DE19946134A1 - Verfahren zur Herstellung eines Epoxids - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Epoxids

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DE19946134A1
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olefin
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hydrogen peroxide
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Michael Heisel
Wolfgang Mueller-Markgraf
Marianne Ponceau
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/12—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with hydrogen peroxide or inorganic peroxides or peracids
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    • Y02P20/584—Recycling of catalysts

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Epoxids durch chemisches Umsetzen eine Olefins mit Wasserstoffperoxid (H¶2¶O¶2¶) in einer Flüssigphase eines Reaktors in Gegenwart eines für die Epoxidierung geeigneten Katalysators und eines ersten Lösungsmittels, wobei bei der chemischen Umsetzung eine Produktlösung erzeugt wird und zu einem größeren Teil vom Katalysator abgetrennt und einer Reingewinnung des Epoxids zugeführt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden zum Einleiten der chemischen Umsetzung das Olefin und das H¶2¶O¶2¶ gleichzeitig mit dem Katalysator in Kontakt gebracht und der mit einem kleineren Teil der Produktlösung benetzte Katalysator wird einer Reinigung von anhaftender Produktlösung durch Spülen unterzogen, bevor er wieder bei der chemischen Umsetzung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Epoxids durch chemisches Umsetzen eines Olefins mit Wasserstoffperoxid (H2O2) in einer Flüssigphase eines Reaktors in Gegenwart eines für die Epoxidierung geeigneten Katalysators und eines ersten Lösungsmittels, wobei bei der chemischen Umsetzung eine Produktlösung erzeugt wird und zu einem größeren Teil vom Katalysator abgetrennt und einer Reingewinnung des Epoxids zugeführt wird.
In EP 0 757 044 B1 (Degussa) wird beschrieben, wie ein Titan-dotierter Silikalit (z. B. Ti-ZSM5 Zeolith)-Katalysator zur Epoxidation von Olefinen, vorzugsweise von Propy­ len, mit Wasserstoffperoxid in methanolischer Lösung eingesetzt wird. Es ist bekannt, daß diese Katalysatoren bei der Epoxidierungsreaktion relativ rasch deaktivieren, z. B. nach Degussa-Veröffentlichungen etwa in einem Zeitbereich von ca. 6-10 Stunden. In EP 0 757 044 B1 wird deshalb vorgeschlagen, den Katalysator durch Behandlung mit einer Wasserstoffperoxidlösung in Abwesenheit des Olefins zu regenerieren. Dazu ist es notwendig, den deaktivierten Katalysator in dieser Lösung einige Stunden (typisch sind 4 Stunden für eine vollständige Regeneration) unter Rückfluß zu erhitzen. Anschließend wird der nunmehr regenerierte Katalysator von der Wasserstoffperoxidlösung abgetrennt, mit Wasser/Methanol gewaschen und erneut für die Epoxidationsreaktion eingesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren zu vereinfachen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Kennzeichnend an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß zum Einleiten der chemischen Umsetzung das Olefin und das H2O2 gleichzeitig mit dem Katalysator in Kontakt gebracht werden und der mit einem kleineren Teil der Produktlösung benetzte Katalysator einer Reinigung von anhaftender Produktlösung durch Spülen unterzogen wird, bevor er wieder bei der chemischen Umsetzung verwendet wird.
Auf eine Regenerierung des Katalysators wird bewußt verzichtet. Eine geringe Aktivität des Katalysators, wie sie sich bei wiederholtem Spülen und Wiederverwenden des Katalysators asymptotisch einstellt, wie Versuche ergeben haben, wird in Kauf genommen und dafür das Verfahren vereinfacht.
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das erste Lösungsmittel Methanol enthalten.
Der Katalysator kann zur Reinigung mit einem zweiten Lösungsmittel gespült werden. Hierzu wird eine Lösungsmittelmenge verwendet die kleiner als die erzeugte Produktlösung ist. Der Vorteil besteht darin, daß das zum Spülen verwendete Lösungsmittel einer Reingewinnung des darin noch enthaltenen Epoxids zugeführt werden kann.
Das zweite Lösungsmittel kann Methanol enthalten.
Der mit dem zweiten Lösungsmittel gespülte Katalysator kann anschließend mit Luft oder einem Inertgas gespült werden. Der Vorteil besteht darin, daß die Oberfläche des Katalysators von weiteren die Aktivität des Katalysators mindernden Molekülen freigespült wird.
Der Katalysator kann auch erst mit Luft und dann mit einem Inertgas gespült werden. Durch die Inertisierung wird die Betriebssicherheit einer Anlage mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhöht.
Das H2O2 für die chemische Umsetzung in der Flüssigphase des Reaktors kann in situ gebildet oder dem Reaktor zugeführt werden.
Als der für die Epoxidation geeignete Katalysator kann ein Titan-Silikalit-Katalysator verwendet werden.
Der Katalysator kann in Form eines Festbettes oder als Emulsion verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft bei der Herstellung von Propylenoxid mit Propylen als eingesetztem Olefin oder bei der Herstellung von Ethylenoxid mit Ethylen als eingesetztem Olefin verwendet werden.
Die Erfindung wird anhand einer Ausführungsform mit einer Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Epoxidation, erläutert am Beispiel der Herstellung von Propylenoxid aus Propylen (C3H6) und Wasserstoffperoxid (H2O2).
Zur Inbetriebnahme des Verfahrens wird eine Menge fester Titansilikalit-Katalysator mit einem Strom 1 in einen Behälter 2 gefördert, mit einem Strom 3 Methanol bis zu einem festgelegten Füllstand des Behälters 2 zugegeben und mit Hilfe eines Rührers 4 suspendiert. Die so erzielte Suspension wird anschließend mit Strom 5, 6 in einen Reaktor 7 geführt. Zum Aufrechterhalten der Suspension wird ein Recycle-Strom 8 dem Reaktor 7 entnommen und dem Reaktor 7 wieder zugeführt.
Im darauf folgenden Reaktionsschritt wird dem Reaktor 7 unter Zugabe von C3H6 gleichzeitig eine vorgegebene Menge H2O2 zugeführt, indem einerseits ein Strom 9 mit dem H2O2 dem Recycle-Strom 8 zugemischt und andererseits mit Hilfe eines Ejektors 10 im Reaktor 7 und mit Hilfe des Recycle-Stromes 8 als Treibstrom ein Strom 11 mit dem C3H6 in den Reaktor 7 gefördert wird. Die in der so hergestellten Reaktionslösung aus C3H6, H2O2 und Methanol bei der einsetzenden Epoxidierung entstehende Reaktionswärme wird durch einen im Recycle-Strom 8 angeordneten Wasserkühler 12 abgeführt. Eventuell nicht abreagiertes C3H6 kann aus der Gasphase des Reaktors 7 mit einem Strom 13 dem Reaktor 7 entnommen und nach Zumischen von Strom 11 erneut mit der Reaktionslösung in Kontakt gebracht werden. Nach Abreagieren des H2O2 kommt die Epoxidation zum Stillstand, der Reaktionsschritt ist beendet.
Nach dem Reaktionsschritt wird der Inhalt des Reaktors 7, nämlich die aus der Reaktionslösung entstandene Produktlösung, mit dem suspendierten Katalysator mit einem Strom 14 durch einen Filter 15 geleitet und als weitgehend vom Katalysator befreite Produktlösung 16 in einen Produktlösungstank 17 geführt und von dort als Strom 18 einer in der Figur nicht dargestellten Reinigung zur Gewinnung von reinem Propylenoxid zugeführt. Ein im Filter 15 entstehendes Konzentrat 19 aus Katalysator und einem Rest Produktlösung wird aus dem Filter 15 herausgetragen und in den Behälter 2 gefördert, mit Methanol 3 resuspendiert und für einen weiteren Reaktionsschritt, wie oben beschrieben, in den Reaktor 7 geleitet.
Im vorliegenden Beispiel wird der Strom 11 mit dem C3H6 einem Speicher 20 entnommen, der mit Strom 21 in Abständen mit C3H6 befüllt wird. Der Strom 3 mit dem Methanol wird einem Speicher 22 entnommen, der zumindest teilweise mit Methanol 23 gefüllt werden kann, das bei der Reinigung des methanolhaltigen Stromes 17 zurückgewonnen wird.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines Epoxids durch chemisches Umsetzen eines Olefins mit Wasserstoffperoxid (H2O2) in einer Flüssigphase eines Reaktors in Gegenwart eines für die Epoxidierung geeigneten Katalysators und eines ersten Lösungsmittels, wobei bei der chemischen Umsetzung eine Produktlösung erzeugt wird und zu einem größeren Teil vom Katalysator abgetrennt und einer Reingewinnung des Epoxids zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einleiten der chemischen Umsetzung das Olefin und das H2O2 gleichzeitig mit dem Katalysator in Kontakt gebracht werden und der mit einem kleineren Teil der Produktlösung benetzte Katalysator einer Reinigung von anhaftender Produktlösung durch Spülen unterzogen wird, bevor er wieder bei der chemischen Umsetzung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lösungsmittel Methanol enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator zur Reinigung mit einem zweiten Lösungsmittel gespült wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Lösungsmittel Methanol enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem zweiten Lösungsmittel gespülte Katalysator anschließend mit Luft oder einem Inertgas gespült wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem zweiten Lösungsmittel gespülte Katalysator anschließend erst mit Luft und dann mit einem Inertgas gespült wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das H2O2 für die chemische Umsetzung in der Flüssigphase des Reaktors in situ gebildet oder dem Reaktor zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als der für die Epoxidation geeignete Katalysator ein Titan-Silikalit-Katalysator verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in Form eines Festbettes oder als Emulsion verwendet wird.
10. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bei der Herstellung von Propylenoxid mit Propylen als eingesetztem Olefin oder von Ethylenoxid mit Ethylen als eingesetztem Olefin.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003011845A1 (de) * 2001-08-01 2003-02-13 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung von propylenoxid
EP1652893A3 (de) * 2004-10-21 2006-06-07 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. Herstellungsverfahren sowie -Vorrichtung für unloesliche Azopigmente

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EP1652893A3 (de) * 2004-10-21 2006-06-07 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. Herstellungsverfahren sowie -Vorrichtung für unloesliche Azopigmente

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