуктов может быть обратимо или уменьшено, сам по себе процесс гидроформилирования становится более трудным для стабилизации и управления. Более того, в общем случае, работу в условиях отрицательного порядка необходимо проводить при высоком парциальном давлении монооксида углерода, достаточно далеко от пика кривой зависимости скорости гидроформилирования от парциального давления монооксида углерода. Неблагоприятно то, что работа далеко от пика в области именно отрицательного порядка по монооксиду углерода дает низкое соотношение нормального к разветвленному изомеру альдегидного продукта.

Патент US 5763679 раскрывает способ управления цикличностью и поддержания постоянной скорости реакции и параметров процесса при работе в области отрицательного порядка по монооксиду углерода. Раскрытый способ подразумевает управление разницей между температурой продукта реакции на выходе и охлаждающей температурой теплообменника до менее чем 25°С. Неблагоприятно то, что в этом способе известного уровня техники требуются большие и дорогостоящие теплообменники. Также, из-за большой тепловой нагрузки реакционной текучей среды, константа времени возврата в исходное состояние, при неожиданном случайном отклонении температуры, может быть недопустимо большой.

EP-B1-0589463 раскрывает способ управления стабильностью процессов гидроформилирования варьированием скорости потока поступающего синтез-газа или скорости газоотводящего потока для сохранения заранее определенного постоянного парциального давления монооксида углерода в процессе гидроформилирования. Ссылка не дает информации относительно плавного изменения парциального давления монооксида углерода и работы в отрицательной области или области обратного порядка кривой скорости гидроформилирования по монооксиду углерода. Неблагоприятно то, что представленный способ не адаптирован соответствующим образом для процессов гидроформилирования, в которых используются гидролитические фосфорорганические лиганды и, следовательно, предпочтительно работать в отрицательной области или области обратного порядка кривой скорости.

SU-A1-1527234 раскрывает способ управления стабильностью процессов гидроформилирования с помощью изменения скорости потока олефинового реагента при постоянном газоотводящем потоке, при работе процесса гидроформилирования в положительной области кривой скорости по олефину. Неблагоприятно то, что представленный способ не адаптирован соответствующим образом для процессов гидроформилирования, в которых используются гидролитические фосфорорганические лиганды и, следовательно, предпочтительно работать в отрицательной области или области обратного порядка кривой скорости.

С точки зрения вышеизложенного, было бы желательно изобрести усовершенствованный способ гидроформилирования, который легко управлял бы неожиданными случайными изменениями и/или цикличностью параметров процесса и предусматривал стабильность процесса при работе в режиме, при котором скорость реакции гидроформилирования отрицательна или имеет обратный порядок по монооксиду углерода. Желательно, чтобы такой улучшенный процесс также увеличил бы продолжительность работы катализатора сведением к минимуму отрицательного воздействия ингибирующих или отравляющих фосфорных побочных продуктов. Более того, желательно, чтобы такой улучшенный способ предусматривал бы высокое соотношение нормального к разветвленному изомерному продукту, одновременно предусматривая более высокую продуктивность катализатора и/или скорость реакции гидроформилирования, приемлемый срок службы катализатора, приемлемую стабильность реактора, и минимальные проблемы с цикличностью. Процесс, обладающий всеми вышеупомянутыми свойствами, будет иметь более высокую коммерческую привлекательность.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение, описанное в этой патентной заявке, предусматривает новый и улучшенный способ гидроформилирования, включающий взаимодействие одного или нескольких реагентов, монооксида углерода и водорода в присутствии катализатора гидроформилирования для получения потока продуктов реакции, включающих один или несколько продуктов, в котором вышеуказанный процесс проводится при таком парциальном давлении монооксида углерода, что скорость реакции увеличивается при уменьшении парциального давления монооксида углерода и уменьшается при увеличении парциального давления; и в котором проводятся следующие стадии процесса для стабилизации скорости реакции, общего давления, скорости газоотводящего потока, температуры реакции или их комбинации, стадии процесса, включающие, по меньшей мере, одну из следующих схем управления процессом, выбранных из:

Схема А:

(а1) установление заданного общего давления;

(а2) определение общего давления и определение разницы между измеренным общим давлением и заданным общим давлением и

(а3) на основании разницы давлений, измеренной на стадии (а2), манипулирование потоком поступающего газа, включающего монооксид углерода, для выравнивания измеренного общего давления фактически до заданного общего давления; и

Схема В:

(b1) установление заданной скорости газоотводящего потока;

(b2) определение скорости газоотводящего потока и определение разницы между измеренной скоростью газоотводящего потока и заданной скоростью газоотводящего потока; и

(b3) на основании разницы в скоростях газоотводящего потока, измеренной на стадии (b2), манипулирование потоком поступающего газа, включающего монооксид углерода, для выравнивания определенной скорости газоотводящего потока фактически до заданной скорости газоотводящего потока.

В другом аспекте этого изобретения стадии процесса с (а1) по (а3) включительно и стадии процесса с (b1) по (b3) включительно, все осуществляются с тем, чтобы выровнять измеренное общее давление фактически до заданного общего давления и выровнять определенную скорость газоотводящего потока фактически до заданной скорости газоотводящего потока.

Термин «общее давление» следует относить к общему давлению газа в процессе. Термин «манипулирование» обозначает любое из следующих слов, включая «варьирование», «регулирование», «адаптирование» или «изменение».

Новый способ гидроформилирования настоящего изобретения, описанный в данной патентной заявке, эффективно управляет неожиданными случайными изменениями и/или цикличностью параметров процесса и предусматривает стабильность процесса при работе в режиме, в котором скорость реакции гидроформилирования является отрицательной или имеет обратный порядок по монооксиду углерода при условии, что скорость реакции уменьшается при увеличении парциального давления монооксида углерода, и скорость реакции возрастает при уменьшении парциального давления монооксида углерода. В новом аспекте и в отличие от известного уровня техники это изобретение учитывает отклонение или плавное изменение вверх и вниз парциального давления монооксида углерода с тем, чтобы скорость реакции можно было сдерживать или ускорять, в зависимости от того, что необходимо для стабилизации скорости реакции и параметров процесса. Благоприятно, что способ настоящего изобретения достигает этой стабильности реакции и предотвращает и/или сводит к минимуму цикличность параметров процесса в простой и экономически эффективной форме благодаря исключению необходимости в больших и дорогостоящих теплообменниках, используемых в известном уровне техники. Более того, по сравнению с известным уровнем техники, преимуществом способа настоящего изобретения является то, что он предусматривает улучшенный и более быстрый возврат в исходное состояние после неожиданных случайных и экстремальных отклонений параметров. При стабильной работе в отрицательной области или области обратного порядка кривой скорости срок службы катализатора увеличивается благодаря сведению к минимуму отрицательного воздействия отравляющих или ингибирующих побочных продуктов фосфорных лигандов. Как дополнительное преимущество, способ настоящего изобретения учитывает работу в области обратного порядка при парциальном давлении монооксида углерода, находящуюся вблизи пика кривой зависимости скорости гидроформилирования от парциального давления монооксида углерода (проиллюстрировано далее в патентной заявке), которая с пользой для процесса предусматривает более высокие скорости реакции гидроформилирования и/или продуктивность катализатора и более высокое отношение нормального изомера к разветвленному. Нет необходимости для загрузки избыточного количества монооксида углерода в процесс, который кинетически управляем. Управление кинетикой, которое приводит к более высоким скоростям реакции, является более предпочтительным, чем существующие на сегодняшний день способы управления процессом за счет массопереноса. Преимущественно, способ настоящего изобретения также предусматривает уменьшение образования алканов и уменьшение изомеризации олефинов, что увеличивает эффективное использование олефинового реагента. И, наконец, способ настоящего изобретения обеспечивает способ определения, для любого выбранного органополифосфитного лиганда, оптимального диапазона парциального давления монооксида углерода в рамках области обратного порядка кривой скорости и обеспечивает способ стабильной работы в этом диапазоне.

В другом аспекте это изобретение является новым устройством для стабилизации процесса гидроформилирования, включающим

реактор, включающий устройство для подачи одного или нескольких реагентов; устройство для подачи синтез-газа; по желанию, устройство для подачи вторичного источника монооксида углерода; устройство для подачи раствора катализатора; устройство для удаления реакционного и инертных газов; устройство для извлечения реакционного потока; устройство для измерения общего давления газа и устройство для изменения скорости газоотводящего потока реакционного и инертных газов; и в котором устройство в дальнейшем включает, по меньшей мере, одну из следующих конструктивных схем, выбранных из:

Конструкция А:

(а1) устройство для определения разности между заданным общим давлением газа и измеренным общим давлением газа;

(а2) устройство для генерирования сигнала, соответствующего разнице давлений;

(а3) устройство для приема сигнала с (а2) и для определения и отправки обратного сигнала для манипулирования скоростью потока синтез-газа и/или вторичного источника монооксида углерода для выравнивания измеренного общего давления до заданного общего давления; и

Конструкция В:

(b1) устройство для определения разности между заданной скоростью газоотводящего потока и измеренной скоростью газоотводящего потока;

(b2) устройство для генерирования сигнала, соответствующего разнице скоростей газоотводящего потока;

(b3) устройство для приема сигнала с (b2) и для определения и отправки обратного сигнала для манипулирования скоростью потока синтез-газа и/или вторичного источника монооксида углерода для выравнивания измеренной скорости газоотводящего потока до заданной скорости газоотводящего потока.

В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения устройство может включать все объекты конструкции с (а1) по (а3) включительно и с (b1) по (b3) включительно.

Фиг.1 иллюстрирует типичный график зависимости скорости реакции гидроформилирования от парциального давления монооксида углерода для гидроформилирования олефина с монооксидом углерода и водородом в присутствии комплексного металлоорганического катализатора, содержащего органополифосфитный лиганд.

Фиг.2 иллюстрирует график зависимости общего давления реактора от скорости потока поступающего синтез-газа при постоянной скорости газоотводящего потока. Этот график также иллюстрирует способ выбора минимальной и максимальной скоростей первоначального потока монооксида углерода или поступающего потока синтез-газа в соответствии с этим изобретением.

Фиг.3 иллюстрирует реактор гидроформилирования непрерывного действия с устройствами для управления потоками олефина, синтез-газа и газоотводящим потоком, реактор спроектирован для процесса, показанного на фиг.2.

Фиг.4 иллюстрирует реактор гидроформилирования непрерывного действия с устройствами управления потоком олефина и газоотводящим потоком, и в соответствии с настоящим изобретением устройствами управления поступающими первоначальным и вторичным потоками синтез-газа для управления общим давлением реактора.

Фиг.5 иллюстрирует график зависимости скорости реакции гидроформилирования от продолжительности гидроформилирования в реакторе, спроектированном как на фиг.4.

Фиг.6 иллюстрирует график зависимости парциального давления от продолжительности гидроформилирования в реакторе, спроектированном как на фиг.4.

Фиг.7 иллюстрирует традиционный реактор гидроформилирования непрерывного действия с устройствами управления потоками олефина и поступающего синтез-газа и, с целью сравнения с реактором на фиг.4, устройством управления общим давлением реактора на линии газоотводящего потока.

Фиг.8 иллюстрирует график зависимости скорости реакции гидроформилирования от продолжительности гидроформилирования в реакторе, спроектированном как на фиг.7.

Фиг.9 иллюстрирует график зависимости скорости газоотводящего потока от продолжительности гидроформилирования в реакторе, спроектированном как на фиг.7.

Фиг.10 иллюстрирует график зависимости скорости реакции гидроформилирования от скорости потока поступающего синтез-газа для проведения гидроформилирования в реакторе, спроектированном как на фиг.7.

Фиг.11 иллюстрирует график зависимости скорости реакции гидроформилирования от продолжительности гидроформилирования в реакторе с измененной конструкцией как на фиг.4, в соответствии с этим изобретением.

Фиг.12 иллюстрирует график зависимости парциального давления от продолжительности гидроформилирования в реакторе с измененной конструкцией как на фиг.4, в соответствии с этим изобретением.

Фиг.13 иллюстрирует реактор гидроформилирования непрерывного действия с устройствами управления потоками олефина и поступающего синтез-газа, управляющим устройством газоотводящего потока и управляющим устройством общего давления, в соответствии с данным изобретением, через линию подачи вторичного источника монооксида углерода.

Фиг.14 иллюстрирует график зависимости скорости реакции гидроформилирования от продолжительности работы по проведению гидроформилирования в реакторе, спроектированном как на фиг.13.

Фиг.15 иллюстрирует график зависимости парциального давления от продолжительности гидроформилирования в реакторе, спроектированном как на фиг.13.

Фиг.16 иллюстрирует реактор гидроформилирования непрерывного действия с устройствами, управляющими потоками олефина, монооксида углерода и потоком поступающего синтез-газа, и для сравнения с реактором с фиг.13, устройство, управляющее общим давлением через датчик линии газоотводящего потока и клапан управления давлением.

Фиг.17 иллюстрирует график зависимости скорости реакции гидроформилирования от продолжительности гидроформилирования в реакторе, спроектированном как на фиг.16.

Фиг.18 иллюстрирует график зависимости парциального давления от продолжительности гидроформилирования в реакторе, спроектированном как на фиг.16.

Фиг.19 иллюстрирует реактор гидроформилирования непрерывного действия с устройствами управления потоками олефина и поступающего синтез-газа и, в соответствии с изобретением, устройство для управления общим давлением с помощью регулятора противодавления в линии газоотводящего потока и устройства, управляющего вторичным поступающим потоком синтез-газа, для управления скоростью газоотводящего потока реактора.

Фиг.20 иллюстрирует график зависимости скорости реакции гидроформилирования от парциального давления монооксида углерода для реального гидроформилирования пропилена с монооксидом углерода и водородом в присутствии специфических комплексных катализаторов, имеющих в своем составе металл-органополифосфитный лиганд.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение, описанное в данной патентной заявке, относится к новому и улучшенному процессу гидроформилирования, который предусматривает преимущества работы в отрицательной области или области обратного порядка кривой скорости гидроформилирования относительно монооксида углерода, когда уменьшаются неожиданные случайные изменения, цикличность и другие проявления нестабильности в параметрах процесса, таких как скорость реакции, общее давление, скорость газоотводящего потока и температура реакции. Важному аспекту этого нового и улучшенного изобретения присуще использование монооксида углерода, как газа, подавляющего реакцию, и отклонение параметра для сохранения заданного заранее определенного общего давления и/или заданной заранее определенной скорости газоотводящего потока из реактора гидроформилирования, как подробно описано в данной патентной заявке.

В качестве иллюстрации проблемы, которую следует решить, приводится ссылка на фиг.1, которая изображает зависимость скорости реакции гидроформилирования от парциального давления монооксида углерода при рассмотрении теоретической модели гидроформилирования олефинового соединения в присутствии монооксида углерода и водорода, и комплексного металлоорганического катализатора гидроформилирования, содержащего органополифосфитный лиганд. Фактически перевернутая U-образная кривая является типичной для таких процессов и, в общем случае, охватывает две области: (1) область положительного порядка, в которой скорость реакции гидроформилирования увеличивается при увеличении парциального давления монооксида углерода и в которой уменьшается при уменьшении парциального давления монооксида углерода; и (2) область отрицательного порядка, в которой скорость реакции уменьшается при увеличении парциального давления монооксида углерода и увеличивается при уменьшении парциального давления монооксида углерода. А именно, фиг.1 иллюстрирует, что первоначально скорость реакции увеличивается с увеличением парциального давления СО, но после достижения максимума, скорость резко падает с увеличением парциального давления СО. Возникает резкое изменение от положительного до отрицательного наклона кривой, так как скорость реакции переходит от положительного порядка к отрицательному или обратному порядку по монооксиду углерода. Как было отмечено ранее, процесс гидроформилирования преимущественно проводят в области отрицательного порядка кривой скорости гидроформилирования, кроме этого катализатор разрушается из-за образования ингибирующих или отравляющих фосфорных побочных продуктов.

Хотя работа в области отрицательного порядка кривой скорости гидроформилирования предлагает уже доказанные преимущества, регулирование рабочих параметров в этой области кривой скорости является, до некоторой степени, значительно более сложным и проблематичным, так что получение скоростей реакции в области отрицательного порядка кривой скорости, как показано на гипотетической кривой фиг.1, трудно достижимо. Чтобы продемонстрировать затруднения, приводится ссылка на фиг.2, которая изображает график зависимости общего давления от скорости потока поступающего синтез-газа при постоянной скорости газоотводящего потока для гидроформилирования пропилена (условия реакции: мольное соотношение Н₂:СО, 1,04:1; поступающий поток пропилена, 304 г/ч; 75°С; постоянная общая скорость газоотводящего потока, 32,67 нормальных литров в час (НЛЧ)). График показывает постепенное уменьшение общего давления с приблизительно 219 фунтов на квадратный дюйм (1510 кПа) при потоке поступающего синтез-газа от приблизительно 85,34 НЛЧ до приблизительно 65 фунтов на кв.дюйм (448 кПа) при скорости потока поступающего синтез-газа 215,77 НЛЧ. Несколько за пределами значения этого потока поступающего синтез-газа, при 220,60 НЛЧ, общее давление резко и диспропорционально возрастает до свыше 370 фунтов на кв.дюйм (2551 МПа). Резкое увеличение давления реакции указывает на резкое уменьшение скорости реакции и сопутствующее резкое увеличение парциального давления монооксида углерода и водорода, и также возможно резкое уменьшение температуры реакции. Потеря стабильности реакции происходит при таком значении потока поступающего синтез-газа, при котором процесс перешел из области положительного порядка в область отрицательного порядка по монооксиду углерода.

Такие данные, как представлены выше в данной патентной заявке, показывают, что необходимо управлять параметрами процесса, такими как общее давление, температура, скорость газоотводящего потока и скорость реакции, при работе в области кривой скорости, а именно области отрицательного порядка по монооксиду углерода. Проблемы, приведенные выше в патентной заявке, могут быть решены легко и без особых материальных затрат при использовании изобретения, описанного в данной патентной заявке.

В одном аспекте настоящее изобретение предусматривает новый и улучшенный способ гидроформилирования, включающий взаимодействие одного или нескольких реагентов, монооксида углерода и водорода в присутствии катализатора гидроформилирования для получения текучей среды реакционного продукта, включающей один или несколько продуктов, в котором вышеуказанный процесс проводится при парциальном давлении монооксида углерода, таком, что скорость реакции увеличивается при уменьшении парциального давления монооксида углерода, и скорость реакции уменьшается при увеличении парциального давления монооксида углерода; и в котором проводятся следующие стадии процесса, чтобы стабилизировать скорость реакции, общее давление, скорость газоотводящего потока, температуру или их комбинацию, стадии процесса, включающие, по меньшей мере, одну из следующих схем управления процессом, выбранных из:

Схема А:

(а1) установка заданного общего давления;

(а2) определение общего давления и определение разницы между измеренным общим давлением и заданным общим давлением; и

(а3) на основании разницы давлений, измеренных на стадии (а2), манипулирование подачей потока газа, содержащего монооксид углерода, для выравнивания измеренного общего давления, фактически, до заданного общего давления; и

Схема В:

(b1) установка заданной скорости газоотводящего потока;

(b2) определение скорости входящего потока и определение разницы между измеренной скоростью газоотводящего потока и заданной скоростью газоотводящего потока; и

(b3) на основании разницы скоростей газоотводящего потока, измеренных на стадии (b2), манипулирование скоростью подачи потока газа, содержащего монооксид углерода, для выравнивания измеренной скорости газоотводящего потока по существу до заданной скорости газоотводящего потока.

В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения стадии процесса с (а1) по (а3) включительно и стадии процесса с (b1) по (b3) включительно, все осуществляются для выравнивания общего давления, фактически, до заданного общего давления, и чтобы отрегулировать измеренную скорость газоотводящего потока, фактически, до заданной скорости газоотводящего потока.

Термин «общее давление» следует использовать, чтобы обозначить общее давление газовой фазы процесса, включающее сумму парциальных давлений монооксида углерода, водорода, олефина, продуктов реакции и любого инертного газа, сопутствующих продуктов и включений газовой фазы.

В предпочтительном варианте осуществления это изобретение предусматривает новый и улучшенный способ гидроформилирования, включающий взаимодействие одного или нескольких олефиновых соединений с монооксидом углерода и водородом в присутствии комплексного металлоорганического катализатора, содержащего фосфорорганический лиганд, и, как один из вариантов, свободным фосфорорганическим лигандом, чтобы получить поток реакционного продукта, содержащий один или несколько альдегидов, в котором вышеуказанный процесс гидроформилирования проводится при парциальном давлении монооксида углерода, таком, что скорость реакции увеличивается при увеличении парциального давления монооксида углерода, и скорость реакции уменьшается при уменьшении парциального давления монооксида углерода; и в котором проводятся следующие стадии для поддержания в равновесии парциального давления монооксида углерода с тем, чтобы стабилизировать скорость реакции, общее давление, скорость газоотводящего потока, температуру реакции или их комбинацию, стадии процесса, включающие, по меньшей мере, одну из следующих схем управления процессом, выбранных из:

Схема А:

(а1) установка заданного общего давления;

(а2) определение общего давления и определение разницы между измеренным общим давлением и заданным общим давлением; и

(а3) на основании разницы давлений, измеренных на стадии (а2), управление подачей потока газа, содержащего монооксид углерода, для выравнивания измеренного общего давления, фактически, до заданного общего давления; и

Схема В:

(b1) установка заданной скорости газоотводящего потока;

(b2) определение скорости газоотводящего потока и определение разницы между измеренной скоростью газоотводящего потока и заданной скоростью газоотводящего потока; и

(b3) на основан