DE60306347T2 - Verfahren zur epoxidierung von olefinen - Google Patents

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00Preparation of oxiranes
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    • C07D301/03Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/12Synthesis 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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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Epoxidierung von Olefinen, wobei Messungen vorgenommen werden, um den sicheren Betrieb des Verfahrens in allen Stufen sicherzustellen, ohne die Gesamtwirtschaftlichkeit des Verfahrens zu beeinträchtigen.
  • Stand der Technik
  • Es ist aus der EP-A 100 118 bekannt, dass Propen mit Wasserstoffperoxid umgesetzt werden kann, um Propenoxid zu ergeben, wenn Titansilikalit als Katalysator verwendet wird. Eine Sekundärreaktion, die stets in einem geringen Ausmaß auf dem Titansilikalit-Katalysator auftritt, ist die Zersetzung bzw. Zerlegung von Wasserstoffperoxid unter Bildung von molekularem Sauerstoff. Aus der EP-A 659 473 ist die Zuführung einer kleinen Menge von Propen-Dampf in den Reaktor für die Zwecke des Ausspülens jeglichen Sauerstoffs, welcher durch die Zersetzung von Wasserstoffperoxid gebildet wird, bekannt. Ein Spülstrom, welcher vorwiegend Propen und etwas Sauerstoff und Propenoxid umfasst, wird aus dem Reaktor entfernt.
  • Die EP-A 936 219 und die EP-A 1 074 547 beschreiben ein Verfahren zur Regenerierung eines Titansilikalit-Katalysators, welcher in einem Verfahren zur Epoxidierung von Propylen mit Wasserstoffperoxid deaktiviert wurde. Dadurch wird der Reaktor mit Unterbrechungen mit einem Inertgas gespült, um Propen zu entfernen, da die Regenerierung des Katalysators in Abwesenheit des Olefins durchgeführt werden muss. In diesen Referenzen wird erläutert, dass das Spülen den zusätzlichen Vorteil hat, dass durch die Zersetzung von Wasserstoffperoxid erzeugter Sauerstoff ebenfalls periodisch aus dem Reaktor entfernt wird, wodurch die Sicherheit des Verfahrens verbessert wird. Um aber einen sicheren Betrieb sicherzustellen, muss das Spülen mit Inertgas in kurzen Intervallen durchgeführt werden, was zu unerwünschten langen Stillstandszeiten führt.
  • Die EP-A 1 085 017 und die WO 99/48883 offenbaren in Bezug auf einige bevorzugte Ausführungsformen eines Verfahrens zur Epoxidierung von Propylen mit Wasserstoffperoxid die Möglichkeit der Zuführung eines Propen und Inertgas umfassenden Gasstroms in den Reaktor. Doch es gibt keine Erläuterung bezüglich des Sauerstoffabbaus oder von Sicherheitsanforderungen.
  • Alle wie oben besprochenen Verfahren haben jedoch gemeinsam den Nachteil, dass beträchtliche Mengen von Propen und Propenoxid zusammen mit dem Sauerstoff in dem Spülstrom verloren gehen.
  • Die EP-A 719 768 und EP-A 1 122 246 beschreiben ein verfahren zur Epoxidierung von Olefinen, vorzugsweise von Propen mit Wasserstoffperoxid, wobei ein Dampfstrom, welcher den Reaktor verlassendes Propen, Propenoxid und Sauerstoff umfasst, in einer Absorptionseinheit behandelt wird, um wertvolle Produkte aus dem Dampfstrom zurückzugewinnen. Infolge der Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in dem Gasraum der Absorptionseinheit, weil das Gas arm an Propen und Propenoxid ist, kann es aus Sicherheitsgründen vorteilhaft sein, einen Inertgasstrom in die Absorptionseinheit einzuführen. Obwohl diese Dokumente des Stands der Technik sich mit Sicherheitsaspekten in der Absorptionseinheit befassen, behandeln sie nicht Sicherheitsanforderungen des Gesamtverfahrens. Insbesondere in dem Epoxidierungsreaktor selbst werden keine Maßnahmen getroffen, um einen sicheren Verlauf des Verfahrens zu sichern. Folglich kann das Verfahren nur innerhalb eines schmalen Bereichs von Verfahrensparametern durchgeführt werden, um die Sicherheit der Reaktion sicherzustellen, mit dem Ergebnis, dass es ein hohes Risiko in Zusammenhang mit irgendeiner Art von Fehlfunktion in der Reaktionsstufe gibt.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist demzufolge die Bereitstellung eines Verfahrens für die Epoxidierung von Olefinen mit einem verbesserten Gleichgewicht zwischen Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Dieses Ziel wird durch ein Verfahren zur katalytischen Epoxidierung von Olefinen in wenigstens einer Reaktionsstufe erreicht, welches Folgendes umfasst:
    • (a) Umsetzen des Olefins mit Wasserstoffperoxid in einem organischen, wassermischbaren Lösungsmittel in Gegenwart eines Titansilikalit-Katalysators in einem Reaktor während kontinuierlichem Zuführen eines Inertgasstroms in den Reaktor,
    • (b) kontinuierliches Entfernen eines Austrittsgasstroms, der Olefinoxid, nicht umgesetztes Olefin, Sauerstoff und Inertgas enthält, aus dem Reaktor,
    • (c) in Kontakt bringen des Austrittsgasstroms in einer Absorptionseinheit mit demselben Lösungsmittel, das in der Reaktionsstufe verwendet wird,
    • (d) Entfernen eines Lösungsmittelstroms, der mit Olefin und Olefinoxid beladen ist, aus der Absorptionseinheit und
    • (e) Ausschleusen eines Gasstroms, der Sauerstoff und das Inertgas enthält, aus der Absorptionseinheit.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Es wurde nun festgestellt, dass nicht nur die Verluste von Olefin und Olefinoxid, die bei einer Ausschleusung des Sauerstoff enthaltenden Austrittsgasstroms während der Epoxidierung von Olefin mit Wasserstoffperoxid und einem Titansilikalit-Katalysator auftreten, auf einfache Weise durch Absorbieren der Mehrheit des Olefinoxids, von Olefin und gegebenenfalls dem entsprechenden Alkan mit dem für die Epoxidierung verwendeten Lösungsmittel verringert werden können, sondern auch die Sicherheit des gesamten Epoxidierungsverfahrens in allen Stufen sichergestellt werden kann. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Epoxidierungsverfahren mit einem breiten Bereich an Verfahrensparametern durchgeführt werden kann, ohne die Sicherheit des Verfahrens zu beeinträchtigen, da wegen des in dem Reaktor vorhandenen Inertgasstroms stets sichergestellt wird, dass trotz der Zersetzung von Wasserstoffperoxid keine zündfähige Zusammensetzung gebildet wird. Mithin kann das Verfahren leichter an sich verändernde Anforderungen angepasst werden, und selbst im Falle einer Fehlfunktion während des Verlaufs des Verfahrens wie einer Unterbrechung der Olefin-Zufuhr, kann die Bildung von zündfähigen Zusammensetzungen vermieden werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass es nicht mehr nötig ist, Inertgas in die Absorptionseinheit zuzuführen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Inertgasstrom nahe dem Reaktoreinlass zugeführt und der Austrittsgasstrom wird nahe dem Reaktorauslass entfernt.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Austrittsgasstrom nach dem Verlassen des Reaktors und vor dem Eintritt in die Absorptionseinheit durch eine Kondensationseinheit geleitet, in welcher kondensierbare Komponenten des Austrittsgasstroms, wie Olefin, Olefinoxid, das dem Olefin entsprechende Alkan sowie das in der Epoxidierungsreaktion verwendete Lösungsmittel teilweise kondensiert werden. Es ist vorteilhaft, ungefähr denselben Druck in der Kondensationseinheit aufrechtzuerhalten wie im Reaktor. Der Druck in der Kondensationseinheit ist mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 75%, stärker bevorzugt mindestens 90 % des Drucks in der Epoxidierungsstufe und am meisten bevorzugt etwa derselbe Druck wie in der Epoxidierungsstufe. Durch Einstellen des Drucks innerhalb der Kondensationseinheit so hoch wie möglich, kann ein großer Teil des kondensierbaren Materials aus dem Austrittsgasstrom mit einfachen Niedrig-Energie-Maßnahmen wie Kühlern, die mit Kühlwasser betrieben werden, entfernt werden. Andere geeignete Vorrichtungen für die Kondensationseinheit sind jedwede Vorrichtungen, die als Wärmetauscher eingesetzt werden können, wie Röhrenwärmetauscher und Wärmetauscher vom Platten-Typ.
  • Das von dem Austrittsgasstrom abgetrennte Kondensat kann mit der aus dem Reaktor entfernten flüssigen Reaktionsmischung kombiniert und in sich anschließenden Aufarbeitungsstufen verarbeitet werden. Alternativ kann das Kondensat zu dem Reaktor zurückgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst, wenn Propen als Olefin verwendet wird, das Kondensat vorwiegend organisches Lösungsmittel und Propen und wird zu der Reaktionsstufe zurückgeführt. Für den Fall, dass Propan umfassendes Propen als Ausgangsmaterial verwendet wird, kann es vorteilhaft sein, zumindest einen Teil des Kondensats einem Abtrennungsvorgang zu unterwerfen, wobei Propan vor der Rückführung des Kondensats entfernt wird, um einen unerwünschten Aufbau von Propan in der Reaktionsstufe zu vermeiden.
  • Ein bedeutender Vorteil, eine Kondensationseinheit zwischen Reaktor und Absorptionseinheit zu haben, ist der, dass die Beladung mit wertvollen Komponenten in dem Austrittsgasstrom bereits beträchtlich vor dem Eintritt in die Absorptionseinheit verringert wird. Folglich kann die Menge an Lösungsmittel, welche in der Absorptionseinheit erforderlich ist, das innerhalb des Verfahrens und Volumens der Absorptionseinheit zurück geführt werden muss, beträchtlich verringert werden. Dadurch können die Verfahrenskosten sowie die Investitionskosten gesenkt werden, was zu den gesamtwirtschaftlichen Verbesserungen in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beiträgt.
  • Am wichtigsten ist, dass ein sicherer Betrieb der Kondensationseinheit innerhalb breiter Bereiche der Verfahrensparameter nur möglich ist, wenn Inertgas in den Epoxidierungsreaktor zugeführt wird und damit in dem in der Kondensationseinheit verarbeiteten Austrittsgasstrom vorliegt. In der Kondensationseinheit wird der Gehalt an kondensierbaren organischen Komponenten im Austrittsgasstrom verringert. Auf diese Weise wird die Konzentration an Sauerstoff in der Gasphase erhöht mit der Möglichkeit, dass eine zündfähige Gaszusammensetzung erzeugt wird. Selbst wenn somit die Verfahrensparameter sorgfältig kontrolliert würden und/oder nur eine geringe Menge an kondensierbaren Komponenten entfernt würde, wodurch die oben besprochenen wirtschaftlichen Vorteile beeinträchtigt werden, gäbe es immer noch ein beträchtliches hohes Risiko der Bildung einer zündfähigen Zusammensetzung, wenn kein Inertgas in den Reaktor eingeführt würde. Daher ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft, wenn eine Kondensationseinheit bei der Aufarbeitung des den Epoxidierungsreaktor verlassenden Austrittsgasstroms verwendet wird.
  • Die Menge des dem Reaktor zugeführten Inertgases wird vorzugsweise als eine Funktion der Menge und Zusammensetzung des die Reaktionsstufe verlassenden Austrittsgasstroms gewählt, sodass die Sauerstoffkonzentration in dem Austrittsgasstrom in jeder Stufe der Aufarbeitung des Austrittsgases niedrig genug ist, um die Bildung einer zündfähigen Zusammensetzung zu vermeiden. Darüber hinaus ist vorzugsweise die Menge an Inertgas so gewählt, dass nicht mehr als 5%, vorzugsweise nicht mehr als 2 % des gesamten in dem Reaktor erzeugten Propens mit dem Austrittsgasstrom entfernt wird. Dadurch ist es selbst im Falle einer Schwankung von Produktströmen in dem Gesamtverfahren sehr einfach, die Zusammensetzung der Gasphase in jeder Stufe der Aufarbeitung des Austrittsgases konstant beizubehalten, sodass eine zündfähige Mischung nicht vorkommen kann. Dadurch können die Abmessungen der Absorptionseinheit und die Menge des absorbierenden Lösungsmittels gering sein unter Sicherstellung der Sicherheit des gesamten Verfahrens.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Sauerstoffkonzentration in dem den Reaktor verlassenden Austrittsgasstrom gemessen, wobei in der Ausführungsform unter Einsatz einer Kondensationseinheit die Sauerstoffkonzentration des Austrittsgasstroms nach dem Verlassen der Kondensationseinheit gemessen wird. Die Menge des dem Reaktor zugeführten Inertgases und/oder die Menge des den Reaktor verlassenden Austrittsgases wird durch Messen des Sauerstoffgehalts in dem Austrittsgasstrom wie oben stehend erläutert kontrolliert, um die Sauerstoffkonzentration in dem Austrittsgasstrom konstant zu halten. Am meisten bevorzugt wird die Menge des den Reaktor verlassenden Austrittsgasstroms durch Messen des Sauerstoffgehalts wie oben erläutert kontrolliert, wodurch das Verhältnis des in den Reaktor eingeführten Inertgasstroms und des aus dem Reaktor entfernten Austrittsgasstroms konstant gehalten wird.
  • Mithin wird eine verbesserte Ausgewogenheit von Sicherheitsanforderungen und der Wirtschaftlichkeit des gesamten Epoxidierungsverfahrens durch die vorliegende Erfindung erreicht.
  • Geeignete Inertgase sind jegliche Gase, welche sich nur wenig in dem für die Epoxidierung verwendeten Lösungsmittel lösen, nicht mit Wasserstoffperoxid und Olefinoxid unter den Epoxidierungsreaktionsbedingungen reagieren und keine explosiven Gemische mit Sauerstoff bilden. Das vorzugsweise verwendete Inertgas umfasst Stickstoff, ein durch Verbrennung einer Methan-Luft-Mischung erhaltenes Inertgas, Wasserdampf, Kohlendioxid oder Mischungen davon.
  • Geeignete Lösungsmittel sind jegliche Lösungsmittel, welche nicht oxidiert werden oder nur wenig durch Wasserstoffperoxid unter den gewählten Reaktionsbedingungen oxidiert werden und sich in Wasser in einer Menge von mehr als 10 Gew.-% lösen. Bevorzugte Lösungsmittel sind jene, die unbegrenzt mit Wasser mischbar sind. Geeignete Lösungsmittel sind Alkohole, wie zum Beispiel Methanol, Ethanol oder tert-Butanol; Glykole, wie zum Beispiel Ethylenglykol, 1,2-Propandiol oder 1,3-Propandiol; cyclische Ether, wie zum Beispiel Tetrahydrofuran, Dioxan oder Propenoxid; Glykolether, wie zum Beispiel Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonobutylether oder Propylenglykolmonomethylether und -ketone, wie zum Beispiel Aceton oder 2-Butanon. Methanol wird besonders bevorzugt als Lösungsmittel verwendet. Die Absorption wird bei einem Gesamtdruck im Bereich von 1 bis 25 Bar, vorzugsweise bei demselben Druck wie die Epoxidierungsreaktion durchgeführt, bei welcher das Sauerstoff enthaltende Austrittsgas erhalten wird. Die Absorption kann bei Temperaturen zwischen dem Schmelzpunkt des Lösungsmittels und 100°C, vorzugsweise im Bereich von 0 bis 60°C, durchgeführt werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Austrittsgasstrom im Gegenstrom zu dem Lösungsmittel geleitet. Eine Absorptionseinheit, welche für diese Ausführungsform geeignet ist, ist insbesondere eine Kolonne mit einer inerten Packung oder mit Einbauten, in welcher der u.a. mit Olefin, Olefinoxid und dem Inertgas beladene Austrittsgasstrom in den Sumpf der Kolonne eingeleitet wird, das Lösungsmittel am Kopf der Kolonne zugeführt wird, der Austrittsgasstrom am Kopf der Kolonne ausgeschleust wird und der mit Olefin und Olefinoxid beladene Lösungsmittelstrom vom Sumpf der Kolonne abgezogen wird.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in der Absorptionseinheit die Gasphase in einer kontinuierlichen Flüssigphase des Lösungsmittels dispergiert.
  • Der Vorteil der genannten Ausführungsform ist, dass, wenn die entzündbare Komponenten und Sauerstoff umfassende Gasphase in einer kontinuierlichen Flüssigphase des Lösungsmittels während der Absorption dispergiert wird, selbst wenn infolge der Erschöpfung entzündbarer Komponenten aus der Gasphase die Sauerstoffkonzentration in der Gasphase über die Explosionsgrenze hinaus ansteigt, die Gasphase immer noch nicht innerhalb der Absorptionseinheit entzündet werden kann, weil die Gasphase in der kontinuierlichen Flüssigphase des Lösungsmittels fein dispergiert wird. Folglich kann die Menge des dem Reaktor zugeführten Inertgases verringert werden, und die Kontrolle der Sauerstoffkonzentration ist nur in dem Maße notwendig, dass der Austrittsgasstrom nicht zu einer zündfähigen Zusammensetzung vor dem Eintritt in die Absorptionseinheit werden kann. Dadurch wir die Sicherheit des Verfahrens sichergestellt, da die Gasphase, obwohl der Sauerstoffgehalt über der Explosionsgrenze liegen kann, nicht entzündet werden kann.
  • Auf diese Weise ist das Absorptionsverfahren sehr effizient, weil die Gasphase weniger Inertgas enthält. Folglich können die Dimensionen der Absorptionseinheit weiter verringert werden, wodurch Investitionskosten eingespart werden, und es kann ein verringertes Volumen des Absorptionsfluids, d. h. des Lösungsmittels, verwendet werden, mit der Wirkung, dass die Menge an Lösungsmittel, das in den Aufarbeitungsstufen zurück geführt oder verarbeitet wird, beträchtlich verringert werden kann, wodurch die Gesamtwirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben die in der kontinuierlichen Phase des Absorptionslösungsmittels dispergierten Gasblasen einen Durchmesser von 10 Millimeter oder weniger, vorzugsweise 2-10 Millimeter, am meisten bevorzugt von höchstens 5 Millimeter.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Gasstrom in die Absorptionseinheit in einem unteren Abschnitt der Absorptionseinheit eingespeist, und die flüssige Lösungsmittelphase tritt in die Absorptionseinheit an einem Ort oberhalb der Stelle ein, an der der Gasstrom in die Absorptionseinheit eintritt, und die flüssige Lösungsmittelphase verlässt die Absorptionseinheit an einer Stelle unterhalb des Eintritts des Gasstroms in die Absorptionseinheit. Dadurch wird erreicht, dass der Gasstrom und das Lösungsmittel im Gegenstrom durch die Absorptionseinheit strömen. Vorzugsweise wird die Absorptionseinheit als Blasensäule betrieben.
  • Die Strömungsrate der dispergierten Gasphase und der kontinuierlichen flüssigen Lösungsmittelphase kann innerhalb weiter Bereiche variiert werden, solange die Voraussetzung, dass die Flüssigphase kontinuierlich ist und die Gasphase dispergiert ist, aufrechterhalten wird. Die Strömungsrate pro Querschnitt für die Gasphase ist vorzugsweise 10-100 m3/m2h, stärker bevorzugt 20-60 m3/m2h, und die Strömungsrate pro Querschnitt für die Flüssigphase ist vorzugsweise 50-200 m3/m2h, stärker bevorzugt 100-150 m3/m2h.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Austrittsgasstrom der Absorptionseinheit mit einem System von Ringdüsen zugeführt, um die Gasphase in der kontinuierlichen Flüssigphase fein zu dispergieren. Die Dimensionen der Absorptionseinheit sowie die Strömungsbedingungen der Gasphase und der kontinuierlichen Lösungsmittelphase sind so gewählt, dass in der kontinuierlichen Flüssigphase dispergieree Gasblasen mit einem Durchmesser von 10 Millimeter oder weniger, vorzugsweise 2-10 Millimeter, stärker bevorzugt von höchstens 5 Millimeter erhalten werden. Mehrere Maßnahmen können einzeln oder in Kombination getroffen werden, um die oben definierte Blasengröße zu regulieren. Zum Beispiel kann der Querschnitt der Austrittsöffnungen der Ringdüsen innerhalb eines Bereichs von 0,2-2 mm gewählt werden, und/oder es können Siebböden innerhalb der Absorptionseinheit in einem definierten Abstand mit einem Austrittsöffnungsquerschnitt von 0,2-2 mm angeordnet werden, und/oder die Strömungsrate der Flüssigphase und der Gasphase werden wie oben definiert angepasst. Wenn Siebböden verwendet werden, wird das Verhältnis des freien Querschnitts der Siebböden zu dem Querschnitt der Absorptionseinheit vorzugsweise so eingestellt, um eine Strömungsrate der Gasphase durch die perforierten Platten on 0,5-2 m/s sicherzustellen.
  • Die Absorptionseinheit, die in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, kann Mittel zum Wärmeaustausch und/oder Mittel zum Dispergieren von Gas umfassen. Mittel zum Wärmeaustausch können nützlich sein, um die Temperatur in der Absorptionseinheit zu regeln, insbesondere um die Absorptionswärme abzuführen. Mittel zum Dispergieren von Gas können zur Verbesserung der Gasdispersion und des Massentransfers zwischen der Gasphase und der kontinuierlichen Lösungsmittelphase vorhanden sein. Vorzugsweise werden Siebböden und besonders bevorzugt Siebböden mit Ablaufstutzen als Mittel zur Dispergierung von Gas verwendet.
  • Aus Sicherheitsgründen kann es bei dieser Ausführungsform bevorzugt sein, Inertgas in den Headspace bzw. Kopfraum über dem Flüssigkeitsniveau innerhalb der Absorptionseinheit zuzuführen. Dadurch wird der die flüssige Lösungsmittelphase verlassende Gasstrom in dem Maße verdünnt, dass die Sauerstoffkonzentration unterhalb der Explosionsgrenze liegt. Da die Gasphase nach dem Verlassen der flüssigen Lösungsmittelphase nicht mehr fein dispergiert ist, wird das Gasgemisch zündfähig für den Fall, dass die Sauerstoffkonzentration infolge der Erschöpfung brennbarer Komponenten während der Absorption oberhalb der Explosionsgrenze liegt. Hier kann dasselbe Inertgas verwendet werden wie es dem Reaktor zugeführt wurde.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird das Volumen des Headspace in der Absorptionseinheit über dem Flüssigkeitsniveau durch Verdrängungskörper verringert und die Absorptionseinheit wird mit einer Druckentspannung-Vorrichtung und einer Flammbarriere in der Gasaustrittsleitung ausgerüstet. In diesem Fall kann die Menge des in den Headspace eingeleiteten Inertgases wesentlich verringert werden, unter Sicherstellung einer ausreichenden Sicherheit für das Absorptionsverfahren.
  • Der mit Olefin und Olefinoxid beladene Lösungsmittelstrom, der aus der Absorptionseinheit zurückgewonnen wird, wird entweder in die Reaktionsstufe zurückgeführt oder wird in eine Aufarbeitungsstufe stromabwärts von der Reaktionsstufe geleitet. Vorzugsweise wird der flüssige Produktstrom von der Reaktionsstufe aufgearbeitet, und das so erhaltene rückgewonnene Lösungsmittel wird zum Teil in die Absorptionseinheit und zum Teil in die Reaktionsstufe zurückgeführt.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung ist für die Epoxidierung von Olefinen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen geeignet. Die Epoxidierung von Propen unter Erhalt von Propenoxid ist am stärksten bevorzugt.
  • Kristalline, Titan-haltige Zeolithe der Zusammensetzung (TiO2)x(SiO2)1-x, worin x 0,001 bis 0,05 ist, und mit einer kristallinen MFI- oder MEL-Struktur, die als Titansilikalit-1 und Titansilikalit-2 bekannt sind, eignen sich als Katalysatoren für das Epoxidierungsverfahren gemäß der Erfindung. Solche Katalysatoren können zum Beispiel nach dem in der US-A 4 410 501 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Der Titansilikalit-Katalysator kann als Pulver oder als geformter Katalysator in der Form von Granulaten, Extrudaten oder Formkörpern eingesetzt werden. Für das Formungsverfahren kann der Katalysator 1 bis 99% eines Bindemittels oder Trägermaterials enthalten, wobei alle Bindemittel und Trägermaterialien geeignet sind, die nicht mit Wasserstoffperoxid oder mit dem Epoxid unter den für die Epoxidierung angewandten Reaktionsbedingungen reagieren. Granulate entsprechend der EP-A 893 158 werden bevorzugt als Suspensionskatalysatoren verwendet. Extrudate mit einem Durchmesser von 1 bis 5 mm werden bevorzugt als Festbettkatalysatoren verwendet.
  • Das Wasserstoffperoxid wird in dem Verfahren gemäß der Erfindung in der Form einer wässrigen Lösung mit einem Wasserstoffgehalt von 1 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-%, und besonders bevorzugt 30 bis 50 Gew.-% verwendet. Das Wasserstoffperoxid kann in der Form der kommerziell verfügbaren stabilisierten Lösungen verwendet werden. Ebenfalls geeignet sind nicht stabilisierte wässrige Wasserstoffperoxidlösungen, wie sie in dem Anthrachinon-Verfahren für die Herstellung von Wasserstoffperoxid erhalten werden. Alternativ können Wasserstoffperoxidlösungen in Alkoholen, vorzugsweise in Methanol, verwendet werden. Diese alkoholischen Lösungen können durch die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators und des Alkohols hergestellt werden.
  • Die Epoxidierung von Olefinen, vorzugsweise von Propen, wird bei einer Temperatur von –10° bis 100°C, vorzugs weise bei 20 bis 70°C durchgeführt. Das Olefin wird vorzugsweise im Überschuss im Verhältnis zu dem Wasserstoffperoxid eingesetzt, um einen signifikanten Verbrauch von Wasserstoffperoxid zu erreichen, wobei das molare Verhältnis von Olefin, vorzugsweise Propen, zu Wasserstoffperoxid vorzugsweise im Bereich von 1,1 bis 10 gewählt wird. Wenn ein Lösungsmittel zugegeben wird, wird die Menge an Lösungsmittel vorzugsweise so gewählt, dass nur eine Flüssigphase in der Reaktionsmischung vorliegt. Das Lösungsmittel wird vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 0,5 bis 20 bezüglich der Menge der verwendeten Wasserstoffperoxidlösung zugegeben. Die Menge des eingesetzten Katalysators kann innerhalb breiter Grenzen variiert werden und ist vorzugsweise so gewählt, dass ein Wasserstoffperoxid-Verbrauch von mehr als 90%, vorzugsweise mehr als 95 %, innerhalb von 1 Minute bis 5 Stunden unter den angewandten Reaktionsbedingungen erzielt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird Propen verwendet, welches zwischen 0 % und 15% Propan enthalten kann. Propen kann als Flüssigkeit sowie in Gasform in das Reaktionssystem eingeleitet werden. Die Menge an Propen, die eingeleitet wird, ist so gewählt, dass unter den Reaktionsbedingungen in den Reaktoren eine Gasphase gebildet wird, die vorwiegend aus Propen besteht, und sodass aus dem ersten Reaktor des Reaktionssystems ein Abgas entfernt werden kann, dessen Sauerstoffgehalt außerhalb der Explosionsgrenzen für die Propylen-Sauerstoff-Mischungen liegt.
  • Der Druck in dem Reaktor ist vorzugsweise von Atmosphärendruck bis 50 Bar. Im Falle der Epoxidierung von Propen ist der Druck in dem Reaktionssystem vorzugsweise zwischen 50% und 100% des Drucks von gesättigtem Dampf von Propylen bei der Reaktionstemperatur gewählt.
  • Die Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform gemäß 1 erläutert.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezug nehmend auf die 1 werden Propen 1, Inertgas 2, Wasserstoffperoxid 3 und Methanol 4 kontinuierlich in den Epoxidierungsreaktor I, welcher einen Epoxidierungskatalysator enthält, eingeleitet. Eine flüssige Reaktionsmischung wird kontinuierlich als Produktstrom 6 aus dem Reaktor I entfernt und wird in die nachfolgenden Aufarbeitungsstufen geleitet, die nicht in 1 gezeigt sind. Weiterhin wird ein Austrittsgasstrom 5 kontinuierlich aus dem Reaktor I entfernt und in eine Kondensationseinheit II eingeleitet, wo die kondensierbaren Komponenten des Austrittsgasstroms 5 teilweise kondensiert werden. Die resultierende Zweiphasen-Mischung wird in einen Phasenseparator III geleitet, in welchem die Flüssigphase 7, welche die kondensierten Komponenten des Austrittsgasstroms 5 umfasst, von der Gasphase 8 getrennt wird. Die Flüssigphase 7 wird zu dem Reaktor I zurückgeführt, und die Gasphase 8 wird in die Absorptionseinheit IV eingeleitet. Die Gasphase 8 wird im Gegenstrom durch die Absorptionseinheit IV zu einem Methanolstrom 9 geleitet. Ein Gasstrom 10, welcher im Wesentlichen frei von jeglichen wertvollen Produkten ist, wird aus der Absorptionseinheit IV entfernt, und eine mit Propenoxid und Propen beladene Lösungsmittelphase 11 wird zu dem Reaktor I zurückgeführt.

Claims (20)

  1. Verfahren zur katalytischen Epoxidierung von Olefinen in wenigstens einer Reaktionsstufe, umfassend: (a) Umsetzen des Olefins mit Wasserstoffperoxid in einem organischen, wassermischbaren Lösungsmittel in Gegenwart eines Titansilikalit-Katalysators in einem Reaktor während kontinuierlichem Zuführen eines Inertgasstroms in den Reaktor, (b) kontinuierliches Entfernen eines Austrittsgasstroms, der Olefinoxid, nicht umgesetztes Olefin, Sauerstoff und Inertgas enthält, aus dem Reaktor, (c) in Kontakt bringen des Austrittsgasstroms in einer Absorptionseinheit mit demselben Lösungsmittel, das in der Reaktionsstufe verwendet wird, (d) Entfernen eines Lösungsmittelstroms, der mit Olefin und Olefinoxid beladen ist, aus der Absorptionseinheit und (e) Ausschleusen eines Gasstroms, der Sauerstoff und das Inertgas enthält, aus der Absorptionseinheit.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass kein Inertgas zusätzlich der Absorptionseinheit zugeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an zugeführtem Inertgas als eine Funktion der Menge und der Zusammensetzung des Austrittsgasstroms, der die Reaktionsstufe verlässt, so gewählt wird, dass der Austrittsgasstrom nicht mehr eine zündfähige Zusammensetzung hat und dass nicht mehr als 5%, bevorzugt nicht mehr als 2% der Gesamtmenge an Propenoxid, das im Reaktor erzeugt wird, mit dem Austrittsgasstrom entfernt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas ausgewählt ist aus einem Gas, das sich in dem zur Epoxidierung verwendeten Lösungsmittel nur wenig löst, nicht mit Wasserstoffperoxid und Olefinoxid unter den Reaktionsbedingungen der Epoxidierung reagiert und mit Sauerstoff keine explosiven Mischungen bildet, bevorzugt aus Stickstoff, einem durch Verbrennung einer Methan-Luft-Mischung erhaltenen Inertgas, Wasserdampf, Kohlendioxid oder Mischungen davon.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inertgasstrom in der Nähe des Reaktoreingangs zugeführt wird und der Austrittsgasstrom in der Nähe des Reaktorausgangs entfernt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Reaktor um einen Rieselbettreaktor handelt und das Inertgas oberhalb des Rieselbetts dem Reaktor zugeführt und der Austrittsgasstrom unterhalb des Rieselbetts entfernt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Austrittsgasstrom ein Teil des Olefinoxids, des nicht umgesetzten Olefins und des Lösungsmittels durch Partialkondensation entfernt wird, bevor der Austrittsgasstroms der Absorptionseinheit zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionseinheit eine Kolonne mit einer inerten Packung oder mit Einbauten ist und die Gasströme im Sumpf der Kolonne eingeleitet werden, das Lösungsmittel am Kopf der Kolonne als Lösungsmittelstrom zugeführt wird, der Austrittsgasstrom am Kopf der Kolonne ausgeschleust wird und der mit Olefin und Olefinoxid beladene Lösungsmittelstrom vom Sumpf der Kolonne abgezogen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasphase während der Absorption in einer kontinuierlichen Flüssigphase des Lösungsmittels dispergiert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in der kontinuierlichen Phase dispergierten Gasblasen einen Durchmesser von 10 mm oder weniger, bevorzugt von höchstens 5 mm, aufweisen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom einer Absorptionseinheit in einem unteren Abschnitt der Absorptionseinheit zugeführt wird und die flüssige Lösungsmittelphase in die Absorptionseinheit an einem Ort oberhalb der Stelle eintritt, an der der Gasstrom eintritt, wobei der Gasstrom und das Lösungsmittel im Gegenstrom durch die Absorptionseinheit strömen und die flüssige Lösungsmittelphase die Absorptionseinheit an einer Stelle unterhalb des Eintritts des Gasstroms in die Absorptionseinheit verlässt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionseinheit als eine Blasensäule betrieben wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom durch ein System von Ringdüsen der Absorptionseinheit zugeführt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsbedingungen innerhalb der Absorptionseinheit so gewählt sind, dass in der kontinuierlichen Flüssigphase dispergierte Gasblasen mit einem Durchmesser von 10 mm oder weniger, bevorzugt von höchstens 5 mm, erhalten werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionseinheit Mittel zum Wärmeaustausch und/oder Mittel zum Dispergieren von Gas umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Siebböden innerhalb der Absorptionseinheit angeordnet sind.
  17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Olefin und Olefinoxid beladene Lösungsmittelstrom entweder in die Reaktionsstufe zurückgeführt wird oder einem der Reaktionsstufe nachgeordneten Aufarbeitungsschritt zugeführt wird.
  18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Produktstrom aus der Reaktionsstufe aufgearbeitet wird und das so erhaltene zurückgewonnene Lösungsmittel zum Teil in die Absorptionseinheit und zum Teil in die Reaktionsstufe zurückgeführt wird.
  19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Olefin ein Olefin mit 2-6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt Propen, ist.
  20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel ausgewählt ist aus Alkoholen, Glykolen, cyclischen Ethern, Glykolethern und Ketonen und bevorzugt Methanol ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7223876B2 (en) 2004-04-21 2007-05-29 Basf Aktiengesellschaft Method of separating an olefin from a gas stream
JP5491030B2 (ja) * 2005-10-25 2014-05-14 ユニバーシティ・オブ・カンザス オレフィンのエポキシドへの選択的な酸化のための方法
US8080677B2 (en) 2005-10-25 2011-12-20 University Of Kansas Process for selective oxidation of olefins to epoxides
CN105330618A (zh) * 2015-11-24 2016-02-17 扬州大学 一种利用滴流床反应器生产环氧丙烷的方法
CN108473453B (zh) * 2016-01-19 2020-08-04 赢创运营有限公司 烯烃的环氧化方法
RU2766954C2 (ru) 2017-04-24 2022-03-16 Басф Се Извлечение пропена посредством очистки в скруббере со смесью растворитель/вода

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5468885A (en) * 1993-12-20 1995-11-21 Arco Chemical Technology, L.P. Epoxidizer oxygen recovery
DE19944839A1 (de) * 1999-09-18 2001-03-22 Degussa Verfahren zur Herstellung von Epoxiden aus Olefinen
EP1122246A1 (de) * 2000-02-07 2001-08-08 Degussa AG Verfahren zur Epoxidierung von Olefinen
EP1270062A1 (de) * 2001-06-18 2003-01-02 Degussa AG Verfahren zur Wiedergewinnung von brennbaren Bestandteilen aus einem Gasstrom

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