BR112019007169B1

BR112019007169B1 - Produção de solução de hidroperóxido terc-butílico e processo para formar produtos do mesmo

Info

Publication number: BR112019007169B1
Application number: BR112019007169-5A
Authority: BR
Inventors: Ha H. Nguyen; Te Chang; William H. Mcdowell
Original assignee: Lyondell Chemical Technology, L.P
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2022-07-12
Also published as: WO2018071272A1; KR102029642B1; CN109890791A; US20180099929A1; JP6695005B2; EP3507273A1; JP2019537566A; BR112019007169A2; KR20190047107A; US10100009B2; EP3507273B1

Abstract

Trata-se de um processo para formar uma solução concentrada, incluindo destilar em uma zona de destilação composta por 10 ou mais estágios teóricos de destilação, a uma pressão não superior a 0,04 MPa (300 mm Hg) e uma razão de refluxo (D/L) de pelo menos 1:1, uma quantidade de uma solução inicial composta por hidroperóxido terc-butílico (TBHP) em álcool terc-butílico (TBA) que tem uma concentração de TBHP de até 60 % em peso e um teor total de impurezas superior a 0,01% em peso, durante um tempo e sob condições de destilação para formar uma solução concentrada composta por TBHP em TBA; e separar um destilado suspenso de uma zona de destilação de modo que a solução concentrada tenha, depois disso, uma concentração de TBHP superior a 60% em peso, uma concentração de TBA inferior a 40% em peso, um teor de impureza de água não superior a 0,1 % em peso e um teor total de impurezas não superior a 1% em peso. Também são descritos processos de epoxidação e formação de catalisador de epoxidação relacionados.

Description

Referência cruzada a pedidos relacionados

[001] Este pedido é depositado sob o Tratado de Cooperação em Matéria de Patentes, que reivindica o benefício da prioridade do Pedido Provisório n° U.S. 62/407.047, depositado em 12 de outubro de 2016, o qual está incorporado no presente documento a título de referência em sua totalidade.

Declaração sobre pesquisa ou desenvolvimento com Patrocínio do Governo Federal

[002] Não aplicável.

Campo da invenção

[003] Em geral, a presente revelação refere-se ao campo da química orgânica. Mais especificamente, a presente revelação refere- se a processos para formar soluções de hidroperóxido terc-butílico e aos usos das mesmas para formar epóxidos.

Antecedentes

[004] Essa seção apresenta informações da técnica que podem ser relacionadas a ou fornecer contexto para alguns aspectos das técnicas descritas no presente documento e/ou reivindicadas abaixo. Essas informações são antecedentes que facilitam um melhor entendimento daquelas que são reveladas no presente documento. Tal antecedente pode incluir uma discussão sobre técnica "relacionada". O fato de tal técnica ser relacionada não sugere de forma alguma que a mesma também é técnica "anterior". A técnica relacionada pode ou não ser técnica anterior. A discussão deve ser lida dessa forma e não como admissões da técnica anterior.

[005] Soluções que compreende hidroperóxido terc-butílico (também aqui referido como "TBHP") na presença de álcool terc-butílica ("TBA") foram formadas no passado e têm utilidade em várias reações químicas, incluindo reações de epoxidação. As concentrações de TBHP nessas soluções em alguns casos foram aumentadas para 65% em peso ou mais através de um processo de destilação a vácuo que reduz a concentração de TBHP na fase de vapor da coluna de destilação do reator, a fim de evitar a presença de uma mistura inflamável na coluna de destilação. Exemplos não limitadores de tal processo de destilação a vácuo para se obter uma solução de TBHP a 65% em peso podem ser encontrados na Patente n° U.S. 5.104.4 93. Porém os processos anteriores de formação de solução de TBHP têm desvantagens, incluindo níveis de redução de rendimento de impurezas e perda ineficiente de TBHP nos fluxos de sobrecarga de destilação. Quando uma solução de TBHP em TBA com níveis de impurezas para redução de rendimento é empregada na epoxidação de propileno para produzir óxido de propileno e TBA, as impurezas resultam em um menor rendimento de óxido de propileno. Complicando a situação está o fato de que reações de epoxidação realizadas por injeção direta de soluções com TBHP em concentrações de TBA de 65% ou mais em um reator de epoxidação são altamente exotérmicas e apresentam riscos operacionais associados a reações de fuga.

Breve sumário da invenção

[006] Vários aspectos da presente revelação abordam um ou mais dos problemas precedentes de uma maneira única e altamente fácil, para render uma solução de TBHP em TBA altamente concentrada com um nível surpreendentemente baixo de impurezas e grande utilidade na epoxidação de propileno para produzir óxido de propileno. O material de partida é uma solução inicial que compreende uma concentração relativamente baixa de TBHP em TBA com uma ou mais impurezas incluindo componentes leves ais como água, metanol e acetona, por exemplo. Com o uso de um procedimento de destilação, con- forme descrito em maiores detalhes abaixo, a solução de partida é transformada em uma solução concentrada de TBHP em TBA, com uma concentração comparativamente maior de TBHP e um nível de impurezas comparativamente reduzido em relação àquele do material de partida. Quando usada como material de partida em uma reação de epoxidação, a solução de TBHP em TBA concentrada formada de acordo com uma ou mais modalidades da presente revelação permite a produção de um catalisador de epoxidação eficaz bem como a produção de óxido de propileno em um processo de epoxidação altamente eficiente, sendo este último diagramado da seguinte forma:

[007] Dessa forma, em um aspecto da presente revelação, é fornecido um processo que compreende:

[008] destilar em uma zona de destilação composta por 10 ou mais estágios teóricos de destilação, a uma pressão não superior a 0,04 MPa (300 mm Hg) e uma razão de refluxo (D/L) de pelo menos 1:1, uma quantidade de uma solução inicial compreendendo hidrope- róxido terc-butílico (TBHP) em álcool terc-butílico (TBA), em que a solução inicial tem uma concentração de TBHP de até 60% em peso e um teor de impureza total superior a 0,01% em peso, por um tempo e sob condições de destilação para que seja formada uma solução concentrada composta por TBHP em TBA; e

[009] separar um destilado suspenso da zona de destilação de modo que a solução concentrada apresente uma concentração de TBHP superior a 60% em peso, uma concentração de TBA inferior a 40% em peso, um teor de impureza de água não superior a 0,1% em peso e um teor de impureza total não superior a 1% em peso.

[0010] Em alguns aspectos da presente revelação, a solução concentrada nesse processo tem uma concentração de hidroperóxido terc- butílico de pelo menos 65% em peso. A razão de refluxo (D/L) empregada alternativamente é de pelo menos 2:1. O destilado suspenso tem uma concentração de hidroperóxido terc-butílico não superior a um limite de detecção em alguns aspectos da presente revelação. E, em alguns aspectos da presente revelação, o teor total de impurezas da solução inicial encontra-se na faixa de 0,4 a 1% em peso, com base no peso total da solução inicial.

[0011] Um outro aspecto da presente divulgação fornece um processo que compreende ainda reunir em uma zona de reação:

[0012] pelo menos uma porção da solução concentrada formada de acordo com uma ou mais modalidades da presente revelação,

[0013] uma solução de propileno, em que a solução de propileno é caracterizada pelo menos por ter uma concentração de propileno na faixa de 30 a 60% em peso, com base no peso combinado da solução concentrada e da solução de propileno, e

[0014] um catalisador de epoxidação, durante um tempo e sob condições de reação, de modo que seja formada uma solução de produto de reação constituída por óxido de propileno.

[0015] Em alguns aspectos da presente revelação, nesse processo, uma primeira porção da solução inicial é alimentada para a zona de destilação e uma segunda porção da solução inicial é alimentada de forma controlada em contato com uma alimentação da solução concentrada em um ou mais pontos a jusante da zona de destilação e a montante da zona de reação, de modo a que a concentração de hidro- peróxido terc-butílico da porção da solução concentrada fornecida para a zona de reação possa ser seletivamente variada.

[0016] Ainda outro aspecto da presente revelação fornece um processo para formar um catalisador de epoxidação. Esse processo com- preende reunir (a) pelo menos uma porção da solução concentrada de TBHP em TBA produzida de acordo com uma ou mais modalidades da presente revelação com (b) molibdênio, de modo que seja formada uma solução de catalisador que compreende o catalisador de epoxida- ção.

[0017] Embora múltiplos aspectos da revelação sejam explicitamente revelados no presente documento, ainda outros aspectos se tornarão evidentes para os versados na técnica a partir da seguinte descrição detalhada. Conforme será evidente, determinados aspectos, conforme revelado no presente documento, têm capacidade para serem modificadas de várias formas óbvias, todos sem que se afaste do espírito e do escopo das reivindicações, conforme apresentado no presente documento. Consequentemente, os desenhos e a descrição detalhada devem ser considerados como de natureza ilustrativa e não restritiva.

Breve descrição dos desenhos

[0018] A matéria reivindicada pode ser entendida por referência à seguinte descrição de aspectos particulares da presente revelação, tomada em conjunto com o desenho anexo, em que números de referência similares identificam elementos similares, e em que:

[0019] A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um processo químico que combina a produção de solução de TBHP, destilação e uso em uma reação de epoxidação catalítica, para formar um produto de reação que compreende óxido de polipropileno de acordo com um aspecto da presente revelação.

[0020] Embora a matéria reivindicada seja suscetível a diversas modificações e formas alternativas, o desenho ilustra uma modalidade específica no presente documento descrita em detalhes a título de exemplo. Entretanto, deve ser entendido que a descrição no presente documento de modalidades específicas não é destinada a limitar a ma- téria reivindicada às formas particulares reveladas, mas, pelo contrário, a intenção é abranger todas as modificações, os equivalentes e as alternativas que sejam abrangidos pelo espírito e pelo escopo, conforme definido pelas reivindicações anexas.

Descrição Detalhada

[0021] As modalidades ilustrativas da matéria revelada abaixo serão reveladas agora. Por razões de clareza, nem todos os recursos de uma implantação real são descritos neste relatório descritivo. Será observado que, no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real, diversas decisões específicas de implantação devem ser tomadas para alcançar os objetivos específicos dos desenvolvedores, tais como conformidade com as restrições relacionadas ao sistema e aos negócios, que irão variar de uma implantação para a outra. Além disso, será observado que tal esforço de desenvolvimento, mesmo que complexo e demorado, será adaptado à rotina para as pessoas de habilidade comum na técnica que têm o benefício desta revelação.

[0022] As modalidades descritas de modo ilustrativo no presente documento podem ser adequadamente praticadas na ausência de qualquer elemento que não é especificamente apresentado neste documento e/ou qualquer elemento opcional revelado no presente documento. Embora composições e métodos sejam descritos em termos de "que compreende", "que contém" ou "que inclui" vários componentes ou etapas, em pelo menos alguns aspectos da presente revelação, as composições e métodos também podem "consistir essencialmente em" ou "consistir em" vários componentes ou etapas especificados. Além disso, enquanto várias faixas e/ou limitações numéricas podem ser expressamente declaradas abaixo, deve-se reconhecer que, a menos que expressamente declarado de outra forma, pretende-se que os pontos finais sejam intercambiáveis e quaisquer faixas incluem faixas iterativas de magnitude igual dentro das faixas ou limitações expres- samente declaradas reveladas no presente documento. Deve-se entender também que cada faixa estabelecida estabelece cada número e faixa englobados dentro dos limites da faixa de valores estabelecida. Deve notar-se que os termos "faixa" e "na faixa de", conforme usado no presente documento, se referem geralmente a um valor dentro de uma faixa especificada e abrangem todos os valores dentro dessa faixa especificada, incluindo os pontos finais.

[0023] Conforme usado no presente documento, os termos "cima" e "baixo", "superior" e "inferior", "para cima" e "para baixo", "a montante" e "a jusante", "acima" e "abaixo" e outros termos semelhantes indicando posições relativas acima ou abaixo de um dado ponto ou elemento são usadas nesta descrição para descrever mais claramente alguns aspectos da presente revelação.

[0024] Além disso, várias modificações podem ser realizadas dentro do escopo da presente revelação como pretendido, e aspectos da presente revelação podem incluir combinações de recursos diferentes daqueles expressamente reivindicados. Em particular, os arranjos de fluxo além daqueles expressamente descritos no presente documento estão dentro do escopo da presente revelação.

[0025] Vários termos conforme usados no presente documento são mostrados abaixo. Na medida em que um termo usado em uma reivindicação não está definido abaixo, deve ser dada a definição que indivíduos versados na técnica pertinente tenham dado a esse termo, conforme refletido em publicações impressas e patentes emitidas no momento do depósito. Além disso, salvo indicação em contrário, todos os compostos descritos no presente documento podem ser substituídos ou não substituídos e a listagem de compostos inclui derivados dos mesmos.

[0026] Os processos da presente revelação serão agora descritos em mais detalhes com referência a um processo geral de acordo com um aspecto da revelação mostrado no diagrama de blocos apresentado na Figura 1 anexa. Esse diagrama ilustra geralmente um processo para a produção de uma solução de oxidato de TBHP inicial, por exemplo, a oxidação do isobutano, formada na seção (1) de maneira convencional. Por exemplo, a oxidação de isobutano pode ser realizada como uma oxidação em fase líquida com o uso de uma fonte de oxigênio como, por exemplo, ar ou oxigênio molecular, colocada em contato com isobutano tipicamente a uma ou mais temperaturas na faixa de cerca de 100 a 200 °C e em pressões tipica mente na faixa de cerca de 2,07 a 4,83 MPa (300 a 700 psig), opcionalmente na ausência de íons metálicos ou outros reagentes na mistura de reação e, op-cionalmente, na presença de água adicionada. Exemplos não limitadores desse e de outros processos adequados para produzir a solução de oxidato de TBHP inicial podem ser encontrados na Patente n° U.S. 2.845.461; Patente n° U.S. 3.478.108; Patente n° U. S. 5.243.084 e Patente n° U.S. 4.408.081, cujas revelações estão inc orporadas a título de referência. Essa etapa do processo produz uma solução com uma concentração de TBHP tipicamente na faixa de 30 a 48% em peso na fase líquida. A solução de oxidato de TBHP inicial resultante é, então, alimentada a um desbutanizador (2) para a remoção de isobutano de uma maneira de destilação convencional, uma vez que TBHP e TBA têm pontos de ebulição normais muito mais elevados que o isobutano, conforme descrito, por exemplo, na Patente n° U.S. 4.128.587 e na Patente n° U.S. 5.104.493, cujas divulgações são in corporadas no presente documento a título de referência. O oxidado de TBHP desbu- tanizado resultante forma a solução de TBHP em TBA inicial que é alimentada como material de partida para uma coluna de destilação a vácuo (3) para destilação a vácuo conforme ensinado em mais detalhes nesta revelação, para formar uma solução de TBHP em TBA concentrada. A solução de TBHP em TBA concentrada é, então, alimenta- da a um reator de epoxidação catalítica (4) e colocada em contato com uma solução de catalisador de epoxidação sob condições de reação de epoxidação conforme ensinado nesta revelação, por um tempo suficiente para formar uma solução de produto que compreende óxido de polietileno. A solução de produto resultante pode ser alimentada para o equipamento convencional de separação e filtração (5) para a recuperação de vários produtos da solução do produto, tipicamente incluindo, por exemplo, óxido de propileno e álcool terc-butílico. Esses produtos finais recuperados têm utilidade para a produção comercial de uma variedade de outros produtos químicos.

[0027] A zona de destilação a vácuo, na qual a solução de TBHP em TBA inicial é concentrada até 60% em peso, ou até 65% em peso ou mais em TBHP, pode compreender pelo menos uma coluna de destilação de bandeja, coluna empacotada ou similares. A solução de TBHP em TBA inicial terá uma concentração de TBHP inferior a 60% em peso, uma concentração de TBA de até 40% em peso e um teor total de impurezas (isto é, teor de componentes diferentes de TBHP e TBA) superior a 0,1% em peso. A coluna (ou colunas) de destilação deve ter pelo menos 10 fases teóricas de destilação ou, alternativamente, pelo menos 20 fases teóricas de destilação. A razão de refluxo (D/L) usada na destilação é de pelo menos 1:1 e, alternativamente, é de pelo menos 2:1. Essas condições de destilação produzem uma concentração de pelo menos 60% em peso, ou pelo menos 65% em peso ou mais, de TBHP na corrente de fundo, com uma concentração de TBA inferior a 40% em peso, um teor de impureza de água não superior a 0,1% em peso e um teor total de impurezas não superior a 1% em peso. A zona de destilação pode ser operada com prudência sob uma atmosfera inerte para evitar a formação de materiais inflamáveis na coluna de destilação.

[0028] Referindo-se novamente ao aspecto da presente revelação ilustrada na Figura 1, uma linha de desvio (6) e válvulas controladas associadas são fornecidas para controlar uma razão entre uma alimentação enviada para a zona de destilação (3) e a alimentação enviada para a linha de desvio e uma alimentação de produto de fundo. A alimentação da linha de desvio dilui o produto de fundo, isto é, a solução de TBHP em TBA concentrada, proveniente da zona de destilação (3). Essa seção de derivação a montante do reator de epoxidação (4) pode opcionalmente ser equipada com um recipiente intermediário para armazenar uma quantidade da solução de TBHP em TBA inicial alimentada através da linha de desvio e um dispositivo de mistura para misturar uma porção da solução de TBHP em TBA inicial e a solução de TBHP em TBA concentrada antes de alimentar a mistura resultante no reator de epoxidação (4). A linha de desvio, a válvula de controle e a unidade de mistura opcional permitem a introdução gradual de solução de TBHP em TBA concentrada no reator de epoxidação a jusante, de modo que a concentração de solução de TBHP em TBA alimentada da coluna de destilação possa ser modificada antes de entrar no reator de epoxidação a jusante para uma concentração de TBHP na faixa de 20 a 65% em peso ou, alternativamente, 35 a 65% em peso ou superior. A inicialização da reação de epoxidação com uma concentração de TBHP na extremidade inferior dessas faixas reduz a quantidade de calor liberada inicialmente durante a epoxidação, evitando a formação de um choque de temperatura que pode levar a um desempenho ruim. A alimentação típica de TBHP inicial em solução de TBA na zona de destilação (3) tem uma concentração de TBHP de cerca de 42% em peso, mas utilizando, por exemplo, uma razão de desvio de 1:1, a concentração de TBHP injetada na zona de reação de epoxidação (4) é controlada em torno de 53,5% em peso, em tal exemplo. Outras relações de alimentação podem ser usadas dependendo das concentrações das respectivas soluções de TBHP em TBA e da capacidade do sistema de controle de temperatura empregado no reator de epoxida- ção (4).

[0029] O reator de epoxidação da seção (4) recebe a alimentação de solução de TBHP em TBA concentrada (alternativamente diluída via linha de desvio (6) com uma quantidade da solução de TBHP em TBA inicial necessária para atingir a concentração de partida desejada de TBHP no reator de epoxidação), para reação com propileno e um catalisador de molibdênio para formar uma solução de produto de reação composta de óxido de propileno e álcool terc-butílico. As condições da reação de epoxidação nessa zona podem variar. Por exemplo, as temperaturas podem estar, de preferência, na faixa de 50 a 120 °C; as pressões podem ser de atmosférica a 6,89 MPa (1.000 psig); razão molar entre propileno e TBHP pode ser, de preferência, na faixa de 2:1 a 10:1; concentração de catalisador de molibdênio na solução de epo- xidação pode estar, de preferência, na faixa de 25 a 300 ppm. Outras potenciais condições de reação de epoxidação podem ser empregadas. Exemplos não limitadores de condições de reação de epoxidação adequadas podem ser encontrados na Patente n° U.S. 3.351.635, na Patente n° U.S. 5.107.001 e na Patente n° U.S. 4.98 8.830, todas as quais estão incorporadas no presente documento a título de referência.

[0030] Tipicamente, a solução de catalisador de molibdênio pode ser formada na fase líquida a partir da solução de TBHP em TBA concentrada formada de acordo com uma ou mais modalidades da presente revelação, reunida com uma quantidade de molibdênio metálico em pó ou particulado, tipicamente na faixa de 20 a 10.000 ppm, de preferência, na faixa de 6.000 a 8.000 ppm, em que a suspensão resultante é aquecida a uma ou mais temperaturas tipicamente na faixa de 25 °C a 100 °C, de preferência, de 60 °C a 80 °C sob pressão tipicamente na faixa de 0,1 a 0,13 MPa (0 psig a 4 psig), de preferência 0,1 MPa (0 psig), durante um tempo tipicamente na faixa de 0,25 a 2 horas, dependendo da temperatura empregada, para render a solução de catalisador de molibdênio. A solução de catalisador pode ser filtrada ou usada diretamente na epoxidação. Esse e outros exemplos não limitadores de condições adequadas de preparação de catalisador de molibdênio com o uso da solução de TBHP em TBA podem ser encontrados na Patente n° U.S. 3.666.777; na Patente n° U.S. 3.573.226 e na Patente n° U.S. 3.4349.75, todas incorporadas no presente documento a título de referência.

[0031] Deve agora ser entendido que taxas de reação mais elevadas podem ser alcançadas com o uso de concentrações mais elevadas de TBHP, com o resultante aumento na libertação de calor. Através do uso da linha de desvio ensinada no presente documento, um operador pode controlar a concentração de injeção de TBHP no reator de epoxidação e gerar calor no mesmo. O uso de um reator menor é possível, mantendo a produtividade geral da reação em termos de volume de produção de óxido de propileno. O tamanho do reator pode variar e pode ser determinado com base na produtividade específica desejada e a concentração desejável de solução de TBHP em TBA introduzida no reator de epoxidação. Além disso, a baixa concentração de água na solução de TBHP em TBA concentrada, quando alimentada no reator de epoxidação, leva à redução de produtos de abertura de anel, por vezes indesejáveis, do óxido de propileno, por exemplo, propileno gli- col e similares. Mesmo pequenas quantidades de água (por exemplo, 0,2% em peso) no reator de epoxidação podem aumentar a presença de tais produtos de abertura de anel na solução do produto da reação de epoxidação. Finalmente, o uso de soluções de TBHP em TBA concentradas de 60% em peso, ou 65% em peso ou mais, fornece opções para reduzir as temperaturas usadas durante a epoxidação e concentração de catalisador, mantendo a eficiência de produção do processo de epoxidação.

Exemplos

[0032] Para facilitar um melhor entendimento da revelação, os seguintes exemplos das modalidades são dados. Os seguintes exemplos não devem ser lidos de forma alguma para limitar ou definir o escopo da invenção.

[0033] A análise de componentes orgânicos nos exemplos a seguir foi conduzida com o uso de uma cromatografia gasosa comercialmente disponível realizada por Agilent®, como o Modelo 5890 ou 6890 Agilent®, ou outros fornecedores. A cromatografia gasosa foi equipada com uma coluna capilar como RTX-624 ou RTX-1 da Restek® e um detector de ionização de chama. Outros parâmetros, como o perfil de temperatura do forno, o tipo, a velocidade e a pressão de gás carrea- dor, são controlados para obter dados seguindo a técnica conhecida de cromatografia gasosa.

[0034] A análise de água nos exemplos a seguir foi conduzida com o uso de um equipamento de cromatografia gasosa comercialmente disponível realizada por Agilent®, como o Modelo 5890 ou 6890 Agilent, ou outros fornecedores. A cromatografia gasosa foi equipada com uma coluna capilar como RTX-624 ou RTX-1 da Restek® e um detector de condutividade térmica. Outros parâmetros, como o perfil de temperatura do forno, o tipo, a velocidade e a pressão de gás carreador, são controlados para obter dados seguindo a técnica conhecida de cromatografia gasosa.

[0035] As amostras para análise de cromatografia gasosa foram entregues online ou offline diretamente ao instrumento sem tratamento adicional.

[0036] O catalisador de molibdênio usado nos exemplos de epoxi- dação posteriores foi preparado com o uso de solução de TBHP em TBA, seguindo os ensinamentos da Patente n° U.S. 3. 666.777; da Pa- tente n° U.S. 3.573.226 e da Patente n° U.S. 3.434. 975, por mistura de metal de molibdênio com solução de TBHP. Essa concentração de mo- libdênio na solução de catalisador usada nos exemplos foi ajustada por mistura com o catalisador de reciclagem da epoxidação de POTBA seguindo o ensinamento da Patente n° U.S. 3.573.226 e da Patente n° U.S. 3.666.777. A solução catalisadora final nesses exemplos contém tipicamente 1,62% em peso de molibdênio em TBA com menos de 10% em peso de outras impurezas como TBHP, monopropilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropilenoglicol e éteres glicólicos.

Exemplo 1

[0037] Usou-se 200 g de solução de TBHP em TBA a 42% em peso como alimentação para uma destilação em uma coluna de destilação de bandejas com 20 bandejas, operada sob vácuo a 0,037 MPa (275 mm Hg) e uma razão de refluxo (D/L) de 2:1 para atingir concentração de TBHP de 63,6% em peso no fundo. A temperatura no topo estava a 61 °C. As composições das alimentações e p rodutos estão listadas na Tabela 1 abaixo. Tabela 1. Composições da corrente de alimentação, fundo e suspensa na zona de destilação

[0038] O Exemplo 1 ilustra que o TBHP altamente concentrado no fundo da zona de destilação tem menos de 0,1% em peso de água, 0,02% em peso de metanol e 0,05% em peso de acetona.

Exemplo 2

[0039] Um ensaio de epoxidação de óxido de propileno/álcool terc- butílico ("POTBA") usou 246,8 g de propileno para misturar com 189,8 g de oxidato de TBHP a 42% em peso e 5,256 g de solução de catalisador contendo 1,62% em peso de molibdênio em TBA. A temperatura dessa mistura foi mantida a 117 °C com o uso de uma fonte convencional de aquecimento e a pressão foi mantida a 4,83 a 5,17 MPa (700 a 750 psig). Após 65 minutos, o reator continha: 1,23 g de TBHP e 46,8 g de PO. A conversão de TBHP foi 98,4%.

Exemplo 3

[0040] Um ensaio de epoxidação de POTBA usou 245,6 g de pro- pileno para mistura com 189,77 g de oxidato de TBHP a 42% em peso e 5,266 g de solução de catalisador contendo 1,62% em peso de moli- bdênio em TBA. Essa mistura foi mantida a 117 °C co m o uso de uma fonte convencional de aquecimento e a pressão foi mantida a 4,83 a 5,17 MPa (700 a 750 psig). Após 66 minutos, o reator continha: 1,16 g de TBHP e 47,0 g de PO. A conversão de TBHP foi 98,5 %.

Exemplo 4

[0041] O efeito da concentração de TBHP no tempo de reação foi estudado sob as mesmas condições mostradas nos Exemplos 2 e 3. Um ensaio de epoxidação de POTBA usou 244,0 g de propileno para mistura com 123,92 g de solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso e 5,361 g de solução de catalisador contendo 1,62% em peso de molibdênio e TBA e outros componentes. A preparação de catalisador com o uso de solução de TBHP em TBA pode ser encontrada na Patente n° U.S. 3.666.677; na Patente n° U.S. 3. 573.226 e na Patente n° U.S. 3.434.975. A temperatura dessa mistur a foi mantida a 117 °C com o uso de uma fonte convencional de aquecimen to e a pressão foi mantida a 4,83 a 5,17 MPa (700 a 750 psig). Após 40 minutos, o reator continha: 0,91 g de TBHP e 46,8 g de PO. A conversão de TBHP foi 98,8%. O subproduto propilenoglicol estava em 0,107 g.

Exemplo 5

[0042] Similar ao Exemplo 4, esse exemplo foi realizado para confirmar o efeito da concentração de TBHP no tempo de reação. Um ensaio de epoxidação de POTBA usou 242,6 g de propileno para mistura com 123,93 g de solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso e 5,269 g de solução de catalisador contendo 1,62% em peso de molibdênio em TBA. Essa mistura foi mantida a 117 °C com o uso de uma fonte convencional de aquecimento e a pressão foi mantida a 4,83 a 5,17 MPa (700 a 750 psig). Após 40 minutos, o reator continha: 1,05 g de TBHP e 46,5 g de PO. A conversão de TBHP foi 98,7 %. O subproduto propilenoglicol estava em 0,111 g.

[0043] Sob as condições que usam 65% em peso de solução de TBHP em TBA concentrada, os dados dos Exemplos 4 e 5 mostram que o tempo de reação é 38% mais rápido em comparação com o tempo descrito nos Exemplos 2 e 3 usando 42% em peso de solução de TBHP em TBA inicial. Esses dados mostram claramente que a taxa de reação mais rápida é alcançada usando solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso, portanto, uma taxa de liberação de calor inicial mais alta é esperada, especialmente na partida.

[0044] O impacto da concentração de água na epoxidação de POTBA é evidente nos Exemplos 6 e 7 abaixo. Por meio da adição de 0,543 g de água de novo à solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso, no Exemplo 7, a quantidade de propileno glicol foi 47% superior àquela do Exemplo 6.

Exemplo 6

[0045] Um ensaio de epoxidação de POTBA usou 140,5 g de pro- pileno para mistura com 135,75 g de solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso e 4,18 g de solução de catalisador contendo 1,62% em peso de molibdênio em TBA. Essa mistura foi mantida a 117 °C com o uso de uma fonte convencional de aquecimen to e a pressão foi mantida a 4,83 a 5,17 MPa (700 a 750 psig). Após 70 minutos, o reator continha: 1,387 g de TBHP e 62,0 g de PO. A conversão de TBHP foi 98,5 %. O subproduto propilenoglicol estava em 0,340 g.

Exemplo 7

[0046] Um ensaio de epoxidação de POTBA usou 142,43 g de propileno para mistura com 135,75 g de solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso, 4,18 g de solução de catalisador contendo 1,62% em peso de molibdênio em TBA. Essa mistura foi mantida a 117 °C com o uso de uma fonte convencional de aquec imento e a pressão foi mantida a 4,83 a 5,17 MPa (700 a 750 psig). Após 70 minutos, o reator continha: 2,09 g de TBHP e 52,65 g de PO. A conversão de TBHP foi 97,6%. O subproduto propilenoglicol estava em 0,642 g.

Exemplo 8

[0047] A capacidade de conduzir a epoxidação de POTBA à temperatura mais baixa, mantendo a mesma taxa de produção, foi estudada ajustando a temperatura para ter o tempo de reação similar àquele descrito nos Exemplo 2 e 3. Para isso, um ensaio de epoxidação de POTBA usou 247,5 g de propileno para mistura com 123,51 g de solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso e 3,508 g de solução de catalisador contendo 1,62% em peso de molibdênio em TBA. Essa mistura foi mantida a 111 °C com o uso de uma fonte convencional de aquecimento e a pressão foi mantida a 4,83 a 5,17 MPa (700 a 750 psig). Após 65 minutos, o reator continha: 1,29 g de TBHP e 45,4 g de PO. A conversão de TBHP foi 98,3%. O subproduto propilenogli- col estava em 0,069 g.

[0048] É evidente que o mesmo tempo de reação que aquele dos Exemplos 2 e 3 pode ser conseguido reduzindo a temperatura na reação com o uso de solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso de 117 °C nos Exemplos 4 e 5 a 111 °C no Exemp lo 8. A essa temperatura (111 °C), a quantidade do produto princ ipal da abertura do anel PO, propileno glicol, foi 38% inferior àquela do Exemplo 5 a 117 °C.

Exemplo 9

[0049] Um ensaio de epoxidação de POTBA usou 246,1 g de pro- pileno para mistura com 108,5 g de solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso e 3,354 g de solução de catalisador contendo 1,62% em peso de molibdênio em TBA. Essa mistura foi mantida a 113 °C com o uso de uma fonte convencional de aquecimen to e a pressão foi mantida a 4,83 a 5,17 MPa (700 a 750 psig). Após 65 minutos, o reator continha: 0,675 g de TBHP e 40,75 g de PO. A conversão de TBHP foi 99,1 %. O subproduto propilenoglicol estava em 0,088 g.

[0050] De modo similar ao Exemplo 8, no Exemplo 9, conduzindo um ensaio a 113 °C, mas com uma quantidade 10% meno r de solução de TBHP em TBA concentrada a 65% em peso (em comparação com a do Exemplo 5), a reação alcançou a mesma conversão no mesmo tempo de reação. A quantidade de propileno glicol foi 21% inferior àquela do Exemplo 5 a 117 °C.

Exemplo 10

[0051] Um ensaio de epoxidação de POTBA usou 242,9 g de pro- pileno para mistura com 123,51 g de oxidato de TBHP a 65% em peso e 2,673 g de solução de catalisador contendo 1,62% em peso de moli- bdênio em TBA. Essa mistura foi mantida a 117 °C co m o uso de uma fonte convencional de aquecimento e a pressão foi mantida a 4,83 a 5,17 MPa (700 a 750 psig). Após 65 minutos, o reator continha: 1,153 g de TBHP e 45,45 g de PO. A conversão de TBHP foi 98,5%. O subproduto propilenoglicol estava em 0,109 g.

[0052] No Exemplo 10, apenas 50% de catalisador foi usado para manter o mesmo tempo de reação que no Exemplo 5.

[0053] Como será agora apreciado, os vários aspectos da presen- te revelação podem ser incorporados em uma variedade de formas. Exemplos de tais aspectos da presente revelação incluem, dessa forma, pelo menos o seguinte:

[0054] A1. Um processo que compreende:

[0055] destilar em uma zona de destilação composta por 10 ou mais estágios teóricos de destilação, a uma pressão não superior a 0,04 MPa (300 mm Hg) e uma razão de refluxo (D/L) de pelo menos 1:1, uma quantidade de uma solução inicial compreendendo hidrope- róxido terc-butílico (TBHP) em álcool terc-butílico (TBA), em que a solução inicial tem uma concentração de TBHP de até 60% em peso e um teor de impureza total superior a 0,01% em peso, por um tempo e sob condições de destilação para que seja formada uma solução concentrada composta por TBHP em TBA; e

[0056] separar um destilado suspenso da zona de destilação de modo que a solução concentrada apresente uma concentração de TBHP superior a 60% em peso, uma concentração de TBA inferior a 40% em peso, um teor de impureza de água não superior a 0,1% em peso e um teor de impureza total não superior a 1% em peso.

[0057] A2. O processo de acordo com A1, em que a solução con centrada tem uma concentração de TBHP que é pelo menos 65% em peso.

[0058] A3. O processo de acordo com A2, em que a razão de re fluxo (D/L) é pelo menos 2:1.

[0059] A4. O processo de acordo com A3, em que o destilado sus penso tem uma concentração de TBHP de não mais que um limite de detecção.

[0060] A5. O processo de acordo com A4, em que o teor total de impurezas da solução inicial encontra-se na faixa de 0,4 a 1% em peso, com base no peso total da solução inicial.

[0061] A6. O processo de acordo com A1, em que a solução con- centrada tem uma concentração de TBHP que é pelo menos 65% em peso.

[0062] A7. O processo de acordo com A1, em que a razão de re fluxo (D/L) é pelo menos 2:1.

[0063] A8. O processo de acordo com A1, em que o destilado sus penso tem uma concentração de TBHP de não mais que um limite de detecção.

[0064] A9. O processo de acordo com A1, em que o teor total de impurezas da solução inicial encontra-se na faixa de 0,4 a 1% em peso, com base no peso total da solução inicial.

[0065] B1. Um processo de acordo com qualquer dentre A1 a A9, que compreende adicionalmente reunir em uma zona de reação:

[0066] pelo menos uma porção da solução concentrada,

[0067] uma solução de propileno, em que a solução de propileno é caracterizada pelo menos por ter uma concentração de propileno na faixa de 30 a 60% em peso, com base no peso combinado da solução de TBHP em TBA e da solução de propileno, e

[0068] um catalisador de epoxidação,

[0069] durante um tempo e sob condições de reação, de modo que seja formada uma solução de produto de reação constituída por óxido de propileno.

[0070] B2. O processo de acordo com B1, em que uma primeira porção da solução inicial é alimentada para a zona de destilação e uma segunda porção da solução inicial é alimentada de forma controlada em contato com uma alimentação da solução concentrada em um ou mais pontos a jusante da zona de destilação e a montante da zona de reação, de modo a que a concentração de TBHP da porção da solução concentrada fornecida para a zona de reação possa ser seletivamente variada.

[0071] B3. O processo de acordo com B2, em que o catalisador de epoxidação compreende molibdênio.

[0072] B4. O processo de acordo com qualquer um dentre B1 e B2, que compreende adicionalmente formar um catalisador de epoxi- dação por um processo que compreende reunir pelo menos uma porção da solução concentrada com molibdênio de modo que uma solução de catalisador que compreende o catalisador de epoxidação seja formada.

[0073] C1. Um processo de acordo com qualquer um dentre B1 a A9, que compreende adicionalmente formar um catalisador de epoxi- dação por um processo que compreende reunir pelo menos uma porção da solução concentrada com molibdênio de modo que uma solução de catalisador que compreende o catalisador de epoxidação seja formada.

[0074] Embora o disposto acima seja dirigido a vários aspectos específicos desta revelação, outros aspectos adicionais da revelação podem ser concebidos sem afastar-se do escopo da mesma, em que esse escopo é determinado pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. Processo, caracterizado pelo fato de que compreende: destilar em uma zona de destilação composta por 20 ou mais estágios teóricos de destilação, a uma pressão não superior a 0,04 MPa (300 mm Hg) e uma razão de refluxo (D/L) de pelo menos 1:1, uma quantidade de uma solução inicial compreendendo hidroperóxido terc- butílico em álcool terc-butílico, em que a solução inicial tem uma concentração de hidroperóxido terc-butílico de até 60% em peso e um teor de impureza total superior a 0,01% em peso, por um tempo e sob condições de destilação para que seja formada uma solução concentrada composta por hidroperóxido terc-butílico em álcool terc- butílico; e separar um destilado suspenso da zona de destilação de modo que a solução concentrada apresente uma concentração de hidroperóxido terc-butílico superior a 60% em peso, uma concentração de álcool terc-butílico inferior a 40% em peso, um teor de impureza de água não superior a 0,1% em peso e um teor de impureza total não superior a 1% em peso.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução concentrada tem uma concentração de hidroperóxido terc-butílico de pelo menos 65% em peso.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a razão de refluxo (D/L) é pelo menos 2:1.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o destilado suspenso tem uma concentração de hidroperóxido terc-butílico de não mais que um limite de detecção.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o teor total de impurezas da solução inicial encontra-se na faixa de 0,4 a 1% em peso, com base no peso total da solução inicial.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reunir em uma zona de reação: pelo menos uma porção da solução concentrada, uma solução de propileno, em que a solução de propileno se caracteriza pelo menos por ter uma concentração de propileno na faixa de 30 a 60% em peso, com base no peso combinado da solução concentrada e da solução de propileno, e um catalisador de epoxidação, durante um tempo e sob condições de reação, de modo que seja formada uma solução de produto de reação constituída por óxido de propileno.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente formar um catalisador de epoxidação por um processo que compreende reunir pelo menos uma porção da solução concentrada com molibdênio de modo que uma solução de catalisador que compreende o catalisador de epoxidação seja formada.

8. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reunir em uma zona de reação: pelo menos uma porção da solução concentrada, uma solução de propileno, em que a solução de propileno se caracteriza pelo menos por ter uma concentração de propileno na faixa de 30 a 60% em peso, com base no peso combinado da solução concentrada e da solução de propileno, e um catalisador de epoxidação, durante um tempo e sob condições de reação, de modo que seja formada uma solução de produto de reação constituída por óxido de propileno.

9. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente formar um catalisador de epoxidação por um processo que compreende reunir pelo menos uma porção da solução concentrada com molibdênio de modo que uma solução de catalisador que compreende o catalisador de epoxidação seja formada.

10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução concentrada tem uma concentração de hidroperóxido terc-butílico que é de pelo menos 65% em peso.

11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de refluxo (D/L) é pelo menos 2:1.

12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reunir em uma zona de reação: pelo menos uma porção da solução concentrada, uma solução de propileno, em que a solução de propileno se caracteriza pelo menos por ter uma concentração de propileno na faixa de 30 a 60% em peso, com base no peso combinado da solução concentrada e da solução de propileno, e um catalisador de epoxidação, durante um tempo e sob condições de reação, de modo que seja formada uma solução de produto de reação constituída por óxido de propileno.

13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que uma primeira porção da solução inicial é alimentada para a zona de destilação e uma segunda porção da solução inicial é alimentada de forma controlada em contato com uma alimentação da solução concentrada em um ou mais pontos a jusante da zona de destilação e a montante da zona de reação, de modo que a concentração de hidroperóxido terc-butílico da porção da solução concentrada alimentada para a zona de reação possa ser seletivamente variada.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o catalisador de epoxidação compreende molibdênio.

15. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente formar um catalisador de epoxidação por um processo que compreende reunir pelo menos uma porção da solução concentrada com molibdênio de modo que uma solução de catalisador que compreende o catalisador de epoxidação seja formada.