DE602004005480T2

DE602004005480T2 - Produktrückgewinnung aus überkritischen mischungen

Info

Publication number: DE602004005480T2
Application number: DE602004005480T
Authority: DE
Inventors: Robert N. West Chester COCHRAN; Jay F. Chester Springs MILLER
Original assignee: Lyondell Chemical Technology LP
Current assignee: Lyondell Chemical Technology LP
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: ATE357435T1; JP2007509144A; BRPI0415645A; CN1860108B; US6870060B1; CA2539940A1; EP1678155A1; KR20060096478A; WO2005042506A1; CN1860108A; DE602004005480D1; ES2281014T3; EP1678155B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Rückgewinnung von Produkten, wie Propylenoxid, aus Reaktionsproduktmischungen, die ein überkritisches Lösungsmittel, wie überkritisches Kohlendioxid, Propan oder Propylen, umfassen, ohne dass eine wesentliche Dekomprimierung des überkritischen Lösungsmittels erforderlich ist, wobei die Rückgewinnung über ein Lösungsmittelextraktionsverfahren bewerkstelligt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Für die Herstellung von wichtigen Chemikalien, wie Propylenoxid, sind Verfahren entwickelt worden, die die Verwendung von Lösungsmitteln dichter Phase oder überkritischer Lösungsmittel, wie überkritisches CO₂ oder überkritisches Propan oder Propylen, einbeziehen. Diesbezüglich wird auf die gleichzeitig anhängige US-Anmeldung mit der Serien-Nr. 09/981,198, eingereicht am 16. Oktober 2001, Bezug genommen.
Bei solchen Verfahren kann das gewünschte Produkt aus der Reaktionsmischung durch Dekomprimierung und Verflüchtigung des Lösungsmittels unschwer zurückgewonnen werden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es jedoch erforderlich, dass das Lösungsmittel zurückgewonnen und wiederverwendet wird. Wurde das Lösungsmittel bei der Trennung verflüchtigt, müssen kostspielige Rekomprimierungs- und/oder Kühlverfahren zur Rückgewinnung und Wiederverwendung des Lösungsmittels zum Einsatz kommen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren bereit, wodurch die Dekomprimierung der Reaktionsmischung und die Rekomprimierung des Lösungsmittels im Wesentlichen vermieden werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird eine Reaktionsmischung bei einem überkritischen Zustand oder Zustand dichter Phase mit einer relativ unkomprimierbaren Extraktionsflüssigkeit, wie Wasser, das mit dem überkritischen Lösungsmittel im Wesentlichen unmischbar ist und in dem die Reaktionsprodukte selektiv löslich sind, in Kontakt gebracht. Das überkritische Lösungsmittel kann zur Wiederverwendung abgetrennt werden und die extrahierten Reaktionsprodukte können durch Destillation wiedergewonnen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die angehängte Zeichnung stellt eine Ausführung der Erfindung dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung kann mit Bezug auf die Herstellung von Propylenoxid erläutert werden, wie in der Anmeldung mit der Serien-Nr. 09/981,198, eingereicht am 16. Oktober 2001, beschrieben ist. Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist die Säule 1 eine herkömmliche Flüssig-Flüssig-Extraktionssäule, die für einen innigen Kontakt sowie Vermischung der entgegenströmenden unmischbaren Flüssigkeitsströme sorgt. Eine Reaktionsmischung, umfassend das Produkt Propylenoxid in Kohlendioxidlösungsmittel bei einem Zustand dichter Phase oder überkritischem Zustand, wird in die Säule 1 über die Leitung 2 eingebracht, und ein wässriger Extraktionsmittelstrom wird über die Leitung 3 in die Säule 1 eingebracht. In der Säule 1 gelangt der schwerere wässrige Strom nach unten, während der leichtere Kohlendioxidstrom durch die Säule nach oben gelangt. In der Säule 1 wird der innige Kontakt der Ströme durch herkömmliche Verfahren bewerkstelligt, und das Produkt Propylenoxid und andere wasserlösliche Materialien werden als Ergebnis dieses Kontakts aus dem Kohlendioxidstrom in das wässrige Extraktionsmittel extrahiert. Der die extrahierten Produkte enthaltende Extraktionsstrom wird aus der Säule 1 über die Leitung 4 entfernt, während der an Propylenoxid abgereicherte überkritische Kohlendioxidstrom aus der Säule 1 über die Leitung 5 entfernt wird.
Ein hervorragender Ausführungsvorteil der Erfindung besteht darin, dass der Kohlendioxidstrom, der über die Leitung 5 entfernt wird, sich im Wesentlichen bei dem überkritischen Reaktionsdruck befindet, der bei der Herstellung von Propylenoxid verwendet wird, und somit kann dieser Strom mit nur einer minimalen Behandlung in den Epoxidierungsreaktor wirksam rückgeführt werden.
Der über die Leitung 4 entfernte Extraktstrom wird zur Trennung der verschiedenen Komponenten und zur Rückgewinnung des Propylenoxids ohne weiteres, wie durch Destillation, behandelt. Das wässrige Extraktionsmittel kann nach Entfernung des Propylenoxids und anderer Materialien regeneriert werden.
Bei der Durchführung der Erfindung ist die Wahl eines geeigneten Extraktionslösungsmittels eine maßgebliche Erwägung. Gewöhnlich sind geeignete Lösungsmittel zum Einsatz in der Erfindung diejenigen, deren Gesamtlöslichkeitsparameter, wie von Hoy in "Handbook of Solubility Parameters and Other Cohesion Parameters", Barton, A.F.M., CRC Press (1991) definiert, größer als 24 MPa^0,5 ist, wobei der Wasserstoffbindungsanteil des Löslichkeitsparameters größer als 15 MPa^0,5 ist. Siehe Tabelle 18 auf den Seiten 123–138 der vorstehenden Veröffentlichung. Aufgrund der Kosten, Verfügbarkeit und Effektivität sind Wasser und Acetonitril, insbesondere Wasser, bevorzugte Lösungsmittel. Mischungen aus verschiedenen Lösungsmitteln können eingesetzt werden.
Wie vorstehend angegeben, sind erfindungsgemäß behandelte bevorzugte Reaktionsmischungen diejenigen, die Propylenoxid aus der Reaktion von Propylen, Sauerstoff und Wasserstoff unter Verwendung eines Edelmetall- oder Titansilicalit-Katalysators in Kohlendioxid enthalten. Solche Reaktionsmischungen umfassen im Allgemeinen zwischen 50 und 99 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 65 und 95 Gew.-% Lösungsmittel. Geringe Mengen an oxygenierten Nebenprodukten sowie nicht umgesetztes Propylen können in den Reaktionsmischungen enthalten sein. Im Allgemeinen befinden sich die Reaktionsmischungen bei Temperaturen von 20 bis 100 °C und Drücken von 65 bis 300 atm.
Die Lösungsmittelextraktion wird in den Zustand dichter Phase oder überkritischen Zustand durchgeführt, wodurch die vorteilhafte Produkttrennung ohne die Notwendigkeit einer wesentlichen Rekomprimierung des Lösungsmittels erzielt wird.
Das folgende Beispiel erläutert die Ausführung der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die angehängte Zeichnung wird eine Reaktionsmischung, die Propylenoxid aus der überkritischen Reaktion von Propylen, Sauerstoff und Wasserstoff in Kohlendioxidlösungsmittel, wie in SN 09/981,198 beschrieben, enthält, in die Extraktionssäule 1 über die Leitung 2 eingebracht. Die Reaktionsmischung befindet sich bei 60 °C und 135 atm und umfasst 10 Gew.-% Propylenoxid, 70 Gew.-% Kohlendioxid, 10 Gew.-% Propylen und 10 Gew.-% andere Komponenten.
Wasser wird in die Säule 1 über die Leitung 3 mit der gewichtsbezogenen Rate von etwa 50 % der Zufuhrrate eingebracht. Die in der Säule 1 aufrechterhaltenen Bedingungen sind 60 °C und 135 atm, und die eingebrachten Materialien werden darin nach herkömmlichen Verfahren innig vermischt.
Ein Extraktstrom wird aus der Säule 1 über die Leitung 4 entfernt. Dieser Strom umfasst 14 Gew.-% Propylenoxid und 80 Gew.-% Wasser zusammen mit 6 Gew.-% anderen Komponenten und gelangt zur Rückgewinnung des Produkts Propylenoxid in ein herkömmliches Destillationstrennverfahren (nicht gezeigt). Nach dieser Trennung wird das Extraktionsmittel Wasser der Extraktion bequem rückgeführt.
Ein Kohlendioxidstrom dichter Phase wird aus der Säule 1 über die Leitung 5 entfernt; dieser Strom umfasst 85 Gew.-% Kohlendioxid, 12 Gew.-% Propylen und 3 Gew.-% andere und wird der Epoxidierungsreaktion bequem rückgeführt.
Mit der Ausführung dieses Verfahrens werden in dem wässrigen Extraktionsstrom mehr als 95 % des hergestellten Propylenoxids zurückgewonnen.

Claims

Verfahren für die Trennung von Oxidationsprodukten aus einer Reaktionsmischung umfassend die Produkte in einem Lösungsmittel bei Bedingungen dichter Phase, wobei die Reaktionsmischung mit einem Extraktionslösungsmittel in Kontakt gebracht wird, das mit dem Lösungsmittel dichter Phase hauptsächlich unmischbar ist und eine Flüssigkeitsphase enthaltend die Oxidationsprodukte aus einem Lösungsmittelstrom dichter Phase getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Extraktionslösungsmittel einen gesamten Löslichkeitsparameter größer als 24 MPa^0,5 hat mit dem Wasserstoffbrückenbindungsanteil am Löslichkeitsparameter von größer als 15 MPa^0,5.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel dichter Phase Kohlendioxid ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel dichter Phase Propan ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel dichter Phase Propylen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oxidationsprodukte Propylenoxid umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das unmischbare Lösungsmittel ein wässeriges Lösungsmittel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das unmischbare Lösungsmittel Acetonitril ist.