ES2333252T3 - Procedimiento de oxidacion selectiva de etano a etileno. - Google Patents
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Abstract
Proceso para la preparación de etileno a partir de una alimentación gaseosa que comprende etano y oxígeno, comprendiendo dicho proceso poner en contacto la alimentación gaseosa con un catalizador en un reactor para producir un efluente que comprende etileno, catalizador que tiene la fórmula Mo aV vTa xTe yO z en la que, a es 1,0, v es de 0,01 a 1,0, x es de 0,01 a 1,0, y es de 0,01 a 1,0 y z es el número de átomos de oxígeno necesarios para hacer que el catalizador sea electrónicamente neutro.
Description
Procedimiento de oxidación selectiva de etano a
etileno.
La presente invención se refiere a la producción
de etileno. En particular, se da a conocer un procedimiento de
oxidación selectiva de etano a etileno utilizando catalizador de
óxido mixto que contiene vanadio y tungsteno o molibdeno.
Se ha descrito la deshidrogenación oxidativa de
etano a etileno en fase gaseosa a temperaturas por encima de 500ºC,
por ejemplo, en las patentes de EE.UU. Nos. 4.250.346, 4.524.236, y
4.568.790.
La patente de EE.UU. No. 4.250.346 describe la
utilización de una composición de catalizador que contiene los
elementos molibdeno, X e Y en la proporción a:b:c para la oxidación
de etano a etileno, donde X es Cr, Mn, Nb, Ta, Ti, V y/o W e Y es
Bi, Ce, Co, Cu, Fe, K, Mg, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Tl y/o U y a es 1,
b es de 0,05 a 1 y c es de 0 a 2. El valor total de c para Co, Ni
y/o Fe debe ser inferior a 0,5. La reacción se lleva cabo a en la
fase gaseosa a temperatura inferior a 550ºC, aproximadamente. La
eficiencia de la conversión a etileno oscila entre el 50 y el 94%,
dependiendo de la conversión de etano. Los catalizadores dados a
conocer se pueden utilizar del mismo modo para la oxidación de
etano a ácido acético, siendo la eficiencia de la conversión a
ácido acético del 18%, aproximadamente, con una conversión de etano
del 7,5%. Las presiones de reacción son muy bajas, por lo general 1
atm, lo que limita la productividad y la viabilidad comercial.
La patente de EE.UU. No. 4.568.790 describe un
proceso de oxidación de etano a etileno utilizando un catalizador
de óxido que contiene Mo, V, Nb y Sb. Preferentemente, la reacción
se lleva a cabo de aproximadamente 200ºC hasta aproximadamente
450ºC. La selectividad calculada de etileno a una conversión del 50%
de etano varía del 63 al 76%. Una vez más, las presiones de
reacción bajas limitan la utilidad.
La patente de EE.UU. No. 4.524.236 describe un
proceso de oxidación de etano a etileno utilizando un catalizador
de óxido que contiene Mo, V, Nb y Sb y, como mínimo, un metal del
grupo compuesto por Li, Sc, Na, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y,
Ta, Cr, Fe, Co, Ni, Ce, La, Zn, Cd, Hg, Al, Tl, Pb, As, Bi, Te, U y
W. La reacción se lleva a cabo preferentemente de 200ºC a 400ºC,
aproximadamente. La selectividad de etileno al 51% de conversión de
etano es tan elevada como el 80% para una de las composiciones
descritas en la patente '236, pero la productividad es baja.
Las especificaciones mencionadas anteriormente
se refieren principalmente a la preparación de etileno. Además, se
conoce la utilización de catalizadores de óxidos metálicos mixtos
para convertir etano en ácido acético. Por ejemplo, la patente de
EE.UU. No. 5.162.578 describe un proceso para la preparación
selectiva de ácido acético a partir de etano, etileno o mezclas de
los mismos con oxígeno en presencia de una mezcla de catalizadores
que comprende como mínimo: (A) un catalizador calcinado de fórmula
Mo_{x}V_{y} o Mo_{x}V_{y}Z_{y}, en el que Z puede ser uno
o varios de los metales Li, Na, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Sc,
Y, La, Ce, Al, Tl, Ti, Zr, Hf, Pb, Nb, Ta, As, Sb, Bi, Cr, W, U,
Te, Fe, Co y Ni, x es de 0,5 a 0,9, y es de 0,1 a 0,4 y z es de
0,001 a 1 y (B) un catalizador de hidratación de etileno y/o un
catalizador de oxidación de etileno. El segundo componente
catalizador B es, en particular, un catalizador de tamiz molecular o
un catalizador de oxidación que contiene paladio. La mezcla
catalizadora se utilizó para la producción de ácido acético y
etileno a partir de una mezcla de gas de alimentación compuesta por
etano, oxígeno, nitrógeno y vapor. La selectividad de acético fue
del 34% y la selectividad de etileno fue del 62% con una conversión
de etano del 4%. Las tasas elevadas de conversión de etano sólo se
lograron con la mezcla catalizadora descrita, pero no en un
catalizador único que incluye los dos componentes A y B.
Se da a conocer en la patente europea EP 0407091
B1 un proceso adicional para la preparación de un producto que
comprende etileno y/o ácido acético. Según este proceso, se ponen en
contacto etano y/o etileno y un gas que contiene oxígeno molecular
a elevada temperatura con una composición de catalizador de óxidos
metálicos mixtos de fórmula general A_{a}X_{b}Y_{c} en la que
A es Mo_{d}Re_{e}W_{f}; X es Cr, Mn, Nb, Ta, Ti, V y/o W; Y
es Bi, Ce, Co, Cu, Fe, K, Mg, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Tl y/o U; a es
1; b y c son independientemente de 0 a 2; d + e + f = a, y e es
distinto de cero. La selectividad hacia ácido acético o etileno
podría ajustarse variando la proporción de Mo a Re. La selectividad
máxima obtenida para ácido acético fue del 78% a una conversión de
etano del 14,3%. La mayor selectividad para etileno fue del 70% a
una conversión de etano del 15%.
Por lo tanto, es un objetivo de la presente
invención dar a conocer un proceso que permita que etano y/o etileno
se oxiden a etileno de una manera sencilla y direccionada y con
selectividad y rendimiento espacio-temporal
elevados, en condiciones de reacción que sean tan suaves como sea
posible.
De forma sorprendente, se ha descubierto que es
posible oxidar etano a etileno en condiciones relativamente suaves,
de forma sencilla, con selectividad elevada y rendimiento
espacio-temporal excelente cuando se utiliza un
catalizador de fórmula Mo_{a}V_{v}Ta_{x}Te_{y}. En la que a
es 1,0; v es de 0,01 a 1,0, más preferentemente de 0,1 a 0,5; x es
de 0,01 a 1,0, más preferentemente de 0,05 a 0,2; e y es de 0,01 a
1,0, más preferentemente de 0,1 a 0,5.
Otro aspecto de la presente invención da a
conocer un catalizador especialmente adecuado para la oxidación de
etano para producir etileno. Según la realización particularmente
preferente, el catalizador tiene la fórmula
Mo_{1,0}V_{0,3}Ta_{0,1}
Te_{0,3}O_{z}, en la que z depende del estado de oxidación de los metales y es el número que hace que el catalizador sea electrónicamente neutro.
Te_{0,3}O_{z}, en la que z depende del estado de oxidación de los metales y es el número que hace que el catalizador sea electrónicamente neutro.
La presente invención da a conocer un proceso
para la preparación de forma selectiva de etileno a partir de una
alimentación gaseosa que comprende etano y oxígeno, mediante la
puesta en contacto de la alimentación gaseosa con el catalizador
que tiene la fórmula Mo_{a}V_{v}Ta_{x}Te_{y}. En la que a es
1,0; v es de 0,01 a 1,0, más preferentemente de 0,1 a 0,5; x es de
0,01 a 1,0, más preferentemente de 0,05 a 0,2; e y es de 0,01 a
1,0, más preferentemente de 0,1 a 0,5. Tal como se utiliza en la
presente memoria descriptiva, se hace referencia al catalizador
utilizando la fórmula Mo_{a}V_{v}Ta_{x}Te_{y}. Los técnicos
en la materia comprenderán que el catalizador es realmente un óxido
mixto que tiene la fórmula Mo_{a}V_{v}Ta_{x}Te_{y}O_{z}.
La cantidad de oxígeno, z, está determinada por los estados de
oxidación del Mo, V, Ta y Te y no se puede especificar de forma
general.
Según una realización preferente, el catalizador
tiene la fórmula Mo_{a}V_{v}Ta_{x}Te_{y}O_{z} en la que,
v, x e y tienen los intervalos especificados anteriormente. Un
catalizador particularmente preferente tiene la fórmula
Mo_{1,0}V_{0,3}Ta_{0,1}Te_{0,3}O_{z}.
El catalizador de la presente invención se puede
preparar tal como se describe por Lin, en la patente de EE.UU. No.
6.653.253, el contenido de la cual se incorpora en su totalidad en
la presente memoria descriptiva por referencia. Brevemente, los
compuestos metálicos que son las fuentes de los metales en el
catalizador se combinan en, como mínimo, un disolvente, en
cantidades adecuadas para formar una solución. Por lo general, los
compuestos metálicos contienen los elementos Mo, V, Ta, Te y, como
mínimo, uno de los compuestos metálicos contiene O. Por ejemplo, un
compuesto según A_{a}V_{v}X_{x}Y_{y}O, en el que A es Mo, X
es Ta e Y es Te, se puede preparar por la combinación de una
solución acuosa de oxalato de tantalio con una solución o suspensión
acuosa de heptamolibdato amónico, metavanadato amónico y ácido
telúrico, en la que las concentraciones de los compuestos metálicos
son del modo que la proporción atómica de los elementos metálicos
respectivos está en las proporciones prescritas por la
estequiometría del catalizador objetivo.
Además, se puede utilizar una amplia gama de
materiales entre los que se incluyen, óxidos, nitratos, halogenuros
u oxihaluros, alcóxidos, acetilacetonatos y compuestos
organometálicos. Por ejemplo, se puede utilizar heptamolibdato
amónico como la fuente de molibdeno en el catalizador. Sin embargo,
se pueden utilizar además compuestos tales como MoO_{3},
MoO_{2}, Mods, MoOCl_{4},
Mo(OC_{2}H_{5})_{5}, acetilacetonato de
molibdeno, ácido fosfomolíbdico y ácido silicomolíbdico en lugar de
heptamolibdato amónico. Asimismo, se puede utilizar metavanadato
amónico como la fuente de vanadio en el catalizador. Sin embargo, se
pueden utilizar además compuestos tales como V_{2}O_{5},
V_{2}O_{3}, VOCl_{3}, VCl_{4}, VO(OC_{2}H_{5}),
acetilacetonato de vanadio y acetilacetonato de vanadilo en lugar
de metavanadato amónico. Entre las fuentes de telurio se pueden
incluir ácido telúrico, TeCl_{4},
Te(OC_{2}H_{5})_{5},
Te(OCH(CH_{3})_{2})_{4} y
TeO_{2}. Entre las fuentes de tantalio se pueden incluir oxalato
amónico y tantalio, Ta_{2}O_{5}, TaCl_{5}, ácido tantálico o
Ta(OC_{2}H_{5})_{5} así como la más
convencional, oxalato de tantalio.
Entre los disolventes apropiados se incluyen el
agua, alcoholes (entre los que se incluyen, sin que constituyan
limitación, metanol, etanol, propanol y dioles, etc.) así como otros
disolventes polares conocido en la técnica. Por lo general, es
preferente el agua. El agua es cualquier agua apta para su
utilización en síntesis química entre las que se incluyen, sin que
constituyan limitación, agua destilada y agua desionizada. La
cantidad de agua presente es aquella cantidad suficiente para
mantener los elementos sustancialmente en disolución el tiempo
suficiente para evitar o minimizar la segregación de la composición
o de fases durante las etapas de preparación. Una vez que está
formada la solución acuosa, el agua se elimina por una combinación
de cualquiera de los procedimientos adecuados conocidos en la
técnica para formar un precursor del catalizador. Entre estos
procedimientos se incluyen, sin que constituyan limitación, secado
al vacío, liofilización, secado por pulverización ("spray
drying"), evaporación rotatoria y secado por aire. Son
generalmente preferentes la evaporación rotatoria o el secado por
aire.
Una vez obtenido, el precursor de catalizador se
calcina en una atmósfera inerte. La atmósfera inerte puede ser de
cualquier material que es sustancialmente inerte, es decir, que no
reacciona con los precursores del catalizador o interactúa con los
mismos. Entre los ejemplos adecuados se incluyen, sin que
constituyan limitación, nitrógeno, argón, xenón, helio o sus
mezclas. Preferentemente, la atmósfera inerte es de argón o
nitrógeno, más preferentemente de argón. La atmósfera inerte puede
fluir o no sobre la superficie del precursor de catalizador.
Normalmente, si se utiliza nitrógeno, se utiliza flujo. Si la
atmósfera inerte es de argón, entonces por lo general no se utiliza
flujo. Cuando la atmósfera inerte fluye sobre la superficie del
precursor de catalizador, el caudal puede variar en un intervalo
amplio, por ejemplo, con velocidad espacial de 1 a 500 h^{-1}. La
calcinación se realiza normalmente a una temperatura desde 350ºC a
850ºC, preferentemente de 400ºC a 700ºC, más preferentemente de
500ºC a 640ºC. La calcinación se lleva a cabo durante el tiempo
suficiente para formar el catalizador. En una realización, la
calcinación se realiza de 0,5 a 30 horas, preferentemente de 1 a 25
horas y más preferentemente de 1 a 15 horas.
El catalizador de la presente invención puede
ser utilizado como un catalizador sólido por sí solo o puede ser
utilizado con un soporte adecuado. Son adecuados los materiales de
soporte convencionales, por ejemplo, dióxido de silicio poroso,
dióxido de silicio calcinado, tierra de diatomeas, gel de sílice,
óxido de aluminio poroso o no poroso, dióxido de titanio, dióxido
de circonio, dióxido de torio, óxido de lantano, óxido de magnesio,
óxido de calcio, óxido de bario, óxido de estaño, dióxido de cerio,
óxido de cinc, óxido de boro, nitruro de boro, carburo de boro,
fosfato de boro, fosfato de circonio, silicato de aluminio, nitruro
de silicio o carburo de silicio, y también vidrio, fibras de
carbono, carbón, carbono activado, redes metálicas o de óxidos
metálicos o los correspondientes monolitos.
Se deben elegir los materiales soporte en base a
la optimización tanto del área superficial como del tamaño de poro
para la oxidación específica de interés. Se puede utilizar el
catalizador después de darle forma como un elemento soporte de
forma regular o irregular, y también en forma de polvo como un
catalizador de oxidación heterogéneo.
Alternativamente, el catalizador de la presente
invención puede ser encapsulado en un material. Entre los
materiales apropiados para encapsulación se incluyen SiO_{2},
P_{2}O_{5}, MgO, Cr_{2}O_{3}, TiO_{2}, ZrO_{2}, y
Al_{2}O_{3}. Los procedimientos de encapsulación de materiales
en óxidos son conocidos en la técnica. Un procedimiento adecuado de
encapsulación de materiales en óxidos se describe en la patente de
EE.UU. No. 4.677.084 y en las referencias citadas en la misma, el
contenido de las cuales se incorpora en su totalidad en la presente
memoria descriptiva por referencias.
La oxidación de etano se puede llevar a cabo en
un reactor de lecho fluidizado o de lecho fijo. Para su utilización
en un lecho fluidizado, el catalizador normalmente se moltura hasta
un tamaño de partícula en el intervalo de 10 a 200 \mum o se
prepara por secado mediante pulverización.
La alimentación gaseosa y cualquier gas
reciclado combinado con dicha alimentación gaseosa, contienen
principalmente etano, pero puede contener cierta cantidad de
etileno y se alimenta al reactor como un gas puro o en mezcla con
uno o más de otros gases. Ejemplos adecuados de tales gases
adicionales o portadores son nitrógeno, metano, monóxido de
carbono, dióxido de carbono, aire y/o vapor. El gas que contiene
oxígeno molecular puede ser aire o un gas que tiene una
concentración de oxígeno molecular mayor o menor que el aire, por
ejemplo oxígeno puro.
La reacción se lleva a cabo generalmente de 200
a 500ºC, preferentemente de 200 a 400ºC. La presión puede ser
atmosférica o superatmosférica, por ejemplo, de 1 a 50 bar,
aproximadamente, preferentemente de 1 a 30 bar.
La reacción puede llevarse a cabo en un reactor
de lecho fijo o lecho fluidizado. En primer lugar, el etano se
puede mezclar con un gas inerte como el nitrógeno o vapor antes de
que se alimente el oxígeno o el gas que contienen oxígeno
molecular. Los gases mezclados se pueden precalentar a la
temperatura de reacción en una zona precalentamiento antes de que
la mezcla de gases se ponga en contacto con el catalizador. El ácido
acético puede eliminarse del gas abandonando el reactor por
condensación. Los demás gases pueden ser devueltos a la entrada del
reactor, donde se miden el oxígeno o el gas que contienen oxígeno
molecular y el etano.
Según una realización preferente, la
alimentación de etano se purifica y destila para proporcionar etano
purificado como corriente de cabeza y propano y otros componentes
pesados como una corriente de cola. El etano se suministra a un
reactor de oxidación, que es un reactor de lecho fluidizado que
utiliza el catalizador descrito anteriormente. Según una
realización particularmente preferente, el catalizador tiene la
fórmula Mo_{a}V_{v}Ta_{x}Te_{y}O_{z}, en la que a, v, x,
y, y z son tal como se han definido anteriormente. Según una
realización especialmente preferente, el catalizador tiene la
fórmula Mo_{1,0}V_{0,3}Ta_{0,1}Te_{0,3}O_{z}. Además, se
suministra el oxígeno al reactor.
La reacción de oxidación produce una mezcla de
gases que incluye etileno, ácido acético, agua, CO_{x} (CO y
CO_{2}), etano sin reaccionar y varios subproductos pesados.
Preferentemente, el efluente de gas producto del reactor se filtra
para eliminar los finos del catalizador y, a continuación, se dirige
a un depurador de reciclaje de gas, que produce una corriente de
cabeza que contiene el etileno, etano y CO_{x}. La corriente de
cabeza del depurador de reciclaje de gas se dirige a un convertidor
de CO de lecho fijo seguido de una etapa de procesamiento que
elimina el CO_{x} de la corriente de cabeza. A continuación, la
corriente se conduce a una torre de purificación de etileno que
proporciona el etileno producto como corriente de cabeza y etano
como corriente de cola, que se recicla al reactor de oxidación.
La corriente de cola del depurador de reciclaje
de gas, que contiene como subproductos ácido acético, agua y colas
pesadas, se puede purificar como se conoce en la técnica para
proporcionar ácido acético purificado. Por ejemplo, la corriente de
cola se puede conducir a una columna de secado para eliminar el
agua, seguida de una columna de colas pesadas para eliminar el
ácido propiónico y otros componentes pesados.
El técnico en la materia apreciará que las
torres, depuradores de gas, y las conducciones contemplados en los
párrafos anteriores tendrán asociados a los mismos diferentes
intercambiadores de calor, bombas, y conectores y tendrán
parámetros de funcionamiento que están determinados por la mezcla
particular de los gases involucrados. Se encuentra dentro de la
capacidad normal del técnico en la materia determinar las
configuraciones y parámetros adecuados, dadas las características
anteriores de la presente invención.
Un aspecto adicional de la presente invención es
un catalizador que es particularmente adecuado para la oxidación de
etano para producir etileno y ácido acético con una alta
selectividad hacia etileno. Preferentemente, la selectividad de
etileno es del 80%, más preferentemente del 50 al 80%, aún más
preferentemente del 70 al 80%. Según una realización preferente, el
catalizador tiene la fórmula Mo_{a}V_{v}Ta_{x}Te_{y}O_{z},
en la que a, v, x, y, y z son tal como se han definido
anteriormente. Según una realización particularmente preferente, el
catalizador tiene la fórmula
Mo_{1,0}V_{0,33}Ta_{0,12}Te_{0,28}O_{z}.
Los siguientes ejemplos se incluyen para mostrar
la realización preferente de la presente invención. Se debe
apreciar por los técnicos en la materia que las técnicas dadas a
conocer en los siguientes ejemplos representan técnicas
descubiertas por los presentes inventores para que funcionen
satisfactoriamente en la práctica de la presente invención y, de
este modo, se puede considerar que constituyen modos preferentes
para su puesta en práctica. Sin embargo, los técnicos en la materia
deben apreciar, a la luz de la descripción de la presente
invención, que se pueden hacer muchos cambios en las realizaciones
específicas que se dan a conocer y obtener aún el mismo resultado o
similar, sin salir del ámbito de aplicación de la presente
invención.
Ejemplo
Un catalizador con fórmula
Mo_{1}V_{0,33}Ta_{0,12}Te_{0,28}Oz se prepara tal como se
describe a continuación: Se disuelven 25,0 g de heptamolibdato
amónico tetrahidratado (Aldrich Chemical Company), 5,47 g de
metavanadato amónico (Aldrich Chemical Company) y 9,10 g de ácido
telúrico (Aldrich Chemical Company) en 400 ml de agua mediante
calentamiento a 80ºC. Después de enfriar a temperatura ambiente, se
añaden 28,0 ml de una solución acuosa de oxalato de tantalio (0,5 M
de Ta, 1,5 M de oxalato). Se elimina el agua mediante un evaporador
rotatorio con un baño de agua caliente a 50ºC para obtener el
precursor de catalizador sólido. El sólido se seca a 120ºC antes de
la calcinación.
El precursor de catalizador sólido se calcina en
una atmósfera de nitrógeno en un crisol cubierto prepurgado con
nitrógeno a 600ºC durante 2 horas. El horno se enfría gradualmente a
10ºC/min hasta 20ºC y se mantiene durante 2 horas y luego se
calienta gradualmente a 600ºC a 10ºC/min y se mantiene a 600ºC
durante 2 horas. El catalizador obtenido de este modo se moltura
hasta un polvo fino y se presiona en un molde y, a continuación, se
rompe y se tamiza hasta partículas de 600-710
micras.
Se mezclaron aproximadamente 3 ml de catalizador
con aproximadamente 7 ml de partículas de cuarzo y se cargaron en
la mitad inferior de un reactor de tubo de acero inoxidable con un
diámetro interior de 7,7 mm. Se coloca una capa de cuarzo en la
parte superior del lecho de catalizador para rellenar el reactor y
también precalentar las alimentaciones gaseosas antes de entrar en
el lecho de catalizador. El reactor se calienta y se enfría
mediante la utilización de aceite termostático que circula en una
camisa externa. Se vaporiza agua en un evaporador y se mezcla con
los volúmenes deseados de gases etano, oxígeno y nitrógeno antes de
ser suministrados al reactor a través de controladores de flujo
másicos. Se mantiene la presión de reacción en el valor deseado
mediante un regulador de contrapresión situado en la salida de gas
del reactor. La temperatura en el lecho de catalizador se mide
mediante un termopar móvil insertado en un termopozo
("thermowell") en el centro del lecho de catalizador. La
temperatura se aumenta en la camisa de aceite hasta que se logra la
conversión deseada de oxígeno. El gas de alimentación reactivo y el
gas producto se analizan en línea mediante cromatografía de
gases.
El tiempo de contacto se define como:
t (s) = volumen total del catalizador (ml)
/caudal volumétrico del gas de alimentación a través del reactor en
las condiciones de reacción (ml/s).
GHSV = la velocidad espacial por hora de gas, es
la recíproca del tiempo de contacto, t, corregido para condiciones
de temperatura y presión estándar, STP (0ºC, 1 atm).
La concentración de etano en la alimentación se
varió del 37 al 67% molar, la concentración de oxígeno en la
alimentación se varió del 7,6 al 15,3% molar y el agua se varió del
4 al 9% molar, compensando el resto con nitrógeno, como se muestra
en la tabla 1. Se logra una selectividad a etileno muy elevada, del
74 al 80%, en un intervalo amplio de tiempos de contacto, como se
muestra en la tabla 2. Además, la selectividad a CO_{2} y CO es
muy baja, siendo la suma nunca mayor del 8% en el intervalo de
condiciones de prueba. La productividad, medida mediante STY a
etileno es asimismo muy elevada, con valores tan altos como 460 Kg
de etileno por m^{3} por hora.
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Estos resultados son una importante mejora en
comparación con la técnica anterior. Por ejemplo, el catalizador
Mo_{2,5}V_{1}Nb_{0,32}Te_{1,69E-05} descrito
en el ejemplo 10 del documento US 6013957 produjo sólo un 28,4% de
selectividad de etileno, y aunque no se mostraron las selectividades
a CO_{2} y CO, si se asume que los productos mostrados son, de
hecho, CO_{x}, entonces esta ineficiencia podría ser tan elevada
como el 34,4%. Asimismo, el ejemplo B del documento WO 2004/108277
muestra sólo un 5% de selectividad hacia etileno para el
catalizador Mo_{1}V_{0.529}Nb_{0,124}Ti_{0,331} con
selectividad del 35% a CO_{x}. Por lo tanto, el catalizador de la
presente invención ofrece alta selectividad a etileno con mucha
menor pérdida hacia productos de oxidación intensa, CO_{x}.
Claims (22)
1. Proceso para la preparación de etileno a
partir de una alimentación gaseosa que comprende etano y oxígeno,
comprendiendo dicho proceso poner en contacto la alimentación
gaseosa con un catalizador en un reactor para producir un efluente
que comprende etileno, catalizador que tiene la fórmula
Mo_{a}V_{v}Ta_{x}Te_{y}O_{z}
- en la que, a es 1,0, v es de 0,01 a 1,0, x es de 0,01 a 1,0, y es de 0,01 a 1,0 y z es el número de átomos de oxígeno necesarios para hacer que el catalizador sea electrónicamente neutro.
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2. Proceso, según la reivindicación 1, en el que
la alimentación gaseosa comprende además etileno.
3. Proceso, según la reivindicación 1, en el que
a es 1,0, v es de 0,1 a 0,5, x es de 0,05 a 0,2, e y es de 0,1 a
0,5.
4. Proceso, según la reivindicación 1, en el que
el catalizador tiene la fórmula
Mo_{1,0}V_{0,3}Ta_{0,1}Te_{0,3}O_{z}.
5. Proceso, según la reivindicación 1, en el que
el reactor es un reactor de lecho fijo que contiene el
catalizador.
6. Proceso, según la reivindicación 1, en el que
el reactor es un reactor de lecho fluidizado que contiene el
catalizador.
7. Proceso, según la reivindicación 1, en el que
la alimentación gaseosa se pone en contacto con el catalizador a
una temperatura de 200ºC a 500ºC.
8. Proceso, según la reivindicación 7, en el que
la alimentación gaseosa se pone en contacto con el catalizador a
una temperatura de 200ºC a 400ºC.
9. Proceso, según la reivindicación 1, en el que
el catalizador se soporta en un soporte seleccionado del grupo
formado por dióxido de silicio poroso, dióxido silicio calcinado,
tierra de diatomeas, gel de sílice, óxido de aluminio poroso y no
poroso, dióxido de titanio, dióxido de circonio, dióxido de torio,
óxido de lantano, óxido de magnesio, óxido de calcio, óxido de
bario, óxido de estaño, dióxido de cerio, óxido de zinc, óxido de
boro, nitruro de boro, carburo de boro, fosfato de boro, fosfato de
circonio, silicato de aluminio, nitruro de silicio, carburo de
silicio y vidrio, carbón, fibras de carbono, carbón activado, redes
de metales o de óxidos metálicos y los correspondiente
monolitos.
10. Proceso, según la reivindicación 1, en el
que el catalizador no está soportado en un soporte.
11. Proceso, según la reivindicación 1, en el
que el catalizador se encapsula en un material.
12. Proceso, según la reivindicación 11, en el
que el material se selecciona del grupo que comprende SiO_{2},
P_{2}O_{5}, MgO, Cr_{2}O_{3}, TiO_{2}, ZrO_{2}, y
Al_{2}O_{3}.
13. Proceso, según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa de separar un precursor de alimentación
que comprende etano y propano para proporcionar etano.
14. Proceso, según la reivindicación 1, en el
que el efluente comprende monóxido de carbono, comprende además la
etapa de oxidación selectiva de dicho efluente para convertir el
monóxido de carbono en dióxido de carbono.
15. Proceso, según la reivindicación 14, que
comprende además la etapa de eliminación del dióxido de carbono del
efluente.
16. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 13 ó 15, que comprende además la etapa de
destilación del efluente para eliminar el etano no reaccionado del
mismo.
17. Proceso, según la reivindicación 16, que
comprende además la etapa de reciclaje del etano no reaccionado
hacia el reactor.
18. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 13 ó 15, en el que el efluente comprende ácido
acético, proceso que comprende además la etapa de separación del
ácido acético del efluente.
19. Proceso, según la reivindicación 18, en el
que el efluente comprende agua, ácido propiónico, o una mezcla de
los mismos, proceso que comprende además la etapa de separación de
dicha agua y dicho ácido propiónico del ácido acético.
20. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 13, 14 ó 15, que comprende además la etapa de
reacción del etileno con ácido acético para producir acetato de
vinilo.
21. Proceso, según la reivindicación 20, en el
que se produce en el reactor, como mínimo, algo del ácido
acético.
22. Proceso para la oxidación de etano para
producir etileno y ácido acético, que comprende poner en contacto
un catalizador con una alimentación de gas que comprende etano y
oxígeno a una temperatura de 200ºC a 400ºC, en el que el
catalizador tiene la fórmula
Mo_{1,0}V_{0,33}Ta_{0,12}Te_{0,28}O_{z}.
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