EP1318989A1 - Method for producing an epoxide - Google Patents

Method for producing an epoxide

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Publication number
EP1318989A1
EP1318989A1 EP01978346A EP01978346A EP1318989A1 EP 1318989 A1 EP1318989 A1 EP 1318989A1 EP 01978346 A EP01978346 A EP 01978346A EP 01978346 A EP01978346 A EP 01978346A EP 1318989 A1 EP1318989 A1 EP 1318989A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
catalyst
reaction
acid
hydroperoxide
alkene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01978346A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joaquim Henrique Teles
Alwin Rehfinger
Ulrich Müller
Anne Berg
Peter Rudolf
Wolfgang Harder
Norbert Rieber
Peter Bassler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1318989A1 publication Critical patent/EP1318989A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/48Liquid treating or treating in liquid phase, e.g. dissolved or suspended
    • B01J38/60Liquid treating or treating in liquid phase, e.g. dissolved or suspended using acids
    • B01J38/62Liquid treating or treating in liquid phase, e.g. dissolved or suspended using acids organic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/89Silicates, aluminosilicates or borosilicates of titanium, zirconium or hafnium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/90Regeneration or reactivation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00Preparation of oxiranes
    • C07D301/02Synthesis of the oxirane ring
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of an epoxide by reacting an alkene with hydroperoxide in the presence of a zeolite catalyst, the reaction being carried out with alkali metal salt in at least one educt stream.
  • the ner driving is characterized in that the alkali metal salt supply is stopped after a certain time, but the supply of hydroperoxide and alkene is continued.
  • the present invention also relates to an integrated ner process for producing an epoxide in which the zeolite catalyst is regenerated and used again for the reaction.
  • EP-A 0 712 852 discloses that a non-basic salt is used to improve the selectivity of a titanium silicalite catalyst which is used for the epoxidation of olefinic compounds by means of hydrogen peroxide.
  • EP-B 0 230 949 discloses a ner process for the epoxidation of olefinic ner bonds by means of hydrogen peroxide, in which the selectivity of the catalysts used, synthetic zeolites, is improved by adding compounds which adhere to the acid groups before or during the reaction neutralize the catalyst surface.
  • EP-A 0757043 describes a process for the preparation of epoxides from olefins and hydrogen peroxide in the presence of a zeolite containing titanium atoms. then as a catalyst in which neutral or acidic salts are added to the catalyst before or during the reaction.
  • DE-A 199 36 547.4 describes a process in which, in order to influence the pH, the alkali metal salt is added to the reaction medium in which the reaction of alkene with hydroperoxide takes place in the presence of a heterogeneous catalyst, and at the same time the reaction temperature and, if appropriate, the pressure, under to which the reaction is carried out.
  • the present invention therefore relates to a process for the preparation of an epoxide in the presence of a zeolite catalyst in which
  • an alkene is reacted with a hydroperoxide in the presence of the catalyst to give the epoxide, at least one alkali metal salt being fed to the reaction in at least one reactant stream, characterized in that
  • the addition of the at least one alkali metal salt is stopped and hydroperoxide and alkene are fed to the reaction.
  • the hydroperoxide is preferably hydrogen peroxide.
  • a zeolite catalyst which is used, inter alia, for the production of an epoxide starting from hydroperoxide and olefin, can be washed with an acid.
  • WO 98/55228 proposes washing the catalyst with a solvent such as, for example, an acid such as formic acid, acetic acid or propionic acid, before contacting it with an oxygen-containing gas mixture.
  • a solvent such as, for example, an acid such as formic acid, acetic acid or propionic acid
  • this washing process serves to remove valuable product and organic deposits adhering to the catalyst.
  • Another significant difference from the preferred embodiment of the process according to the invention is that WO 98/55228 as acid, which is used for washing is set, not the acid that is formed in the reaction, but rather acid is supplied from the outside in at least one separate step.
  • acids which are formed when the alkene is reacted with a hydroperoxide in the presence of the zeolite catalyst, which preferably comprises at least one titanium zeolite are formic acid and acetic acid.
  • acids can also be formed under the reaction conditions chosen for the epoxidation. For example, if methanol is used as the solvent, formic acid is formed during the reaction. If another alcoholic component is used as a solvent or as a constituent of the solvent, other organic acids can also be formed.
  • Alkali metal salts include, above all, lithium, sodium, potassium and cesium salts.
  • the anions of these salts include, for example, halides such as chloride and bromide, nitrate, sulfate or hydroxide, and the anions of acids containing phosphorus, arsenic, antimony and tin, e.g. Phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate, arsenate and stannate.
  • Other anions such as perchlorate, formate, acetate, hydrogen carbonate or carbonate are also conceivable.
  • Examples include lithium chloride, lithium bromide, sodium bromide, lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium pyrophosphate, potassium hydrogen phosphate, potassium phosphate phosphate and called disodium hydrogen phosphate and diceium hydrogen phosphate.
  • lithium, sodium or potassium carboxylates of carbon acids in particular carboxylic acids with 1 to 10 carbon atoms
  • lithium, sodium or potassium alcoholates of alcohols with 1 to 10 carbon atoms are lithium, sodium or potassium carboxylates of carbon acids.
  • sodium dihydrogen phosphate potassium dihydrogen phosphate, disodium dihydrogen pyrophosphate, potassium and sodium phosphate.
  • Dipotassium hydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, sodium pyrophosphate and sodium acetate are particularly preferably used.
  • step (ii) it is possible to add the alkali metal salt to the reaction in a separate stream.
  • step (ii) the supply of this stream is simply interrupted for conversion.
  • the alkali metal salt is preferably fed to the reaction in solution, an aqueous solvent mixture being particularly preferably used for this purpose.
  • this solvent mixture mainly uses solvents which are also used for the reaction of alkene with hydroperoxide.
  • alkali metal salt together with the hydroperoxide, together with the alkene or with the solvent, ie as a mixture with the solvent, to the reaction by alkali metal salt, optionally dissolved in a, preferably aqueous, solvent mixture, the hydroperoxide stream or is fed to the alkene stream before it is fed to the reaction.
  • Alkali metal salt can also be added to both the alkene and hydroperoxide streams.
  • the alkali metal salt is preferably added to the circulating solvent after it has been separated from the reaction mixture for the preparation of the epoxide, and is thus fed to the reaction.
  • the alkali metal salt is more preferably added to the feed stream, ie the mixture of hydrperoxide, alkene and solvent, in particular a mixture of aqueous hydrogen peroxide, propene and methanol.
  • the alkali metal salt can be fed to the reaction in a mixture with the hydroperoxide, preferably an aqueous hydrogen peroxide solution.
  • the alkali metal salt can be added to one or more of these streams before this or these are fed to the reaction.
  • two or more different alkali metal salts can also be fed to the reaction in one or more streams, preferably as stated above.
  • the term “different alkali metal salts” denotes salts which differ either in terms of the cations or the anions or both the cations and the anions. If two or more alkali metal salt streams are used, these in turn can differ in terms of the solvent or solvent mixture used.
  • the period of time during which alkali metal salt is also added to the reaction in addition to alkene and hydroperoxide can essentially be chosen as desired and can be adapted to the requirements of the reaction.
  • this time period is in the range of less than ten days, preferably less than one day.
  • the proportions between the supplied alkali metal to hydroperoxide or alkene are selected as follows: Alkene to hydroperoxide, especially propene to H 2 O 2 :
  • Alkali metal to hydroperoxide ⁇ 1000, preferably ⁇ 500 and in particular 100-400, in each case ⁇ mol MVmol hydroperoxide, where M * stands for an alkali metal cation.
  • the catalyst is washed for a certain time with a dilute solution of an acid. It is possible to use both those acids which have already formed in the reaction of alkene with hydroperoxide and which were used in (ii) to remove alkali metal from the catalyst. Any other inorganic or organic acid or an acid mixture with a pKa of less than 6 in water is also suitable.
  • acids are, for example, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, inorganic oxo acids such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid , Hydrogen halide (e.g. HC1, HBr) or sulfonic acids (e.g. pTosSO 3 H, CH 3 SO 3 H).
  • the solvent or solvent mixture in which the reaction of alkene and hydroperoxide was carried out is preferably used as the solvent for the acid or acids.
  • Such solvents include
  • Alcohols preferably lower alcohols, more preferably alcohols with less than 6 carbon atoms, such as, for example, methanol, ethanol, propanols,
  • Diols or polyols preferably those with fewer than 6 carbon atoms, Ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-diethoxyethane, 2-methoxyethanol,
  • Esters such as methyl acetate or butyrolactone
  • Amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone,
  • Nitriles such as acetonitrile or mixtures of two or more of the aforementioned compounds.
  • Methanol is particularly preferably used as the solvent in which the reaction of the alkene with hydroperoxide, preferably hydrogen peroxide, is carried out. Accordingly, methanol is also preferably used as a solvent for the acid or the acid mixture with a pKa value of less than 6 in water, with one also improving " the solubility of the acid or acids with a pKa value of less than 6 water or several further solvent components can be added to the methanol, water being mentioned in particular.
  • the present invention therefore also relates to a method as described above, characterized in that
  • the time period during which the catalyst is rinsed with the acid solution is generally in the range from less than ten days, in particular 30 minutes to 4 hours, and can be matched to the time during which the catalyst tor has already been brought into contact with acid during the ongoing reaction according to (ii).
  • the catalyst can be used in powder form as a suspension or packed in a fixed bed. If the catalyst was used in the suspension mode, it is first separated from the reaction solution in one or more separation steps, such as filtration or centrifugation, before rinsing with the acid solution. In the regeneration of the catalyst which was used packed in a fixed bed, washing with the acid solution is preferably carried out in the conversion device itself, the catalyst not having to be removed or installed, so that it is not subject to any additional stress.
  • separation steps such as filtration or centrifugation
  • the alkene can be reacted with hydroperoxide by any suitable method.
  • the epoxy can be produced in a cascade from two or more reactors that are connected in series. Methods are also conceivable in which reactors arranged in parallel are used. Combinations of these methods are also possible. In the event that two or more reactors are connected in series, between the reactors suitable intermediate treatments can also be carried out.
  • suitable intermediate treatments can also be carried out.
  • PCT / EP99 / 05740 and DE-A 100 15 246.5 which are fully incorporated by reference into the context of the present application with regard to reactor arrangement and intermediate treatment.
  • Tube or tube bundle reactors are particularly preferred as reactors.
  • the temperature and pressure of the reaction medium can be changed during the production of the epoxide from alkene and hydroperoxide during the process.
  • the pH value and the temperature of the reaction medium can also be changed.
  • the change in the pH value relates to changes by adding one or more compounds which differ from the alkali metal salts added to the reaction according to the invention in (i). It is also possible to change the pressure at which the reaction takes place in addition to the pH and temperature of the reaction medium.
  • the mixture which results from the production of the epoxide from alkene and hydroperoxide can be worked up in the process according to the invention in accordance with all suitable processes.
  • a mixture which contains methanol, water and unreacted hydrogen peroxide is preferably removed from the reaction mixture after the propene has been reacted separated and this mixture subjected to a separation process, which results in a further mixture containing methanol and methyl formate.
  • the catalyst which has been washed in accordance with (iii) with a solution comprising at least one acid with a pKa in water of less than 6 is then washed with a solvent or a solvent mixture to which no acid is added was rinsed.
  • the present invention also relates to a method as described above, characterized in that
  • the catalyst can be rinsed with a solvent or a solvent mixture to which no acid has been added both before and after rinsing with the solution comprising at least one acid with a pKa in water of less than 6.
  • solvents listed above can be used as solvents, and mixtures of two or more of these solvents can also be used. Methanol, water or mixtures thereof are preferably used for washing.
  • the catalyst is preferably washed with solvent at a temperature in the range from 40 to 200 ° C., optionally under pressure in a range from ⁇ 40 bar.
  • the solvent or the solvent mixture can be separated off from the catalyst by any suitable method. If, in a preferred embodiment, the catalyst is washed in the reaction device, as described above, the solvent is preferably first let out of the reaction device.
  • the solvent or the solvent mixture is preferably removed from one or more inert gases by treatment with one or more streams.
  • the temperatures are preferably in a range from -50 to 250 ° C.
  • Inert gases include nitrogen, carbon dioxide, argon, hydrogen, synthesis gas, methane, ethane and natural gas. Nitrogen is preferably used.
  • the inert gas loaded with solvent is either disposed of thermally or worked up to recover the solvent contained therein.
  • the washing with solvent is carried out under pressure at a temperature above the boiling point of the solvent and, after the solvent has been discharged, the pressure is reduced to such an extent that part of the solvent already evaporates due to the latent heat of the reactor before or during the start of the supply of gas for drying.
  • a gas and a liquid can be used for the jacket-side heat transfer of the conversion device. It is preferred to use a liquid for a temperature range below 150 ° C. and a gas for the temperature range above 150 ° C.
  • the present invention also relates to a method as described above, characterized in that
  • a method which comprises heating a spent catalyst at a temperature less than 400 ° C but higher than 150 ° C in the presence of molecular oxygen for a period of time sufficient to increase the activity of the spent catalyst, such as it is described in EP-A 0 743 094;
  • a method that heating a spent catalyst at a temperature of 150 ° C to 700 ° C in the presence of a gas stream containing at most 5% by volume of molecular oxygen for a period of time sufficient for the activity of the spent Improving catalyst comprises, as described in EP-A 0 790 075;
  • a process for the regeneration of a catalyst which comprises the following stages (A) and (B):
  • step (D) cooling the regenerated catalyst obtained in step (C) in an inert gas stream containing up to 20% by volume of a liquid vapor selected from the group consisting of water, an alcohol, an aldehyde, a ketone, an ether, an acid , an ester, a Nitrile, a hydrocarbon and a mixture of two or more thereof,
  • the catalyst for regeneration could additionally be washed with at least one hydroperoxide solution or with one or more oxidizing acids before or according to the methods described above.
  • the methods described above can also be combined with one another in a suitable manner.
  • the catalyst regenerated in this way can be conditioned, if necessary, for renewed use in the reaction of alkene with hydroperoxide in order to remove the heat of sorption of the solvent or the starting materials in a controlled manner.
  • This is possible using all conceivable methods.
  • small amounts of a solvent are preferably admixed with the inert gas flowing past the catalyst, and the inert gas stream which is solvent vapor is passed through the catalyst bed.
  • the preferred solvent tel used that which is used for the implementation and / or the laundry, as described above. Methanol is very particularly preferred.
  • the solvent content and the volume flow of the inert gas are preferably selected so that no impermissible peak temperature (hot spot) occurs on the catalyst.
  • the temperature increase should preferably not be more than 100 ° C. above the average temperature of the heat exchanger in the jacket space.
  • the catalyst regenerated according to the process of the invention is reused for the reaction of alkene with hydroperoxide.
  • the present invention also relates to an integrated process for the preparation of an epoxide, comprising steps (i), (ii), (ii ⁇ ), (v) and optionally (iv) as described above, characterized in that (vi) the the catalyst resulting from (v) is used to react the alkene with hydroperoxide according to (i).
  • Zeolites are known to be crystalline aluminosilicates with ordered channel and kg structures that have micropores that are preferably smaller than approximately 0.9 nm.
  • the network of such zeolites is made up of SiO 4 - and AlO 4 - Tetrahedra connected by common oxygen bridges.
  • An overview of the known structures can be found, for example, in WM Meier, DH Olson and Ch. Baerlocher, "Atlas of Zeolite Structure Types", Elsevier, 4th edition, London 1996.
  • Zeolites are now also known which contain no aluminum and in which titanium (Ti) is partly substituted for Si (IV) in the silicate lattice. These titanium zeolites, in particular those with a MFI-type crystal structure, and possibilities for their production are described, for example in EP-A 0 311 983 or EP-A 405 978.
  • silicon and titanium such materials can also contain additional elements such as, for example, As aluminum, zirconium, tin, iron, cobalt, nickel, gallium, boron or a small amount of fluorine.
  • the titanium of the zeolite can be partially or completely replaced by vanadium, zirconium, chromium or ⁇ iobium or a mixture of two or more thereof.
  • the molar ratio of titanium and / or vanadium, zirconium, chromium or ⁇ iob to the sum of silicon and titanium and / or vanadium and / or zirconium, and / or chromium and / or ⁇ iobium is generally in the range from 0.01: 1 up to 0.1: 1.
  • Titanium zeolites in particular those with an MFI-type crystal ricture, and possibilities for their production are described, for example, in WO 98/55228, WO 98/03394, WO 98/03395, EP-A 0 311 983 or EP-A 0 405 978 described, the scope of which is fully included in the context of the present application.
  • Titanium zeolites with an MFI structure are known to be identified by a certain pattern in the determination of their X-ray diffraction measurements and additionally by a framework vibration band in the infrared range (TOR.) At about 960 cm “ and are thus different from alkali metal titanates or crystalline and amorphous TiO 2 -Differentiate phases.
  • Zeolites with pentasil-zeolite structure containing titanium, germanium, tellurium, vanadium, chromium, niobium and zirconium in particular the types with X-ray assignment to ABW, ACO, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD, AST, ATN , ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, BEA, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, CFI, CGF, CGS, CHA -, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EPI, ERI, ESN, EUO, FAU, FER, GIS, GME, GOO, HEU, IFR, ISN,
  • Titanium-containing zeolites with the structure of ITQ-4, SSZ-24, TTM-1, UTD-1, CIT-1 or CIT-5 are also conceivable for use in the process according to the invention. Further titanium-containing zeolites are those with the structure of ZSM-48 or ZSM-12.
  • Ti zeolites with an MFI, MEL or MFIvMEL mixed structure are to be regarded as particularly preferred for the process according to the invention.
  • the Ti-containing zeolite catalysts which are generally referred to as “TS-1”, “TS-2”, “TS-3”, and Ti zeolites with an isomorphic structure to ⁇ -zeolite are further preferred to call.
  • the present invention also relates to a process as described above, characterized in that the catalyst is a titanium silicalite having the structure TS-1.
  • the term “alkene”, as used in the context of the present invention, is understood to mean all compounds which have at least one CC double bond.
  • alkenes are mentioned as examples of such organic compounds with at least one C-C double bond:
  • Alkenes containing 2 to 8 carbon atoms are preferably used in the process according to the invention. Ethene, propene and butene are particularly preferred. Propene is particularly preferably reacted.
  • the present invention also relates to a process as described above or an integrated process as described above, characterized in that the alkene is propene.
  • the hydroperoxides used according to the invention can be obtained by all processes known to the person skilled in the art.
  • the anthraquinone process can be used, for example, according to which practically the entire amount of the hydrogen peroxide produced worldwide is produced.
  • This process is based on the catalytic hydrogenation of an anti__rachinon compound to the corresponding anthrahydroquinone compound, subsequent reaction of the same with oxygen to form hydrogen peroxide and subsequent separation of the hydrogen peroxide formed by extraction.
  • the catalytic cycle is closed by renewed hydrogenation of the re-formed anthraquinone compound.
  • At least one salt contained in the hydrogen peroxide solution can be removed from the hydrogen peroxide solution by means of ion exchange by means of a device, is characterized in that the device has at least one non-acidic ion exchange bed with a flow cross-sectional area F and a height H, the height H of the ion exchange bed being less than or equal to 2.5 • F lß and in particular less than or equal to 1.5 • F 1/2 is.
  • non-acidic ion exchanger beds with a cation exchanger and / or anion exchanger can be used within the scope of the present invention.
  • Cation and anion exchangers can also be used as so-called mixed beds within an ion exchange bed.
  • only one type of non-acidic ion exchanger is used. It is further preferred to use a basic ion exchanger, particularly preferably that of a basic anion exchanger and further particularly preferably that of a weakly basic anion exchanger.
  • the present invention also relates to the use of an acid with a pKa value in water of less than 6 for removing alkali metal from a zeolite catalyst.
  • the present invention also relates to a process for the regeneration of a zeolite catalyst which comprises: (a) washing a zeolite catalyst used in a process according to any one of claims 1 to 8 with a solution comprising at least one acid with a pKa value in water of less than 6, the acid being formed in the reaction of alkene and hydroperoxide, (b) washing the catalyst resulting from (a) with methanol and
  • the epoxidation of propylene with hydrogen peroxide was carried out in a tubular jacket provided with a cooling jacket and 45 mm in diameter and 2 m in length, which was treated with approx. 620 g of a fresh epoxidation catalyst (titanium silicalite TS-1 in the form of strands with a diameter of 1.5 mm and alkali metal content ⁇ 200 ppm) was filled.
  • a fresh epoxidation catalyst titanium silicalite TS-1 in the form of strands with a diameter of 1.5 mm and alkali metal content ⁇ 200 ppm
  • the individual starting materials were brought together under pressure (approx. 20 bar) in front of the reactor and passed through the reactor.
  • the temperature of the cooling medium in the jacket space was chosen so that the hydrogen peroxide conversion at the reactor outlet was approximately 90% (the temperature was in the range between 25 and 45 ° C., depending on the degree of deactivation of the catalyst).
  • the reaction was stopped after 300 hours, the catalyst was washed free of propylene oxide with methanol at room temperature and then dried at 40 ° C. in a stream of nitrogen. After removal, the catalyst was analyzed for its potassium content.
  • the potassium concentrations in the dry catalyst were: At the reactor inlet: 1400 ppm by weight
  • the organic carbon content was 1.1% by weight.
  • the removed catalyst was then heated in a muffle furnace with circulating air at 550 ° C. for 2 hours in order to remove the organic deposits by burning off. After burning, the organic carbon content was ⁇ 0.1% by weight.
  • the catalyst (minus about 5 g which was used for the analyzes) was refilled into the reactor and the reaction was continued for a further 300 hours. A slight decrease in catalyst activity was evident from the approximately 2 ° C higher temperature (compared to the first run) that was required to achieve the same hydrogen peroxide conversion. After the second run, the catalyst was washed again, dried and analyzed for potassium. The concentrations were:
  • Example 1 was repeated, but instead of the dipotassium hydrogen phosphate solution, a 1.25% by weight solution of sodium pyrophosphate (Na P 2 O, 2 g / h) was used as the base.
  • the first reaction was also stopped after 300 hours, the catalyst was washed free of propylene oxide at room temperature with methanol and then dried at 40 ° C. in a stream of nitrogen. After removal, the catalyst was analyzed for its sodium content.
  • the sodium concentration in the dry catalyst was:
  • the organic carbon content was 1.3% by weight.
  • the catalyst was used again for 300 hours, again with a slightly lower activity than in the first run , After washing and drying, the catalyst was analyzed for its sodium content.
  • the sodium concentrations in the dry catalyst were:
  • Example 1 Epoxidation with diceium hydrogen phosphate as base (comparative example) Example 1 was repeated, but instead of the dipotassium hydrogen phosphate solution, a 2.5% by weight solution of dicesium hydrogen phosphate (Cs 2 HPO 4 , 3.6 g / h, prepared in solution from Cs CO 3 and phosphoric acid) was used as the base.
  • dicesium hydrogen phosphate Cs 2 HPO 4 , 3.6 g / h, prepared in solution from Cs CO 3 and phosphoric acid
  • the first reaction was also stopped after 300 hours, the catalyst was washed free of propylene oxide at room temperature with methanol and then dried at 40 ° C. in a stream of nitrogen. After removal, the catalyst was analyzed for its cesium content.
  • the cesium concentrations in the dry catalyst were:
  • the organic carbon content was 2.4% by weight. After the regeneration (analogous to Example 1; after burning off, the organic carbon content was ⁇ 0.1% by weight), the catalyst was used again for 300 hours, with a loss of activity compared to the first run being found (for the same turnover was required in the second run at a temperature which was about 3 ° C higher than in the first run). After washing and drying, the catalyst was analyzed for its cesium content. The cesium concentrations in the dry catalyst were.
  • Epoxidation with dipotassium hydrogen phosphate as base (according to the invention)
  • Example 1 The first run of Example 1 was repeated. After the 300 hours, the propylene, hydrogen peroxide and dipotassium hydrogenphosphate feeds were shut off and rinsed with methanol for 1 hour. Then about 2 g / h of formic acid were metered into the running methanol stream. The catalyst was washed with this ⁇ 0.1% by weight solution for 1 hour. The acid metering was then switched off and washed with methanol for a further 1 hour. After the methanol had been discharged, the catalyst was dried in a stream of nitrogen as in Example 1. The potassium levels were as follows:
  • the organic carbon content was 0.9% by weight.
  • the removed catalyst was then heated in a muffle furnace with circulating air at 550 ° C. for 2 hours in order to remove the organic deposits by burning off. After burning, the organic carbon content was ⁇ 0.1% by weight.
  • the catalyst (minus about 5 g which was used for the analyzes) was refilled into the reactor and the reaction was continued for a further 300 hours. There was no decrease in activity compared to the first run.
  • Example 2 Epoxidation with sodium pyrophosphate as base (according to the invention) The first run of Example 2 was repeated. The sodium pyrophosphate dosage was stopped ten hours before the end of the experiment. After the 300 hours, the propylene and hydrogen peroxide feeds were then shut off and rinsed with methanol for 3 hours. After the methanol had been discharged, the catalyst was dried in a stream of nitrogen as in Example 1. The sodium content was as follows:
  • the organic carbon content was 1.3% by weight.
  • the removed catalyst was then heated in a muffle furnace with circulating air at 550 ° C. for 2 hours in order to remove the organic deposits by burning off. After burning, the organic carbon content was ⁇ 0.1% by weight.
  • the catalyst (minus about 5 g which was used for the analyzes) was refilled into the reactor and the reaction was continued for a further 300 hours. There was no decrease in activity compared to the first run.
  • Epoxidation with diceium hydrogen phosphate as base (according to the invention)
  • Example 3 The first run of Example 3 was repeated. After the 300 hours, the propylene, hydrogen peroxide and diceium hydrogenphosphate feeds were shut off and rinsed with methanol for 1 hour. Then about 2 g / h of phosphoric acid were metered into the running methanol stream. The catalyst was washed with this -0.1% by weight solution for 1 hour. The sauce was then Redosing stopped and washed with methanol for 1 hour. After the methanol had been discharged, the catalyst was dried in a stream of nitrogen as in Example 1. The cesium content was as follows:
  • the organic carbon content was 2.0% by weight.
  • the removed catalyst was then heated in a muffle furnace with circulating air at 550 ° C for 2 hours to remove the organic deposits by burning. After burning, the organic carbon content was ⁇ 0.1% by weight.
  • the • Catalyst (g minus about 5 that were used for the analyzes) was re-introduced into the reactor and the reaction further 300 hours, dangerous situations. It was no decrease in activity are observed in comparison with the first run.

Abstract

The invention relates to a method for producing an epoxide in the presence of a zeolite catalyst, whereby (i) an alkene is reacted with a hydroperoxide in the presence of the catalyst in order to obtain the epoxide, and at least one alkali metal salt is supplied to the reaction in at least one educt flow. The inventive method is characterised in that (ii) the supply of the at least one alkali metal salt is cut off during the reaction, and the supply of hydroperoxide and alkene is continued.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Epoxides Process for the preparation of an epoxide
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nerfahren zur Herstellung eines Epoxides durch Umsetzung eines Alkens mit Hydroperoxid in Gegenwart eines Zeolith- Katalysators, wobei der Umsetzung in mindestens einem Eduktstrom Alkalime- tallsalz zugeführt wird. Das Nerfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß nach einer bestimmten Zeit die Alkalimetallsalzzufuhr gestoppt, die Zufuhr von Hydropero- xid und Alken jedoch weitergeführt wird. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein integriertes Nerfahren zur Herstellung eines Epoxides, in dem der Zeolith-Katalysator regeneriert und erneut zur Umsetzung eingesetzt wird.The present invention relates to a process for the preparation of an epoxide by reacting an alkene with hydroperoxide in the presence of a zeolite catalyst, the reaction being carried out with alkali metal salt in at least one educt stream. The ner driving is characterized in that the alkali metal salt supply is stopped after a certain time, but the supply of hydroperoxide and alkene is continued. The present invention also relates to an integrated ner process for producing an epoxide in which the zeolite catalyst is regenerated and used again for the reaction.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß die Zugabe eines Alkaϊimetallsalzes oder mehrerer Alkalimetallsalze zur Umsetzung, bei der aus Alken und Hydroperoxid ein Epoxid hergestellt wird, die Selektivität des Katalysators, in dessen Gegenwart die Umsetzung erfolgt und der mindestens einen Titanzeolithen umfaßt, beeinflußt und zu besseren Selektivitäten im Hinblick auf die Epoxdation führt.It is known from the prior art that the addition of an alkali metal salt or more alkali metal salts for the reaction, in which an epoxide is prepared from alkene and hydroperoxide, influences the selectivity of the catalyst, in the presence of which the reaction takes place and which comprises at least one titanium zeolite, and leads to better selectivities with regard to epoxidation.
In der EP-A 0 712 852 wird offenbart, daß zur Nerbesserung der Selektivität eines Titansilikalit-Katalysators, der zur Epoxidierung von olefinischen Verbindungen mittels Wasserstoffperoxid verwendet wird, ein nicht-basisches Salz eingesetzt wird.EP-A 0 712 852 discloses that a non-basic salt is used to improve the selectivity of a titanium silicalite catalyst which is used for the epoxidation of olefinic compounds by means of hydrogen peroxide.
Die EP-B 0 230 949 offenbart ein Nerfahren zur Epoxidierung von olefinischen Ner- bindungen mittels Wasserstoffperoxid, in dem die verwendeten Katalysatoren, synthetische Zeolithe, in ihrer Selektivität dadurch verbessert werden, daß vor oder während der Reaktion Verbindungen zugegeben werden, die die Säuregruppen an der Katalysatoroberfläche neutralisieren.EP-B 0 230 949 discloses a ner process for the epoxidation of olefinic ner bonds by means of hydrogen peroxide, in which the selectivity of the catalysts used, synthetic zeolites, is improved by adding compounds which adhere to the acid groups before or during the reaction neutralize the catalyst surface.
Die EP-A 0757043 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Epoxiden aus Ole- finen und Wasserstoffperoxid in Gegenwart eines Titan-Atome enthaltenden Zeoü- then als Katalysator, in dem dem Katalysator vor oder während der Reaktion neutral oder sauer reagierende Salze zugesetzt werden.EP-A 0757043 describes a process for the preparation of epoxides from olefins and hydrogen peroxide in the presence of a zeolite containing titanium atoms. then as a catalyst in which neutral or acidic salts are added to the catalyst before or during the reaction.
Die DE-A 199 36 547.4 beschreibt ein Verfahren, in dem zur Beeinflussung des pH- Wertes dem Reaktionsmedium, in dem die Umsetzung von Alken mit Hydroperoxid in Gegenwart eines heterogenen Katalysators erfolgt, Alkalimetallsalz zugegeben wird und gleichzeitig die Reaktionstemperatur und gegebenenfalls der Druck, unter dem die Reaktion durchgeführt wird, angepaßt wird.DE-A 199 36 547.4 describes a process in which, in order to influence the pH, the alkali metal salt is added to the reaction medium in which the reaction of alkene with hydroperoxide takes place in the presence of a heterogeneous catalyst, and at the same time the reaction temperature and, if appropriate, the pressure, under to which the reaction is carried out.
In Verfahren, in denen ein Epoxid aus einem Alken und einem Hydroperoxid in Gegenwart eines Katalysators, der einen Titanzeolithen umfaßt, hergestellt wird, nimmt in aller Regel die Aktivität und/oder die Selektivität des Katalysators mit fortschreitender Umsetzungsdauer ab. Um den verfahrensökonomischen Vorgaben Rechnung zu tragen, ist es ganz allgemein erwünscht, den Katalysator, nachdem er hinsichtlich Aktivität und/oder Selektivität inakzeptable Werte aufweist, zu regenerieren. Von Katalysatoren, die einen Titanzeolithen umfassen, ist bekannt, daß sie sich durch beispielsweise Abbrennen mit Sauerstoff oder mit Sauerstoff umfassenden Gasgemischen regenerieren lassen, wie dies beispielsweise in der WO 98/55228 beschrieben ist.In processes in which an epoxide is prepared from an alkene and a hydroperoxide in the presence of a catalyst comprising a titanium zeolite, the activity and / or the selectivity of the catalyst generally decreases with the progress of the reaction. In order to take account of the procedural economic requirements, it is generally desirable to regenerate the catalyst after it has unacceptable values in terms of activity and / or selectivity. It is known that catalysts which comprise a titanium zeolite can be regenerated by, for example, burning off with oxygen or gas mixtures comprising oxygen, as is described, for example, in WO 98/55228.
Bei der Kombination der Methoden von Zugabe von Alkalimetallsalz und Abbrennen mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff umfassenden Gasgemisch tritt jedoch der Effekt ein, daß beim __nkonta____bringen des einen Titanzeolithen umfassenden Katalysators mit Alkalimetallsalzen ein Ionenaustausch stattfindet und der Katalysator mit einer gewissen Menge A]___alimetall beladen wird. Beim Regenerieren des so belade- nen Katalysators bilden sich dann aber bei den erforderlichen Temperaturen thermo- dynamisch sehr stabile Alkalimetalltitanate, die hinsichtlich der Epoxidationsreakti- on, für die der regenerierte Katalysator wieder eingesetzt werden soll, die katalyti- sche Aktivität des Katalysators herabsetzen. Ein weiterer Nachteil ist, daß diese Al- kalimetaUtitanatbildung irreversibel ist, so daß bei mehrmaliger Regenerierung des Katalysators eine stete Abnahme der maximalen Aktivität des Katalysators eintritt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein einfaches Verfahren bereitzustellen, das es erlaubt, während der Umsetzung dem Reaktionsmedium Alkalimetallsalz zuzuführen und gleichzeitig die unerwünschte Alkalimetalltitanatbil- dung zu vermeiden.When combining the methods of adding alkali metal salt and burning off with oxygen or a gas mixture comprising oxygen, however, the effect occurs that when the catalyst comprising a titanium zeolite is brought into contact with alkali metal salts, an ion exchange takes place and the catalyst is loaded with a certain amount of A] ___ alimetal. When the catalyst loaded in this way is regenerated, however, at the required temperatures, thermodynamically very stable alkali metal titanates are formed, which reduce the catalytic activity of the catalyst with regard to the epoxidation reaction for which the regenerated catalyst is to be used again. Another disadvantage is that this alkali metal titanate formation is irreversible, so that when the catalyst is regenerated several times, the maximum activity of the catalyst steadily decreases. An object of the present invention was therefore to provide a simple process which makes it possible to add alkali metal salt to the reaction medium during the reaction and at the same time to avoid the undesired formation of alkali metal titanate.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines Epoxides in Gegenwart eines Zeolith-Katalysators, in demThe present invention therefore relates to a process for the preparation of an epoxide in the presence of a zeolite catalyst in which
(i) ein Alken mit einem Hydroperoxid in Gegenwart des Katalysators unter Erhalt des Epoxides umgesetzt wird, wobei mindestens ein Alkalimetallsalz in mindestens einem Eduktstrom der Umsetzung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß(i) an alkene is reacted with a hydroperoxide in the presence of the catalyst to give the epoxide, at least one alkali metal salt being fed to the reaction in at least one reactant stream, characterized in that
(ii) im Laufe der Umsetzung die Zugabe des mindestens einen Alkalimetallsalzes abgebrochen und Hydroperoxid und Alken der Umsetzung weiter zugeführt werden. Vorzugsweise ist das Hydroperoxid Wasserstoffperoxid.(ii) in the course of the reaction, the addition of the at least one alkali metal salt is stopped and hydroperoxide and alkene are fed to the reaction. The hydroperoxide is preferably hydrogen peroxide.
Überraschend wurde gefunden, daß bei der Epoxidationsreaktion mindestens eine Säure gebildet wird und diese Säure, <üe eigentlich als unerwünschtes Nebenprodukt entsteht, dazu verwendet werden kann, das Alkalimetall, mit dem der Katalysator zu einem gewissen Teil beladenen wurde, vom Katalysator zu entfernen.Surprisingly, it was found that at least one acid is formed in the epoxidation reaction and this acid, which actually arises as an undesirable by-product, can be used to remove from the catalyst the alkali metal with which the catalyst has been loaded to a certain extent.
Aus dem Stand der Technik ist zwar bekannt, daß ein Zeolith-Katalysator, der unter anderem zur Herstellung eines Epoxids, ausgehend von Hydroperoxid und Olefin, verwendet wird, mit einer Säure gewaschen werden kann. So wird in der WO 98/55228 vorgeschlagen, den Katalysator vor dem Inkontaktbringen mit einem Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch mit einem Lösungsmittel wie beispielsweise einer Säure wie etwa Ameisensäure, Essigsäure oder Propionsäure zu waschen. Dort wird allerdings explizit beschrieben, daß dieser Waschvorgang dazu dient, am Katalysator anhaftendes Wertprodukt und organische Beläge zu entfernen. Ein weiterer erhebli- eher Unterschied zu der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß in der WO 98/55228 als Säure, die zum Waschen ein- gesetzt wird, nicht diejenige Säure eingesetzt wird, die bei der Reaktion entsteht, sondern vielmehr Säure in mindestens einem separaten Schritt von außen zugeführt wird.It is known from the prior art that a zeolite catalyst, which is used, inter alia, for the production of an epoxide starting from hydroperoxide and olefin, can be washed with an acid. For example, WO 98/55228 proposes washing the catalyst with a solvent such as, for example, an acid such as formic acid, acetic acid or propionic acid, before contacting it with an oxygen-containing gas mixture. There, however, it is explicitly described that this washing process serves to remove valuable product and organic deposits adhering to the catalyst. Another significant difference from the preferred embodiment of the process according to the invention is that WO 98/55228 as acid, which is used for washing is set, not the acid that is formed in the reaction, but rather acid is supplied from the outside in at least one separate step.
Als Säuren, die bei der Umsetzung des Alkens mit einem Hydroperoxid in Gegenwart des Zeolith-Katalysators, der vorzugsweise mindestens einen Titanzeolithen umfaßt, gebildet werden, sind beispielsweise Ameisensäure und Essigsäure zu nennen.Examples of acids which are formed when the alkene is reacted with a hydroperoxide in the presence of the zeolite catalyst, which preferably comprises at least one titanium zeolite, are formic acid and acetic acid.
In Abhängigkeit vom zur Umsetzung verwendeten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch können unter den bei der Epoxidierung gewählten Reaktionsbe- diongungen ebenfalls Säuren gebildet werden. Wird beispielsweise Methanol als Lösungsmittel eingesetzt, so wird beispielsweise Ameisensäure während der Umsetzung gebildet. Wird eine andere alkoholische Komponente als Lösungsmittel oder als Bestandteil des Lösungsmittels eingesetzt, so können auch noch andere organische Säuren gebildet werden.Depending on the solvent or solvent mixture used for the reaction, acids can also be formed under the reaction conditions chosen for the epoxidation. For example, if methanol is used as the solvent, formic acid is formed during the reaction. If another alcoholic component is used as a solvent or as a constituent of the solvent, other organic acids can also be formed.
Als Alkalimetallsalze sind vor allem Lithium-, Natrium-, Kalium- und Cäsiumsalze zu nennen. Die Anionen dieser Salze umfassen beispielsweise Halogenide wie bei- spielsweise Chlorid und Bromid, Nitrat, Sulfat oder Hydroxid sowie die Anionen von Phosphor, Arsen, Antimon und Zinn enthaltenden Säuren wie z.B. Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat, Arsenat und Stannat. Auch andere Anionen wie beispielsweise Perchlorat, Formiat, Acetat, Hydrogencarbonat oder Carbo- nat sind denkbar.Alkali metal salts include, above all, lithium, sodium, potassium and cesium salts. The anions of these salts include, for example, halides such as chloride and bromide, nitrate, sulfate or hydroxide, and the anions of acids containing phosphorus, arsenic, antimony and tin, e.g. Phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate, arsenate and stannate. Other anions such as perchlorate, formate, acetate, hydrogen carbonate or carbonate are also conceivable.
Als Beispiele seien unter anderem Lithiumchlorid, Lithiumbromid, Natriumbromid, LitMumnitrat, Natriumnitrat, KaHumnitrat, Lithiumsulfat, Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbo- nat, Kaliumcarbonat, Lithiumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Natriumpyro- phosphat, Kaliumpyrophosphat, Lithiumhydrogencarbonat, Dikaliumhydrogenphos- phat und Dinatriumhydrogenphosphat und Dicäsiumhydrogenphosphat genannt. Ebenfalls zu nennen sind Lithium-, Natrium- oder Kalium-Carboxylate von Carbon- säuren, insbesondere von Carbonsäuren mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, sowie Lithium-, Natrium- oder Kalium-Alkoholate von Alkoholen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Weitere Beispiele sind unter anderem Natriumdihydrogenphosphat, Kali- umdihydrogenphosphat, Dinatriumdihydrogenpyrophosphat, Kalium- und Natri- umphosphat. Besonders bevorzugt werden Dikaliumhydrogenphosphat, Dinatrium- hydrogenphosphat, Natriumpyrophosphat und Natriumacetat eingesetzt.Examples include lithium chloride, lithium bromide, sodium bromide, lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium pyrophosphate, potassium hydrogen phosphate, potassium phosphate phosphate and called disodium hydrogen phosphate and diceium hydrogen phosphate. Also to be mentioned are lithium, sodium or potassium carboxylates of carbon acids, in particular carboxylic acids with 1 to 10 carbon atoms, and lithium, sodium or potassium alcoholates of alcohols with 1 to 10 carbon atoms. Other examples include sodium dihydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, disodium dihydrogen pyrophosphate, potassium and sodium phosphate. Dipotassium hydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, sodium pyrophosphate and sodium acetate are particularly preferably used.
Prinzipiell sind sämtliche Methoden, wie Alkalimetallsalz der Reaktion zugeführt wird, denkbar, solange gewährleistet ist, daß die Zufuhr des Alkalimetallsalzes gestoppt und Alken und Hydroperoxid weiter der Reaktion zugeführt werden.In principle, all methods of how the alkali metal salt is fed into the reaction are conceivable as long as it is ensured that the feed of the alkali metal salt is stopped and alkene and hydroperoxide are further fed to the reaction.
Generell ist es möglich, das Alkalimetallsalz in einem separaten Strom der Reaktion zuzuführen. Um Schritt (ii) zu realisieren, wird die Zuführung dieses Stroms zur Umsetzung einfach unterbrochen. Bevorzugt wird das Alkalimetallsalz in Lösung der Reaktion zugeführt, wobei dazu besonders bevorzugt ein wäßriges Lö- sungsmittelgemisch verwendet wird. In diesem Lösungsmittelgemisch werden neben Wasser vor allem solche Lösungsmittel eingesetzt, die auch zur Umsetzung von Alken mit Hydroperoxid eingesetzt werden.In general, it is possible to add the alkali metal salt to the reaction in a separate stream. To implement step (ii), the supply of this stream is simply interrupted for conversion. The alkali metal salt is preferably fed to the reaction in solution, an aqueous solvent mixture being particularly preferably used for this purpose. In addition to water, this solvent mixture mainly uses solvents which are also used for the reaction of alkene with hydroperoxide.
Ebenso ist es auch möglich, das Alkalimetallsalz zusammen mit dem Hydroper- oxid, zusammen mit dem Alken oder mit dem Lösungsmittel, d.h. als Gemisch mit dem Lösungsmitttel, der Reaktion zuzuführen, indem Alkalimetallsalz, gegebenenfalls gelöst in einem, bevorzugt wäßrigen, Lösungsmittelgemisch, dem Hydroperoxidstrom oder dem Alkenstrom zugeführt wird, bevor diese der Umsetzung zugeführt werden. Ebenso kann Alkalimetallsalz sowohl dem Alken- als auch dem Hydroperoxidstrom zugeführt werden. Vorzugsweise wird das Alkalimetallsalz dem sich in Umlauf befindlichen Lösungsmittel nach dessen Abtrennung vom Umsetzungsgemisch der Herstellung des Epoxids zugesetzt, und so der Umsetzung zugeführt. Weiter bevorzugt wird das Alkalimetallsalz dem Eduktstrom, d.h. dem Gemisch aus Hydrperoxid, Alken und Lösungsmittel, insbesondere einem Gemisch aus wäßrigem Wasserstoffperoxid, Propen und Methanol zugesetzt. Alternativ kann das Alkalimetallsalz im Gemisch mit dem Hydroperoxid, vorzugsweise einer wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung, der Umsetzung zugeführt werden.It is also possible to feed the alkali metal salt together with the hydroperoxide, together with the alkene or with the solvent, ie as a mixture with the solvent, to the reaction by alkali metal salt, optionally dissolved in a, preferably aqueous, solvent mixture, the hydroperoxide stream or is fed to the alkene stream before it is fed to the reaction. Alkali metal salt can also be added to both the alkene and hydroperoxide streams. The alkali metal salt is preferably added to the circulating solvent after it has been separated from the reaction mixture for the preparation of the epoxide, and is thus fed to the reaction. The alkali metal salt is more preferably added to the feed stream, ie the mixture of hydrperoxide, alkene and solvent, in particular a mixture of aqueous hydrogen peroxide, propene and methanol. Alternatively, the alkali metal salt can be fed to the reaction in a mixture with the hydroperoxide, preferably an aqueous hydrogen peroxide solution.
Werden zwei oder mehr unterschiedliche Alkene in zwei oder mehr Eduktströmen der Umsetzung zugeführt, was vom erfindungsgemäßen Verfahren mit umfaßt ist, so kann das Alkalimetallsalz einem oder auch mehreren dieser Ströme zugesetzt werden, bevor dieser oder diese der Umsetzung zugeführt werden.If two or more different alkenes are fed into the reaction in two or more feed streams, which is also encompassed by the process according to the invention, the alkali metal salt can be added to one or more of these streams before this or these are fed to the reaction.
Ebenso können auch zwei oder mehr verschiedene Alkalimetallsalze in einem oder auch mehreren Strömen, vorzugsweise wie vorstehend ausgeführt, der Umsetzung zugeführt werden. Der Begriff „verschiedene Alkalimetallsalze" bezeich- net Salze, die sich entweder hinsichtlich der Kationen oder der Anionen oder sowohl der Kationen als auch der Anionen unterscheiden. Werden zwei oder mehr Alkalimetallsalzströme eingesetzt, so können sich diese wiederum hinsichtlich des verwendeten Lösungsmittels oder Lösungsmittelsgemisches unterschieden.Likewise, two or more different alkali metal salts can also be fed to the reaction in one or more streams, preferably as stated above. The term “different alkali metal salts” denotes salts which differ either in terms of the cations or the anions or both the cations and the anions. If two or more alkali metal salt streams are used, these in turn can differ in terms of the solvent or solvent mixture used.
Die Zeitspanne, während der zusätzlich zu Alken und Hydroperoxid auch Alkalimetallsalz der Umsetzung zugeführt wird, kann im wesentlich beliebig gewählt werden und den Erfordernissen der Reaktionsführung angepaßt werden.The period of time during which alkali metal salt is also added to the reaction in addition to alkene and hydroperoxide can essentially be chosen as desired and can be adapted to the requirements of the reaction.
Gleiches gilt für die Zeitspanne, während das Alken und Hydroperoxid ohne Zu- fuhr von Alkalimetallsalz umgesetzt werden. Im allgemeinen liegt diese Zeitspanne im Bereich von weniger als zehn Tagen, bevorzugt weniger als ein Tag.The same applies to the period of time during which the alkene and hydroperoxide are reacted without the addition of alkali metal salt. Generally, this time period is in the range of less than ten days, preferably less than one day.
Die Mengenverhältnisse zwischen zugeführtem Alkalimetall zu Hydroperoxid oder Alken werden wie folgt gewählt: Alken zu Hydroperoxid, insbesondere Propen zu H2O2:The proportions between the supplied alkali metal to hydroperoxide or alkene are selected as follows: Alkene to hydroperoxide, especially propene to H 2 O 2 :
0,8 bis 20, vorzugsweise 0,9 bis 5 und insbesondere 0,95 bis 2 mol mol.0.8 to 20, preferably 0.9 to 5 and in particular 0.95 to 2 mol mol.
Alkalimetall zu Hydroperoxid: <1000, vorzugsweise <500 und insbesondere 100-400, jeweils μmol MVmol Hydroperoxid, wobei M* für ein Alkalimetallkation steht.Alkali metal to hydroperoxide: <1000, preferably <500 and in particular 100-400, in each case μmol MVmol hydroperoxide, where M * stands for an alkali metal cation.
Nach erfolgter Umsetzung des Alkens mit Hydroperoxid und Abstellung der Edu__±__ufuhr wird der Katalysator eine bestimmte Zeit mit einer verdünnten Lö- sung einer Säure gewaschen. Dabei können sowohl diejenigen Säuren eingesetzt werden, die bereits bei der Umsetzung von Alken mit Hydroperoxid entstanden sind und die gemäß (ii) verwendet wurden, um Alkalimetall vom Katalysator zu entfernen. Ebenso eignet sich auch jede weitere anorganische oder organische Säure oder auch eine Säuremischung mit einem pKa-Wert von in Wasser kleiner als 6. Beispiele für solche Säuren sind etwa Carbonsäuren wie beispielsweise Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, anorganische Oxosäuren wie z.B. Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, Halogenwasserstoffe (z.B. HC1, HBr) oder Sulfonsäuren (z.B. pTosSO3H, CH3SO3H).After the alkene has been reacted with hydroperoxide and the feed has been switched off, the catalyst is washed for a certain time with a dilute solution of an acid. It is possible to use both those acids which have already formed in the reaction of alkene with hydroperoxide and which were used in (ii) to remove alkali metal from the catalyst. Any other inorganic or organic acid or an acid mixture with a pKa of less than 6 in water is also suitable. Examples of such acids are, for example, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, inorganic oxo acids such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid , Hydrogen halide (e.g. HC1, HBr) or sulfonic acids (e.g. pTosSO 3 H, CH 3 SO 3 H).
Als Lösungsmittel für die Säure oder die Säuren wird bevorzugt das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch verwendet, in dem die Umsetzung von Alken und Hydroperoxid durchgeführt wurde. Solche Lösungsmittel sind unter anderemThe solvent or solvent mixture in which the reaction of alkene and hydroperoxide was carried out is preferably used as the solvent for the acid or acids. Such solvents include
Wasser,Water,
Alkohole, bevorzugt niedere Alkohole, weiter bevorzugt Alkohole mit weni- ger als 6 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanole,Alcohols, preferably lower alcohols, more preferably alcohols with less than 6 carbon atoms, such as, for example, methanol, ethanol, propanols,
Butanole, Pentanole, wiederum weiter bevorzugt Methanol,Butanols, pentanols, again more preferably methanol,
Diole oder Polyole, bevorzugt solche mit weniger als 6 Kohlenstoffatomen, Ether wie beispielsweise Diethylether, Tetrahydrofuran, Dioxan, 1,2- Diethoxyethan, 2-Methoxyethanol,Diols or polyols, preferably those with fewer than 6 carbon atoms, Ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-diethoxyethane, 2-methoxyethanol,
Ester wie beispielsweise Methylacetat oder Butyrolacton,Esters such as methyl acetate or butyrolactone,
Amide wie beispielsweise Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N- Methylpyrrolidon,Amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone,
Ketone wie beispielsweise Aceton,Ketones such as acetone,
Nitrile wie beispielsweise Acetonitril oder Gemische aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen.Nitriles such as acetonitrile or mixtures of two or more of the aforementioned compounds.
Besonders bevorzugt wird Methanol als Lösungsmittel, in dem die Umsetzung des Alkens mit Hydroperoxid, vorzugsweise Wasserstoffperoxid durchgeführt wird, verwendet. Demgemäß wird auch bevorzugt Methanol als Lösungsmittel für die Säure oder das Säuregemisch mit einem pKa-Wert von in Wasser kleiner 6 eingesetzt, wobei zur Verbesserung "der Löslichkeit der Säure oder der Säuren mit ei- nem pKa-Wert von in Wasser kleiner 6 auch eine oder mehrere weitere Lösungsmittelkomponenten dem Methanol zugesetzt werden können, wobei insbesondere Wasser zu nennen ist.Methanol is particularly preferably used as the solvent in which the reaction of the alkene with hydroperoxide, preferably hydrogen peroxide, is carried out. Accordingly, methanol is also preferably used as a solvent for the acid or the acid mixture with a pKa value of less than 6 in water, with one also improving " the solubility of the acid or acids with a pKa value of less than 6 water or several further solvent components can be added to the methanol, water being mentioned in particular.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrie- ben, dadurch gekennzeichnet, daßThe present invention therefore also relates to a method as described above, characterized in that
(iii) die Zugabe von Alken und Hydroperoxid abgebrochen wird und der Katalysator mit einer Lösung, umfassend mindestens eine Säure mit einem pKa- Wert in Wasser von kleiner 6, gewaschen wird.(iii) the addition of alkene and hydroperoxide is stopped and the catalyst is washed with a solution comprising at least one acid with a pKa in water of less than 6.
Die Zeitspanne, während der der Katalysator mit der Säurelösung gespült wird, liegt im allgemeinen im Bereich von weniger als zehn Tagen, insbesondere 30 min bis 4 h und kann abgestimmt werden auf die Zeit, während der der Katalysa- tor bereits während laufender Umsetzung gemäß (ii) mit Säure in Kontakt gebracht wurde.The time period during which the catalyst is rinsed with the acid solution is generally in the range from less than ten days, in particular 30 minutes to 4 hours, and can be matched to the time during which the catalyst tor has already been brought into contact with acid during the ongoing reaction according to (ii).
Je nach Verfahrensführung kann der Katalysator in Pulverform als Suspension oder auch in einem Festbett gepackt eingesetzt werden. Sofern der Katalysator in Suspensionsfahrweise verwendet wurde, wird er vor dem Spülen mit der Säurelösung zunächst in einem oder mehreren Abtrennschritten wie beispielsweise Filtration oder Zentrifugation von der Reaktionslösung abgetrennt. Bei der Regenerierung des Katalysators, der gepackt in einem Festbett verwendet wurde, erfolgt das Waschen mit der Säurelösung bevorzugt in der Umsetzvorrichtung selbst, wobei der Katalysator weder aus- noch eingebaut werden muß, so daß er keinerlei zusätzlicher Belastung unterliegt.Depending on the procedure, the catalyst can be used in powder form as a suspension or packed in a fixed bed. If the catalyst was used in the suspension mode, it is first separated from the reaction solution in one or more separation steps, such as filtration or centrifugation, before rinsing with the acid solution. In the regeneration of the catalyst which was used packed in a fixed bed, washing with the acid solution is preferably carried out in the conversion device itself, the catalyst not having to be removed or installed, so that it is not subject to any additional stress.
Die Umsetzung des Alkens mit Hydroperoxid kann prinzipiell nach sämtlichen geeigneten Verfahren erfolgen.In principle, the alkene can be reacted with hydroperoxide by any suitable method.
Unter anderem ist es möglich, Hydroperoxid in einer Zwischenabtrennung aus dem Reaktionsaustrag einer ersten Reaktionsstufe abzutrennen und in einer zweiten Reaktionsstufe erneut mit Alken umsetzen. Solche Verfahren sind beispiels- weise in der PCT/EP99/05740 und der DE-A 100 15 246.5 beschrieben. Ebenso sind auch einstufige Verfahren ohne Zwischenabtrennung möglich.Among other things, it is possible to remove hydroperoxide in an intermediate separation from the reaction discharge from a first reaction stage and to react it again with alkene in a second reaction stage. Such methods are described, for example, in PCT / EP99 / 05740 and DE-A 100 15 246.5. One-step processes without intermediate separation are also possible.
Hinsichtlich der im vorliegenden Verfahren ganz besonders bevorzugt verwendeten kontinuierlichen Verfahrensinhrung sind sämtliche geeigneten Reaktoranord- nungen denkbar. So kann beispielsweise das Epoxid in einer Kaskade aus zwei oder mehr Reaktoren, die seriell miteinander verbunden sind, hergestellt werden. Ebenso sind Verfahren denkbar, in denen parallel angeordnete Reaktoren eingesetzt werden. Auch Kombinationen dieser Verfahren sind möglich. Im Falle, daß zwei oder mehr Reaktoren in Serie geschaltet sind, können zwischen den Reakto- ren auch geeignete Zwischenbehandlungen durchgeführt werden. Unter anderem sei in diesem Zusammenhang auf die PCT/EP99/05740 und die DE-A 100 15 246.5 verwiesen, die bezüglich Reaktoranordnung und Zwischenbehandlung vollumfanglich durch Bezugnahme in den Kontext der vorliegenden Anmeldung einbezogen werden. Als Reaktoren sind Rohr- oder Rohrbündelreaktoren besonders bevorzugt.With regard to the continuous process introduction used with particular preference in the present process, all suitable reactor arrangements are conceivable. For example, the epoxy can be produced in a cascade from two or more reactors that are connected in series. Methods are also conceivable in which reactors arranged in parallel are used. Combinations of these methods are also possible. In the event that two or more reactors are connected in series, between the reactors suitable intermediate treatments can also be carried out. In this context, reference is made, inter alia, to PCT / EP99 / 05740 and DE-A 100 15 246.5, which are fully incorporated by reference into the context of the present application with regard to reactor arrangement and intermediate treatment. Tube or tube bundle reactors are particularly preferred as reactors.
Weiter können im Laufe der Herstellung des Epoxides aus Alken und Hydroperoxid während des Verfahrens Temperatur und Druck des Reaktionsmediums geän- dert werden. Ebenso können der pH- Wert und die Temperatur des Reaktionsmediums geändert werden. Die Änderung des pH- Wertes bezieht sich diesbezüglich auf Änderungen durch Zugabe von einer oder mehrerer Verbindungen, die sich von den der Reaktion erfindungsgemäß gemäß (i) zugesetzten Alkalimetallsalze unterschieden. Weiter ist es möglich, zusätzlich zu pH- Wert und Temperatur des Reaktionsmediums den Druck zu ändern, unter dem die Reaktion stattfindet. Diesbezüglich sei auf die DE-A 199 36 547.4 verwiesen, die diesbezüglich vollumfanglich durch Bezugnahme in den Kontext der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird.Furthermore, the temperature and pressure of the reaction medium can be changed during the production of the epoxide from alkene and hydroperoxide during the process. The pH value and the temperature of the reaction medium can also be changed. In this regard, the change in the pH value relates to changes by adding one or more compounds which differ from the alkali metal salts added to the reaction according to the invention in (i). It is also possible to change the pressure at which the reaction takes place in addition to the pH and temperature of the reaction medium. In this regard, reference is made to DE-A 199 36 547.4, which is hereby incorporated in its entirety by reference into the context of the present application.
Das Gemisch, das aus der Herstellung des Epoxides aus Alken und Hydroperoxid resultiert, kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß sämtlicher geeigneter Verfahrens aufgearbeitet werden. Bezüglich einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der Propen mit Wasserstoffperoxid in Anwesenheit von Methanol als Lösungsmittel zu Propylenoxid umgesetzt wird, wird beispielsweise bevorzugt nach der Umsetzung des Propens mit Wasserstoffperoxid ein Gemisch, das Methanol, Wasser und nicht-umgesetztes Wasserstoffperoxid enthält, vom Reaktionsaustrag abgetrennt und dieses Gemisch einem Trennverfahren unterworfen, bei dem ein weiteres Gemisch resultiert, das Methanol und Methylformiat enthält. Bezüglich dieses Verfahrens und weiterer möglicher Aufarbeitungsschritte und auch möglicher Verfahrensführungen sei auf die DE-A 100 32 884.7 und die DE-A 100 32 885.9 verwiesen, die diesbezüglich vollumfänglich in den Kontext der vorliegenden Anmeldung durch Bezugnahme einbezogen werden.The mixture which results from the production of the epoxide from alkene and hydroperoxide can be worked up in the process according to the invention in accordance with all suitable processes. With regard to a preferred embodiment of the process according to the invention, in which propene is reacted with hydrogen peroxide in the presence of methanol as solvent to form propylene oxide, a mixture which contains methanol, water and unreacted hydrogen peroxide is preferably removed from the reaction mixture after the propene has been reacted separated and this mixture subjected to a separation process, which results in a further mixture containing methanol and methyl formate. With regard to this method and further possible work-up steps and also possible procedures, reference is made to DE-A 100 32 884.7 and DE-A 100 32 885.9, which refer to this are fully incorporated into the context of the present application by reference.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Katalysator, der gemäß (iii) mit einer Lösung, umfassend mindestens eine Säure mit einem pKa-Wert in Wasser von kleiner 6, gewaschen wurde, anschließend mit einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch, dem keine Säure zugesetzt wurde, gespült.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the catalyst which has been washed in accordance with (iii) with a solution comprising at least one acid with a pKa in water of less than 6 is then washed with a solvent or a solvent mixture to which no acid is added was rinsed.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daßTherefore, the present invention also relates to a method as described above, characterized in that
(iv) der aus (iii) resultierende Katalysator mit mindestens einem Lösungsmittel gewaschen wird.(iv) the catalyst resulting from (iii) is washed with at least one solvent.
Ebenso kann der Katalysator sowohl vor als auch nach dem Spülen mit der Lösung, umfassend mindestens eine Säure mit einem pKa-Wert in Wasser von kleiner 6, mit einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch, dem keine Säure zugesetzt wurde, gespült werden.Likewise, the catalyst can be rinsed with a solvent or a solvent mixture to which no acid has been added both before and after rinsing with the solution comprising at least one acid with a pKa in water of less than 6.
Als Lösungsmittel können unter anderem die vorstehend aufgeführten Lösungsmittel verwendet werden, wobei auch Gemische aus zwei oder mehr dieser Lösungsmittel verwendet werden können. Bevorzugt wird Methanol, Wasser oder Gemische davon zum Waschen verwendet.The solvents listed above can be used as solvents, and mixtures of two or more of these solvents can also be used. Methanol, water or mixtures thereof are preferably used for washing.
Unter anderem bevorzugt wird der Katalysator bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 200 °C, gegebenenfalls unter Druck in einem Bereich von < 40 bar, mit Lösungsmittel gewaschen. Das Abtrennen des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemisches vom Katalysator kann gemäß sämtlicher geeigneter Methoden erfolgen. Wird der Katalysator, wie oben beschrieben, in einer bevorzugten Ausführungsform in der Umsetzungsvorrichtung gewaschen, so wird bevorzugt zunächst das Lösungsmittel aus der Umsetzvorrichtung abgelassen. Bevorzugt wird das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch durch Behandlung mit einem oder mehreren Strömen aus einem oder mehreren Inertgasen entfernt. Die Temperaturen liegen dabei bevorzugt in einem Bereich von -50 bis 250 °C. Als Inertgase seien unter anderem Stickstoff, Kohlendioxid, Argon, Wasserstoff, Synthesegas, Methan, Ethan und Erdgas genannt. Bevorzugt wird Stickstoff eingesetzt. Das mit Lösungsmittel be- ladene Inertgas wird entweder thermisch entsorgt oder zur Rückgewinnung des darin enthaltenen Lösungsmittels aufgearbeitet.Among other things, the catalyst is preferably washed with solvent at a temperature in the range from 40 to 200 ° C., optionally under pressure in a range from <40 bar. The solvent or the solvent mixture can be separated off from the catalyst by any suitable method. If, in a preferred embodiment, the catalyst is washed in the reaction device, as described above, the solvent is preferably first let out of the reaction device. The solvent or the solvent mixture is preferably removed from one or more inert gases by treatment with one or more streams. The temperatures are preferably in a range from -50 to 250 ° C. Inert gases include nitrogen, carbon dioxide, argon, hydrogen, synthesis gas, methane, ethane and natural gas. Nitrogen is preferably used. The inert gas loaded with solvent is either disposed of thermally or worked up to recover the solvent contained therein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah- rens wird das Waschen mit Lösungsmittel unter Druck bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Lösungsmittels durchgeführt und nach Ablassen des Lösungsmittels der Druck soweit abgesenkt, daß durch die Latentwärme des Reaktors schon ein Teil des Lösungsmittels verdampft, noch bevor oder schon während mit der Zufuhr von Gas für die Trocknung begonnen wird. Für die mantel- seitige Wärmeübertragung der Umsetzvorrichtung kann sowohl ein Gas als auch eine Flüssigkeit eingesetzt werden. Bevorzugt ist die Verwendung einer Flüssigkeit für einen Temperaturbereich unterhalb 150 °C und von einem Gas für den Temperaturbereich oberhalb 150 °C.In a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, the washing with solvent is carried out under pressure at a temperature above the boiling point of the solvent and, after the solvent has been discharged, the pressure is reduced to such an extent that part of the solvent already evaporates due to the latent heat of the reactor before or during the start of the supply of gas for drying. Both a gas and a liquid can be used for the jacket-side heat transfer of the conversion device. It is preferred to use a liquid for a temperature range below 150 ° C. and a gas for the temperature range above 150 ° C.
Nach Abtrennung des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemischs vom Katalysator oder nach Abtrennung des Lösungsmittels oder des Lösungsmittelgemisches, in dem eine oder mehrere Säuren mit einem pKa-Wert von in Wasser kleiner 6 gelöst sind, vom Katalysator wird in einem weiter bevorzugten Verfahren der Katalysator mit Sauerstoff oder einem Gasgemisch, das Sauerstoff umfaßt, in Kontakt gebracht. Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daßAfter the solvent or the solvent mixture has been separated off from the catalyst or after the solvent or the solvent mixture in which one or more acids having a pKa value of less than 6 are dissolved in the catalyst, in a further preferred process the catalyst is reacted with oxygen or in contact with a gas mixture comprising oxygen. Accordingly, the present invention also relates to a method as described above, characterized in that
(v) der aus (iii) oder (iv) resultierende Katalysator mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff umfassenden Gasgemisch in Kontakt gebracht wird.(v) the catalyst resulting from (iii) or (iv) is brought into contact with oxygen or a gas mixture comprising oxygen.
Für diesen Regenerierschritt können unter anderem folgende Verfahren eingesetzt werden:The following processes can be used for this regeneration step:
1. Ein Verfahren, das das Erhitzen eines verbrauchten Katalysators bei einer Temperatur von weniger als 400 °C, aber höher als 150 °C in Gegenwart von molekularem Sauerstoff für einen Zeitraum, der ausreichend zur Erhöhung der Aktivität des verbrauchten Katalysators ist, umfaßt, wie es in der EP-A 0 743 094 beschrieben ist;1. A method which comprises heating a spent catalyst at a temperature less than 400 ° C but higher than 150 ° C in the presence of molecular oxygen for a period of time sufficient to increase the activity of the spent catalyst, such as it is described in EP-A 0 743 094;
2. ein Verfahren, dass das Erwärmen eines verbrauchten Katalysators bei einer Temperatur von 150 °C bis 700 °C in Gegenwart eines Gasstroms, der höchstens 5 Vol.-% molekularen Sauerstoffs enthält, über einen Zeitraum, der ausreicht, um die Aktivität des verbrauchten Katalysators zu verbessern, umfaßt, wie es in der EP-A 0 790 075 beschrieben ist;2. a method that heating a spent catalyst at a temperature of 150 ° C to 700 ° C in the presence of a gas stream containing at most 5% by volume of molecular oxygen for a period of time sufficient for the activity of the spent Improving catalyst comprises, as described in EP-A 0 790 075;
3. ein Verfahren, in dem ein verbrauchter Katalysator durch Erhitzen bei 400 bis 500 °C in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases oder durch Waschen mit einem Lösungsmittel, vorzugsweise bei einer Temperatur, die 5 °C bis 150 °C höher ist als die während der Umsetzung verwendete Tem- peratur, behandelt wird, wie es in der JP-A 3 11 45 36 beschrieben wird;3. a process in which a spent catalyst by heating at 400 to 500 ° C in the presence of an oxygen-containing gas or by washing with a solvent, preferably at a temperature which is 5 ° C to 150 ° C higher than that during the Reaction temperature used is treated as described in JP-A 3 11 45 36;
4. ein Verfahren, in dem ein verbrauchter Katalysator durch Kalzinieren bei 50°C an Luft oder durch Waschen mit Lösungsmitteln behandelt wird, wo- bei die Aktivität des Katalysators wiederhergestellt wird, wie es in „Proc. 7* Intern. Zeolite Conf. 1986 (Tokyo)" beschrieben wird;4. a process in which a spent catalyst is treated by calcining at 50 ° C. in air or by washing with solvents, where the activity of the catalyst is restored, as described in “Proc. 7 * Intern. Zeolite Conf. 1986 (Tokyo) ";
5. ein Verfahren zur Regenerierung eines Katalysators, das die folgenden Stu- fen (A) und (B) umfaßt:5. A process for the regeneration of a catalyst which comprises the following stages (A) and (B):
(A) Aufheizen eines zumindest teilweise deaktivierten Katalysators auf eine Temperatur im Bereich 250 °C bis 600 °C in einer Atmosphäre, die weniger als 2 Vol.-% Sauerstoff enthält, und(A) heating an at least partially deactivated catalyst to a temperature in the range from 250 ° C. to 600 ° C. in an atmosphere which contains less than 2% by volume of oxygen, and
(B) Beaufschlagen des Katalysators bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 800 °C, vorzugsweise 350 bis 600 °C, mit einem Gasstrom, der einen Gehalt an einer Sauerstoff liefernden Substanz oder an Sauerstoff oder an einem Gemisch aus zwei oder mehr davon im Bereich von 0,1 bis 4 Vol.-% aufweist,(B) loading the catalyst at a temperature in the range of 250 to 800 ° C, preferably 350 to 600 ° C, with a gas stream containing an oxygen-supplying substance or oxygen or a mixture of two or more thereof in the Has a range from 0.1 to 4% by volume,
wobei das Verfahren auch die weiteren Stufen (C) und (D)the process also comprising the further stages (C) and (D)
(C) Beaufschlagen des Katalysators bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 800 °C, vorzugsweise 350 bis 600 °C, mit einem Gasstrom, der einen Gehalt an einer Sauerstoff-liefernden Substanz oder an Sauerstoff oder an einem Gemisch aus zwei oder mehr davon im Bereich von mehr als 4 bis 100 Vol.-% aufweist,(C) loading the catalyst at a temperature in the range of 250 to 800 ° C, preferably 350 to 600 ° C, with a gas stream containing an oxygen-supplying substance or oxygen or a mixture of two or more thereof in the range of more than 4 to 100% by volume,
(D) Abkühlen des in Stufe (C) erhaltenen regenerierten Katalysators in einem Inertgasstrom, der bis zu 20 Vol.-% eines Flüssigkeitsdampfes, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, einem Alkohol, einem Aldehyd, einem Keton, einem Ether, einer Säure, einem Ester, einem Nitril, einem Kohlenwasserstoff sowie einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, aufweist,(D) cooling the regenerated catalyst obtained in step (C) in an inert gas stream containing up to 20% by volume of a liquid vapor selected from the group consisting of water, an alcohol, an aldehyde, a ketone, an ether, an acid , an ester, a Nitrile, a hydrocarbon and a mixture of two or more thereof,
umfassen kann. Details bezüglich dieses Verfahrens sind der DE-A 197 23 949.8 zu entnehmen;may include. Details regarding this process can be found in DE-A 197 23 949.8;
6. ein Verfahren, in dem ein verbrauchter Katalysator durch thermische Behandlung unter einem Gasstrom bei Temperaturen von mindestens 130 °C derart regeneriert wird, daß die massenbezogene Verweilzeit des Gasstroms über dem Katalysator, wie darin definiert, 2 Stunden nicht übersteigt. Details bezüglich dieses Verfahrens lassen sich der WO 98/18556 entnehmen.6. A process in which a spent catalyst is regenerated by thermal treatment under a gas stream at temperatures of at least 130 ° C such that the mass-related residence time of the gas stream over the catalyst, as defined therein, does not exceed 2 hours. Details regarding this method can be found in WO 98/18556.
Selbstverständlich können auch die vorstehend beschriebenen Methoden in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden.Of course, the methods described above can also be combined with one another in a suitable manner.
Sollte es erforderlich sein, so könnte vor oder nach den wie oben beschriebenen Methoden der Katalysator zur Regenerierung zusätzlich mit mindestens einer Hy- droperoxidlösung oder auch mit einer oder mehreren oxidierenden Säuren zu waschen. Selbstverständlich können auch die vorstehend beschriebenen Methoden in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden.If necessary, the catalyst for regeneration could additionally be washed with at least one hydroperoxide solution or with one or more oxidizing acids before or according to the methods described above. Of course, the methods described above can also be combined with one another in a suitable manner.
Der derart regenerierte Katalysator kann nach Abkühlen auf im allgemeinen Temperaturen unter 200 °C bei Bedarf zum erneuten Einsatz in der Umsetzung von Alken mit Hydroperoxid konditioniert werden, um die Sorptionswärme des Lö- sungsmittels beziehungsweise der Edukte kontrolliert abzuführen. Dies ist nach sämtlichen denkbaren Verfahren möglich. Bevorzugt werden bei den als Festbett gepackten Katalysatoren dem am Katalysator vorbeiströmenden Inertgas geringe Mengen eines Lösungsmittels zugemischt und der lösungsmitteldampflialtige Inertgasstrom durch das Katalysatorbett geleitet. Bevorzugt wird als Lösungsmit- tel dasjenigen eingesetzt, das für die Umsetzung und/oder die Wäsche, wie oben beschrieben, eingesetzt wird. Ganz besonders bevorzugt ist Methanol. Der Lösungsmittelgehalt und der Volumenstrom des Inertgases werden bevorzugt so gewählt, daß am Katalysator keine unzulässige Spitzentemperatur (Hot Spot) auf- tritt.After cooling to generally temperatures below 200 ° C., the catalyst regenerated in this way can be conditioned, if necessary, for renewed use in the reaction of alkene with hydroperoxide in order to remove the heat of sorption of the solvent or the starting materials in a controlled manner. This is possible using all conceivable methods. In the case of the catalysts packed as a fixed bed, small amounts of a solvent are preferably admixed with the inert gas flowing past the catalyst, and the inert gas stream which is solvent vapor is passed through the catalyst bed. The preferred solvent tel used that which is used for the implementation and / or the laundry, as described above. Methanol is very particularly preferred. The solvent content and the volume flow of the inert gas are preferably selected so that no impermissible peak temperature (hot spot) occurs on the catalyst.
Bevorzugt soll die Temperaturerhöhung nicht mehr als 100 °C über der mittleren Temperatur des Wärmeüberträgers im Mantelraum liegen. Nach dem Abklingen der Wärmefreisetzung wird die Zufuhr an Inertgas und Lösungsmitteldampf un- terbrochen und das Katalysatorbett flüssig gefüllt und wieder in Betrieb genommen.The temperature increase should preferably not be more than 100 ° C. above the average temperature of the heat exchanger in the jacket space. After the release of heat has subsided, the supply of inert gas and solvent vapor is interrupted and the catalyst bed is filled with liquid and put back into operation.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens regenerierte Katalysator zur Umsetzung von Alken mit Hy- droperoxid wiederverwendet.In a particularly preferred embodiment, the catalyst regenerated according to the process of the invention is reused for the reaction of alkene with hydroperoxide.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch ein integriertes Verfahren zur Herstellung eines Epoxides, umfassend die Stufen (i), (ii), (iiϊ), (v) und gegebenenfalls (iv), wie oben beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß (vi) der aus (v) resultierende Katalysator zur Umsetzung des Alkens mit Hydroperoxid gemäß (i) eingesetzt wird.Therefore, the present invention also relates to an integrated process for the preparation of an epoxide, comprising steps (i), (ii), (iiϊ), (v) and optionally (iv) as described above, characterized in that (vi) the the catalyst resulting from (v) is used to react the alkene with hydroperoxide according to (i).
Bezüglich der im Rahmen des vorliegenden Verfahrens regenerierten Zeolith- Katalysatoren existieren keine besonderen Beschräiikungen.There are no particular restrictions with regard to the zeolite catalysts regenerated in the context of the present process.
Zeolithe sind bekanntermaßen kristalline Alumosilikate mit geordneten Kanal- und K gstrukturen, die Mikroporen aufweisen, die vorzugsweise kleiner als ungefähr 0,9 nm sind. Das Netzwerk solcher Zeolithe ist aufgebaut aus SiO4- und AlO4- Tetraedern, die über gemeinsame Sauerstofϊbrücken verbunden sind. Eine Übersicht der bekannten Strukturen findet sich beispielsweise bei W. M. Meier, D. H. Olson und Ch. Baerlocher, "Atlas of Zeolite Structure Types", Elsevier, 4. Aufl., London 1996.Zeolites are known to be crystalline aluminosilicates with ordered channel and kg structures that have micropores that are preferably smaller than approximately 0.9 nm. The network of such zeolites is made up of SiO 4 - and AlO 4 - Tetrahedra connected by common oxygen bridges. An overview of the known structures can be found, for example, in WM Meier, DH Olson and Ch. Baerlocher, "Atlas of Zeolite Structure Types", Elsevier, 4th edition, London 1996.
Es sind nun auch Zeolithe bekannt, die kein Aluminium enthalten und bei denen im Silikatgitter an Stelle des Si(IV) teilweise Titan als Ti(TV) steht. Diese Titanzeolithe, insbesondere solche mit einer KristaUstruktur von MFI-Typ, sowie Möglichkeiten zu Ihrer Herstellung sind beschrieben, beispielsweise in der EP-A 0 311 983 oder EP-A 405 978. Außer Siücium und Titan können solche Materialien auch zusätzliche Elemente wie z. B. Aluminium, Zirkonium, Zinn, Eisen, Kobalt, Nickel, Gallium, Bor oder geringe Menge an Fluor enthalten. In den mit dem erfindungsgemäßen Nerfahren vorzugsweise regenerierten Zeolith-Katalysatoren kann das Titan des Zeoliths teilweise oder vollständig durch Vanadium, Zirkonium, Chrom oder Νiob oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon ersetzt sein. Das molare Verhältnis von Titan und/oder Vanadium, Zirkonium, Chrom oder Νiob zur Summe aus Silicium und Titan und/oder Vanadium und/oder Zirkonium, und/oder Chrom und/oder Νiob liegt in der Regel im Bereich von 0,01 : 1 bis 0,1 : 1.Zeolites are now also known which contain no aluminum and in which titanium (Ti) is partly substituted for Si (IV) in the silicate lattice. These titanium zeolites, in particular those with a MFI-type crystal structure, and possibilities for their production are described, for example in EP-A 0 311 983 or EP-A 405 978. In addition to silicon and titanium, such materials can also contain additional elements such as, for example, As aluminum, zirconium, tin, iron, cobalt, nickel, gallium, boron or a small amount of fluorine. In the zeolite catalysts which are preferably regenerated using the Ner process according to the invention, the titanium of the zeolite can be partially or completely replaced by vanadium, zirconium, chromium or Νiobium or a mixture of two or more thereof. The molar ratio of titanium and / or vanadium, zirconium, chromium or Νiob to the sum of silicon and titanium and / or vanadium and / or zirconium, and / or chromium and / or Νiobium is generally in the range from 0.01: 1 up to 0.1: 1.
Titanzeolithe, insbesondere solche mit einer KristaUstrxiktur vom MFI-Typ, sowie Möglichkeiten zu ihrer Herstellung sind beispielsweise in der WO 98/55228, WO 98/03394, WO 98/03395, EP-A 0 311 983 oder der EP-A 0 405 978 beschrieben, deren diesbezüglicher Umfang vollumfänglich in den Kontext der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird.Titanium zeolites, in particular those with an MFI-type crystal ricture, and possibilities for their production are described, for example, in WO 98/55228, WO 98/03394, WO 98/03395, EP-A 0 311 983 or EP-A 0 405 978 described, the scope of which is fully included in the context of the present application.
Titanzeolithe mit MFI-Struktur sind dafür bekannt, daß sie über ein bestimmtes Muster bei der Bestimmung ihrer Röntgenbeugungsauiϊhahmen sowie zusätzlich über eine Gerüstschwingungsbande im Infrarotbereich (TOR.) bei etwa 960 cm" identifiziert werden können und sich damit von Alkalimetalltitanaten oder kristallinen und amorphen TiO2-Phasen unterscheiden. Dabei sind im einzelnen Titan-, Germanium-, Tellur-, Vanadium-, Chrom-, Niob-, Zirkoniumhaltige Zeolithe mit Pentasil-Zeolith-Struktur, insbesondere die Typen mit röntgenografischer Zuordnung zur ABW-, ACO-, AEI-, AEL-, AEN-, AET-, AFG-, AFI-, AFN-, AFO-, AFR-, AFS-, AFT-, AFX-, AFY-, AHT-, ANA-, APC-, APD-, AST-, ATN-, ATO-, ATS-, ATT-, ATV-, AWO-, AWW-, BEA-, BIK-, BOG-, BPH-, BRE-, CAN-, CAS-, CFI-, CGF-, CGS-, CHA-, CHI-, CLO-, CON-, CZP-, DAC-, DDR-, DFO-, DFT-, DOH-, DON-, EAB-, EDI-, EMT-, EPI-, ERI-, ESN-, EUO-, FAU-, FER-, GIS-, GME-, GOO-, HEU-, IFR-, ISN-, ITE-, JBW-, KFI-, LAU-, LEN-, LIO-, LOS-, LOV-, LTA-, LTL-, LTΝ-, MAZ-, MEI-, MEL-, MEP-, MER-, MFI-, MFS-, MOΝ-, MOR-, MSO-, MTF-, MTΝ-, MTT-, MTW-, MWW-, ΝAT-, ΝES-, ΝOΝ-, OFF-, OSI-, PAR-, PAU-, PHI-, RHO-, RON-, RSN-, RTE-, RTH-, RUT-, SAO-, SAT-, SBE-, SBS-, SBT-, SFF-, SGT-, SOD-, STF-, STI-, STT-, TER-, THO-, TON-, TSC-, VET-, VFI-, VNI-, VSV-, WIE-, WEN-, YUG-, ZON-Struktur sowie Mischstrukturen aus zwei oder mehr der vorgenannten Strukturen, zu nennen. Denkbar sind für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren weiterhin titanhaltige Zeolithe mit der Stniktur des ITQ-4, SSZ-24, TTM- 1, UTD-1, CIT-1 oder CIT-5. Als weitere titanhaltige Zeolithe sind solche mit der Struktur des ZSM-48 oder ZSM-12 zu nennen.Titanium zeolites with an MFI structure are known to be identified by a certain pattern in the determination of their X-ray diffraction measurements and additionally by a framework vibration band in the infrared range (TOR.) At about 960 cm " and are thus different from alkali metal titanates or crystalline and amorphous TiO 2 -Differentiate phases. Zeolites with pentasil-zeolite structure containing titanium, germanium, tellurium, vanadium, chromium, niobium and zirconium, in particular the types with X-ray assignment to ABW, ACO, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD, AST, ATN , ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, BEA, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, CFI, CGF, CGS, CHA -, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EPI, ERI, ESN, EUO, FAU, FER, GIS, GME, GOO, HEU, IFR, ISN, ITE, JBW, KFI, LAU, LEN, LIO, LOS, LOV , LTA, LTL, LTΝ, MAZ, MEI, MEL, MEP, MER, MFI, MFS, MOΝ, MOR, MSO, MTF, MTΝ, MTT, MTW -, MWW-, ΝAT-, ΝES-, ΝOΝ-, OFF-, OSI-, PAR-, PAU-, PHI-, RHO-, RON-, RSN-, RTE-, RTH-, RUT-, SAO-, SAT, SBE, SBS, SBT, SFF, SGT, SOD, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, VET, VFI, VNI , VSV, HOW, WEN, YUG, ZON structure and mixed structures of two or he called more of the above structures. Titanium-containing zeolites with the structure of ITQ-4, SSZ-24, TTM-1, UTD-1, CIT-1 or CIT-5 are also conceivable for use in the process according to the invention. Further titanium-containing zeolites are those with the structure of ZSM-48 or ZSM-12.
Als besonders bevorzugt sind für das erfindungsgemäße Verfahren Ti-Zeolithe mit MFI-, MEL- oder MFlvMEL-Mischstruktur anzusehen. Als weiter bevorzugt sind im einzelnen die Ti-enthaltenden Zeolith-Katalysatoren, die im allgemeinen als „TS-1", „TS-2", „TS-3" bezeichnet werden, sowie Ti-Zeolithe mit einer zu ß-Zeolith isomorphen Geiüststruktur zu nennen.Ti zeolites with an MFI, MEL or MFIvMEL mixed structure are to be regarded as particularly preferred for the process according to the invention. In particular, the Ti-containing zeolite catalysts, which are generally referred to as “TS-1”, “TS-2”, “TS-3”, and Ti zeolites with an isomorphic structure to β-zeolite are further preferred to call.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Titansilikalit der Struktur TS-1 ist. Unter dem Begriff „Alken", wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, werden sämtliche Verbindungen verstanden, die mindestens eine C-C- Doppelbindung aufweisen.Accordingly, the present invention also relates to a process as described above, characterized in that the catalyst is a titanium silicalite having the structure TS-1. The term “alkene”, as used in the context of the present invention, is understood to mean all compounds which have at least one CC double bond.
Als Beispiele für solche organischen Verbindungen mit mindestens einer C-C- Doppelbindung seien folgende Alkene genannt:The following alkenes are mentioned as examples of such organic compounds with at least one C-C double bond:
Ethen, Propen, 1 -Buten, 2-Buten, Isobuten, Butadien, Pentene, Piperylen, Hexene, Hexadiene, Heptene, Octene, Diisobuten, Trimethylpenten, Nonene, Dodecen, Tridecen, Tetra- bis Eicosene, Tri- und Tetrapropen, Polybutadiene, Polyisobutene, Isoprene, Terpene, Geraniol, Linalool, Linalylacetat, Methylencyclopropan, Cyclopenten, Cyclohexen, Norbornen, Cyclohepten, Vinylcyclohexan, Vinyloxiran, Vinylcyclohexen, Styrol, Cycloocten, Cyclooctadien, Vinylnorbomen, Inden, Tetrahydroinden, Methylstyrol, Dicyclopentadien, Divinylbenzol, Cyclododecen, Cyclododecatrien, Stilben, Diphenylbutadien, Vitamin A, Betacarotin, Vinylidenfluorid, Allylhalogenide, Crotylchlorid, Methallylchlorid, Dichlorbuten, Allylalkohol, Methallylalkohol, Butenole, Butendiole, Cyclopentendiole, Pentenole, Octadienole, Tridecenole, ungesättigte Steroide, Ethoxyethen, Isoeugenol, Anethol, ungesättigte Carbonsäuren wie z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Vinylessigsäure, ungesättigte Fettsäuren, wie z.B. Ölsäure, Linolsäure, Palmitinsäure, natürüch vorkommende Fette und Öle.Ethene, propene, 1-butene, 2-butene, isobutene, butadiene, pentene, piperylene, hexene, hexadiene, heptene, octene, diisobutene, trimethylpentene, nonene, dodecene, tridecene, tetra- to eicosene, tri- and tetrapropene, polybutadienes, Polyisobutenes, isoprene, terpenes, geraniol, linalool, linalyl acetate, methylene cyclopropane, cyclopentene, cyclohexene, norbornene, cycloheptene, vinylcyclohexane, vinyloxirane, vinylcyclohexene, styrene, cyclooctene, cyclooctadiene, vinylnorbomen, dienes, methylodododoladienadieno, cyclodentylbenzene dienodolododoladienol, cyclodentene Stilbene, diphenylbutadiene, vitamin A, beta-carotene, vinylidene fluoride, allyl halides, crotyl chloride, methallyl chloride, dichlorobutene, allyl alcohol, methallyl alcohol, butenols, butenediols, cyclopentenediols, pentenols, octadienols, tridecenols, ethylenated unsaturated ethoxylates, unsaturated carboxylates, such as unsaturated carboxylic acid, such as unsaturated carboxylates, such as unsaturated carboxylates, Acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, vinyl acetic acid, unsaturated fatty acids such as e.g. Oleic acid, linoleic acid, palmitic acid, naturally occurring fats and oils.
Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren Alkene verwendet, die 2 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten. Besonders bevorzugt werden Ethen, Propen, und Buten umgesetzt. Insbesondere bevorzugt wird Propen umgesetzt.Alkenes containing 2 to 8 carbon atoms are preferably used in the process according to the invention. Ethene, propene and butene are particularly preferred. Propene is particularly preferably reacted.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, oder ein integriertes Verfahren, wie oben beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß das Alken Propen ist. Die erfindungsgemäß verwendeten Hydroperoxide können nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erhalten werden. Zur Herstellung des vorzugsweise verwendeten Wasserstoffperoxides kann dabei beispielsweise auf das Anthra- chinonverfahren zurückgegriffen werden, nach dem praktisch die gesamte Menge des weltweit produzierten Wasserstoffperoxids hergestellt wird. Dieses Verfahren beruht auf der katalytischen Hydrierung einer Anti__rachinon- Verbindung zur entsprechenden Anthrahydrochinon- Verbindung, nachfolgender Umsetzung derselben mit Sauerstoff unter Bildung von Wasserstoffperoxid und anschließender Abtrennung des gebildeten Wasserstoffperoxids durch Extraktion. Der Katalysezy- klus wird durch erneute Hydrierung der rückgebildeten Anthrachinon- Verbindung geschlossen.Accordingly, the present invention also relates to a process as described above or an integrated process as described above, characterized in that the alkene is propene. The hydroperoxides used according to the invention can be obtained by all processes known to the person skilled in the art. To produce the hydrogen peroxide that is preferably used, the anthraquinone process can be used, for example, according to which practically the entire amount of the hydrogen peroxide produced worldwide is produced. This process is based on the catalytic hydrogenation of an anti__rachinon compound to the corresponding anthrahydroquinone compound, subsequent reaction of the same with oxygen to form hydrogen peroxide and subsequent separation of the hydrogen peroxide formed by extraction. The catalytic cycle is closed by renewed hydrogenation of the re-formed anthraquinone compound.
Einen Überblick über das Antlirachinonverfahren gibt „Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry", 5. Auflage, Band 13, Seiten 447 bis 456."Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry", 5th edition, volume 13, pages 447 to 456 provides an overview of the antirachinone process.
Ebenso ist es denkbar, zur Wasserstofϊperoxidgewinnung Schwefelsäure durch anodische Oxidation unter gleichzeitiger kathodischer Wasserstoffentwicklung in Per- oxodischwefelsäure zu überführen. Die Hydrolyse der Peroxodischwefelsäure führt dann auf dem Weg über Peroxoschwefelsäure zu Wasserstoffperoxid und Schwefel- säure, die damit zurückgewonnen wird.It is also conceivable to convert sulfuric acid to hydrogen peroxide by anodic oxidation with simultaneous cathodic hydrogen evolution into peroxodisulfuric acid. The hydrolysis of the peroxodisulfuric acid then leads via the peroxosulfuric acid to hydrogen peroxide and sulfuric acid, which is thus recovered.
Möglich ist selbstverständlich auch die Darstellung von Wasserstoffperoxid aus den Elementen.It is of course also possible to display hydrogen peroxide from the elements.
Vor dem Einsatz von Wasserstoffperoxid im erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, beispielsweise eine kommerziell erhältliche Wasserstoffperoxid-Lösung von unerwünschten Ionen zu befreien. Dabei sind unter anderem Methoden denkbar, wie sie beispielsweise in der WO 98/54086, in der DE-A 42 22 109 oder in der WO 92/06918 beschrieben sind. Ebenso kann mindestens ein Salz, das in der Wasserstoffperoxid-Lösung enthalten ist, durch eine Vorrichtung aus der Wasserstoffperoxid-Lösung mittels Ionenaustausch entfernt werden, die dadurch gekenn- zeichnet ist, daß die Vorrichtung mindestens ein nicht-saures Ionenaustauscherbett mit einer Strömungsquerschnittsfläche F und einer Höhe H aufweist, wobei die Höhe H des Ionenaustauscherbettes kleiner oder gleich 2,5 • F und insbesondere kleiner oder gleich 1,5 • F1/2 ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können prinzipiell alle nicht-sauren Ionenaustauscherbetten mit Kationenaustauscher und/oder Anionenaustauscher eingesetzt werden. Auch innerhalb eines Ionenaustauscherbettes können Kationen- und Anionenaustauscher als sogenannte Mischbetten verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nur ein Typ von nicht-sauren Ionenaustauschern einge- setzt. Weiter bevorzugt ist der Einsatz eines basischen lonentauschers, besonders bevorzugt der eines basischen Anionentauschers und weiter besonders bevorzugt der eines schwach basischen Anionentauschers.Before using hydrogen peroxide in the process according to the invention, it is possible, for example, to free a commercially available hydrogen peroxide solution from unwanted ions. Among other things, methods are conceivable, such as those described in WO 98/54086, in DE-A 42 22 109 or in WO 92/06918. Likewise, at least one salt contained in the hydrogen peroxide solution can be removed from the hydrogen peroxide solution by means of ion exchange by means of a device, is characterized in that the device has at least one non-acidic ion exchange bed with a flow cross-sectional area F and a height H, the height H of the ion exchange bed being less than or equal to 2.5 • F and in particular less than or equal to 1.5 • F 1/2 is. In principle, all non-acidic ion exchanger beds with a cation exchanger and / or anion exchanger can be used within the scope of the present invention. Cation and anion exchangers can also be used as so-called mixed beds within an ion exchange bed. In a preferred embodiment of the present invention, only one type of non-acidic ion exchanger is used. It is further preferred to use a basic ion exchanger, particularly preferably that of a basic anion exchanger and further particularly preferably that of a weakly basic anion exchanger.
Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung einer Säure mit einem pKa-Wert in Wasser von kleiner 6 zur Entfernung von Alkalimetall aus einem Zeolith-Katalysator.The present invention also relates to the use of an acid with a pKa value in water of less than 6 for removing alkali metal from a zeolite catalyst.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Regenerierung eines Zeolith-Katalysators, das umfaßt: (a) Waschen eines Zeolith-Katalysators, der in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wurde, mit einer Lösung, umfassend mindestens eine Säure mit einem pKa-Wert in Wasser von kleiner 6, wobei die Säure bei der Umsetzung von Alken und Hydroperoxid entsteht, (b) Waschen des aus (a) resultierenden Katalysators mit Methanol undThe present invention also relates to a process for the regeneration of a zeolite catalyst which comprises: (a) washing a zeolite catalyst used in a process according to any one of claims 1 to 8 with a solution comprising at least one acid with a pKa value in water of less than 6, the acid being formed in the reaction of alkene and hydroperoxide, (b) washing the catalyst resulting from (a) with methanol and
(c) in Kontakt bringen des aus (b) resultierenden Katalysators mit Sauerstof oder einem Sauerstoff umfassenden Gasgemisch. In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert.(c) contacting the catalyst resulting from (b) with oxygen or a gas mixture comprising oxygen. The invention is explained in more detail in the following examples.
Beispiele:Examples:
Beispiel 1example 1
Epoxidation mit Dikaliumhydrogenphosphat als Base (Nergleichsbeispiel)Epoxidation with dipotassium hydrogen phosphate as base (Nergleichsbeispiel)
Die Epoxidation von Propylen mit Wasserstoffperoxid wurde in einem mit Kühlmantel versehenen Rohrreaktor mit 45 mm Durchmesser und 2 m Länge, der mit ca. 620 g eines frischen Epoxidationskatalysators (Titansilicalit TS-1 in Form von Strängen mit 1,5 mm Durchmesser und Alkalimetallgehalt <200 ppm) gefüllt war, durchgeführt. Die Feedmengen der einzelnen Edukte waren wie folgt:The epoxidation of propylene with hydrogen peroxide was carried out in a tubular jacket provided with a cooling jacket and 45 mm in diameter and 2 m in length, which was treated with approx. 620 g of a fresh epoxidation catalyst (titanium silicalite TS-1 in the form of strands with a diameter of 1.5 mm and alkali metal content <200 ppm) was filled. The feed quantities of the individual educts were as follows:
Methanol: 1834 g/hMethanol: 1834 g / h
Wasserstoffperoxid (40%-ig in Wasser): 332 g/h Propen: 244 g/hHydrogen peroxide (40% in water): 332 g / h propene: 244 g / h
K2HPO4-Lösung (1,25 Gew.-%-ig in Wasser): 4 g/hK 2 HPO 4 solution (1.25% by weight in water): 4 g / h
Die einzelnen Edukte wurden vor dem Reaktor unter Druck (ca. 20 bar) zusammengeführt und durch den Reaktor geleitet. Die Temperatur des Kühlmediums im Mantelraum wurde so gewählt, daß der Wasserstoffperoxid-Umsatz amReak- torausgang ca. 90% betrug (die Temperatur lag dabei im Bereich zwischen 25 und 45°C, je nach Desaktivierungsgrad des Katalysators). Die Reaktion wurde nach 300 Stunden abgebrochen, der Katalysator bei Raumtemperatur mit Methanol propylenoxid-frei gewaschen und anschließend bei 40 °C im Stickstoffstrom ge- trocknet. Nach dem Ausbau wurde der Katalysator auf deren Kaliumgehalt analysiert. Die Kalium-Konzentrationen im trockenen Katalysator betrugen: Am Reaktoreingang: 1400 Gew.-ppmThe individual starting materials were brought together under pressure (approx. 20 bar) in front of the reactor and passed through the reactor. The temperature of the cooling medium in the jacket space was chosen so that the hydrogen peroxide conversion at the reactor outlet was approximately 90% (the temperature was in the range between 25 and 45 ° C., depending on the degree of deactivation of the catalyst). The reaction was stopped after 300 hours, the catalyst was washed free of propylene oxide with methanol at room temperature and then dried at 40 ° C. in a stream of nitrogen. After removal, the catalyst was analyzed for its potassium content. The potassium concentrations in the dry catalyst were: At the reactor inlet: 1400 ppm by weight
In der Reaktormitte: 1000 Gew.-ppmIn the middle of the reactor: 1000 ppm by weight
Am Reaktorausgang: 800 Gew.-ppmAt the reactor outlet: 800 ppm by weight
Der Gehalt an organischem Kohlenstoff betrug 1,1 Gew.-%. Der ausgebaute Katalysator wurde anschließend in einem Muffelofen mit Umluft 2 Stunden bei 550 °C erhitzt, um die organischen Belege durch Abbrennen zu entfernen. Nach dem Abbrennen war der Gehalt an organischem Kohlenstoff <0,1 Gew.-%. Der Katalysator (abzüglich von ca. 5 g, die für die Analysen verbraucht wurden) wurde wieder in den Reaktor eingefüllt und die Reaktion weitere 300 Stunden gefahren. Eine geringfügige Abnahme der Katalysatoraktivität war ersichtlich an der etwa 2°C höheren Temperatur (verglichen mit dem ersten Lauf), die benötigt wurde, um den gleichen Wasserstoffperoxid-Umsatz zu erreichen. Nach dem zweiten Lauf wurde der Katalysator wieder gewaschen, getrocknet und auf Kalium analy- siert. Die Konzentrationen betrugen:The organic carbon content was 1.1% by weight. The removed catalyst was then heated in a muffle furnace with circulating air at 550 ° C. for 2 hours in order to remove the organic deposits by burning off. After burning, the organic carbon content was <0.1% by weight. The catalyst (minus about 5 g which was used for the analyzes) was refilled into the reactor and the reaction was continued for a further 300 hours. A slight decrease in catalyst activity was evident from the approximately 2 ° C higher temperature (compared to the first run) that was required to achieve the same hydrogen peroxide conversion. After the second run, the catalyst was washed again, dried and analyzed for potassium. The concentrations were:
Am Reaktoreingang: 1500 Gew.-ppmAt the reactor inlet: 1500 ppm by weight
In der Reaktormitte: 1100 Gew.-ppmIn the middle of the reactor: 1100 ppm by weight
Am Reaktorausgang: 900 Gew.-ppm.At the reactor outlet: 900 ppm by weight.
Beispiel 2Example 2
Epoxidation mit Natriumpyrophosphat als Base (Vergleichsbeispiel)Epoxidation with sodium pyrophosphate as base (comparative example)
Beispiel 1 wurde wiederholt, aber anstatt der Dikaliumhydrogenphosphat-Lösung wurde eine 1,25 Gew.-% Lösung von Natriumpyrophosphat (Na P2O , 2 g/h) als Base verwendet. Die erste Umsetzung wurde ebenfalls nach 300 Stunden abgebrochen, der Katalysator bei Raumtemperatur mit Methanol propylenoxid-frei gewaschen und anschließend bei 40°C im Stickstoffstrom getrocknet. Nach dem Ausbau wurde der Katalysator auf deren Natriumgehalt analysiert. Die Natrium-Konzentration im trockenen Katalysator betrugen:Example 1 was repeated, but instead of the dipotassium hydrogen phosphate solution, a 1.25% by weight solution of sodium pyrophosphate (Na P 2 O, 2 g / h) was used as the base. The first reaction was also stopped after 300 hours, the catalyst was washed free of propylene oxide at room temperature with methanol and then dried at 40 ° C. in a stream of nitrogen. After removal, the catalyst was analyzed for its sodium content. The sodium concentration in the dry catalyst was:
Am Reaktoreingang: 700 Gew.-ppmAt the reactor inlet: 700 ppm by weight
In der Reaktormitte: 500 Gew.-ppmIn the middle of the reactor: 500 ppm by weight
Am Reaktorausgang: 400 Gew.-ppm.At the reactor outlet: 400 ppm by weight.
Der Gehalt an organischem Kohlenstoff betrug 1,3 Gew.-%. Nach der Regenerierung (analog zum Beispiel 1; nach dem Abbrennen war der Gehalt an organischem Kohlenstoff <0,1 Gew.-%) wurde der Katalysator ein weiteres Mal für 300 Stunden eingesetzt, wobei ebenfalls eine geringfügig niedrigere Aktivität als im ersten Lauf festzusetzen war. Nach dem Waschen und Trocknen wurde der Katalysator auf seinen Natriumgehalt analysiert. Die Natriumkonzentrationen im trok- kenen Katalysator betrugen:The organic carbon content was 1.3% by weight. After the regeneration (analogous to example 1; after burning off, the organic carbon content was <0.1% by weight), the catalyst was used again for 300 hours, again with a slightly lower activity than in the first run , After washing and drying, the catalyst was analyzed for its sodium content. The sodium concentrations in the dry catalyst were:
Am Reaktoreingang: 800 Gew.-ppm In der Reaktormitte: 600 Gew.-ppmAt the reactor inlet: 800 ppm by weight In the middle of the reactor: 600 ppm by weight
Am Reaktorausgang: 400 Gew.-ppm.At the reactor outlet: 400 ppm by weight.
Beispiel 3Example 3
Epoxidation mit Dicäsiumhydrogenphosphat als Base (Vergleichsbeispiel) Beispiel 1 wurde wiederholt, aber anstatt der Dikaliumhydrogenphosphat-Lösung wurde eine 2,5 Gew.-% Lösung von Dicäsiumhydrogenphosphat (Cs2HPO4, 3,6 g/h, hergestellt in Lösung aus Cs CO3 und Phosphorsäure) als Base verwendet.Epoxidation with diceium hydrogen phosphate as base (comparative example) Example 1 was repeated, but instead of the dipotassium hydrogen phosphate solution, a 2.5% by weight solution of dicesium hydrogen phosphate (Cs 2 HPO 4 , 3.6 g / h, prepared in solution from Cs CO 3 and phosphoric acid) was used as the base.
Die erste Umsetzung wurde ebenfalls nach 300 Stunden abgebrochen, der Katalysator bei Raumtemperatur mit Methanol propylenoxid-frei gewaschen und anschließend bei 40 °C im Stickstoffstrom getrocknet. Nach dem Ausbau wurde der Katalysator auf deren Cäsiumgehalt analysiert. Die Cäsium-Konzentrationen im trockenen Katalysator betrugen:The first reaction was also stopped after 300 hours, the catalyst was washed free of propylene oxide at room temperature with methanol and then dried at 40 ° C. in a stream of nitrogen. After removal, the catalyst was analyzed for its cesium content. The cesium concentrations in the dry catalyst were:
Am Reaktoreingang: 4400 Gew.-ppmAt the reactor inlet: 4400 ppm by weight
In der Reaktormitte: 2800 Gew.-ppmIn the middle of the reactor: 2800 ppm by weight
Am Reaktorausgang: 2100 Gew.-ppm.At the reactor outlet: 2100 ppm by weight.
Der Gehalt an organischem Kohlenstoff betrug 2,4 Gew.-%. Nach der Regenerierung (analog zum Beispiel 1; nach dem Abbrennen war der Gehalt an organischem Kohlenstoff <0,1 Gew.-%) wurde der Katalysator ein weiteres Mal für 300 Stunden eingesetzt, wobei ein Aktivitätsverlust im Vergleich zum ersten Lauf festzustellen war (für den gleichen Umsatz wurde im zweiten Lauf eine ca. 3°C höhere Temperatur als im ersten Lauf benötigt). Nach dem Waschen und Trocknen wurde der Katalysator auf seinen Cäsiumgehalt analysiert. Die Cäsium- Konzentrationen im trockenen Katalysator betrugen.The organic carbon content was 2.4% by weight. After the regeneration (analogous to Example 1; after burning off, the organic carbon content was <0.1% by weight), the catalyst was used again for 300 hours, with a loss of activity compared to the first run being found (for the same turnover was required in the second run at a temperature which was about 3 ° C higher than in the first run). After washing and drying, the catalyst was analyzed for its cesium content. The cesium concentrations in the dry catalyst were.
Am Reaktoreingang: 4600 Gew.-ppm In der Reaktormitte: 3100 Gew.-ppmAt the reactor inlet: 4600 ppm by weight In the middle of the reactor: 3100 ppm by weight
Am Reaktorausgang: 2300 Gew.-ppm Beispiel 4At the reactor outlet: 2300 ppm by weight Example 4
Epoxidation mit Dikaliumhydrogenphosphat als Base (erfindungsgemäß)Epoxidation with dipotassium hydrogen phosphate as base (according to the invention)
Der erste Lauf von Beispiel 1 wurde wiederholt. Nach den 300 Stunden wurden die Propylen-, Wasserstoffperoxid- und Dikaliumhydrogenphosphat-Zuläufe abgestellt und 1 Stunde mit Methanol gespült. Danach wurden zum laufenden Methanolstrom ca. 2 g/h Ameisensäure zudosiert. Mit dieser ~0,1 Gew.-%igen Lösung wurde der Katalysator 1 Stunde gewaschen. Anschließend wurde die Säuredosierung abgestellt und noch 1 Stunde mit Methanol gewaschen. Nach Ablas- sen des Methanols wurde der Katalysator wie in Beispiel 1 im Stickstoffstrom getrocknet. Der Gehalt an Kalium waren wie folgt:The first run of Example 1 was repeated. After the 300 hours, the propylene, hydrogen peroxide and dipotassium hydrogenphosphate feeds were shut off and rinsed with methanol for 1 hour. Then about 2 g / h of formic acid were metered into the running methanol stream. The catalyst was washed with this ~ 0.1% by weight solution for 1 hour. The acid metering was then switched off and washed with methanol for a further 1 hour. After the methanol had been discharged, the catalyst was dried in a stream of nitrogen as in Example 1. The potassium levels were as follows:
Am Reaktoreingang: <100 Gew.-ppmAt the reactor inlet: <100 ppm by weight
In der Reaktormitte: - <100 Gew.-ppm Am Reaktorausgang: 100 Gew.-ppmIn the middle of the reactor: - <100 ppm by weight At the reactor outlet: 100 ppm by weight
Der Gehalt an organischem Kohlenstoff betrug 0,9 Gew.-%. Der ausgebaute Katalysator wurde anschließend in einem Muffelofen mit Umluft 2 Stunden bei 550°C erhitzt, um die organischen Belege durch Abbrennen zu entfernen. Nach dem Abbrennen war der Gehalt an organischem Kohlenstoff <0,1 Gew.-%. Der Katalysator (abzüglich von ca. 5 g, die für die Analysen verbraucht wurden) wurde wieder in den Reaktor eingefüllt und die Reaktion weitere 300 Stunden gefahren. Es konnte keine Abnahme der Aktivität im Vergleich zum ersten Lauf festgestellt werden.The organic carbon content was 0.9% by weight. The removed catalyst was then heated in a muffle furnace with circulating air at 550 ° C. for 2 hours in order to remove the organic deposits by burning off. After burning, the organic carbon content was <0.1% by weight. The catalyst (minus about 5 g which was used for the analyzes) was refilled into the reactor and the reaction was continued for a further 300 hours. There was no decrease in activity compared to the first run.
Beispiel 5Example 5
Epoxidation mit Natriumpyrophosphat als Base (erfindungsgemäß) Der erste Lauf von Beispiel 2 wurde wiederholt. Zehn Stunden vor Ende des Versuchs wurde die Natriumpyrophosphat-Dosierung gestoppt. Nach den 300 Stunden wurden dann die Propylen- und Wasserstoffperoxid-Zuläufe abgestellt und 3 Stunden mit Methanol gespült. Nach Ablassen des Methanols wurde der Kataly- sator wie in Beispiel 1 im Stickstoffstrom getrocknet. Der Gehalt an Natrium waren wie folgt:Epoxidation with sodium pyrophosphate as base (according to the invention) The first run of Example 2 was repeated. The sodium pyrophosphate dosage was stopped ten hours before the end of the experiment. After the 300 hours, the propylene and hydrogen peroxide feeds were then shut off and rinsed with methanol for 3 hours. After the methanol had been discharged, the catalyst was dried in a stream of nitrogen as in Example 1. The sodium content was as follows:
Am Reaktoreingang: 200 Gew.-ppmAt the reactor inlet: 200 ppm by weight
In der Reaktormitte: 200 Gew.-ppm Am Reaktorausgang: 100 Gew.-ppm.In the middle of the reactor: 200 ppm by weight. At the reactor outlet: 100 ppm by weight.
Der Gehalt an organischem Kohlenstoff betrug 1,3 Gew.-%. Der ausgebaute Katalysator wurde anschließend in einem Muffelofen mit Umluft 2 Stunden bei 550°C erhitzt, um die organischen Belege durch Abbrennen zu entfernen. Nach dem Abbrennen war der Gehalt an organischem Kohlenstoff <0,1 Gew.-%. Der Katalysator (abzüglich von ca. 5 g, die für die Analysen verbraucht wurden) wurde wieder in den Reaktor eingefüllt und die Reaktion weitere 300 Stunden gefahren. Es konnte keine Abnahme der Aktivität im Vergleich zum ersten Lauf festgestellt werden.The organic carbon content was 1.3% by weight. The removed catalyst was then heated in a muffle furnace with circulating air at 550 ° C. for 2 hours in order to remove the organic deposits by burning off. After burning, the organic carbon content was <0.1% by weight. The catalyst (minus about 5 g which was used for the analyzes) was refilled into the reactor and the reaction was continued for a further 300 hours. There was no decrease in activity compared to the first run.
Beispiel 6Example 6
Epoxidation mit Dicäsiumhydrogenphosphat als Base (erfindungsgemäß)Epoxidation with diceium hydrogen phosphate as base (according to the invention)
Der erste Lauf von Beispiel 3 wurde wiederholt. Nach den 300 Stunden wurden die Propylen-, Wasserstoffperoxid- und Dicäsiumhydrogenphosphat-Zuläufe abgestellt und 1 Stunde mit Methanol gespült. Danach wurden zum laufenden Methanolstrom ca. 2 g/h Phosphorsäure zudosiert. Mit dieser -0,1 Gew.-%igen Lösung wurde der Katalysator 1 Stunde gewaschen. Anschließend wurde die Sau- redosierung abgestellt und noch 1 Stunde mit Methanol gewaschen. Nach Ablassen des Methanols wurde der Katalysator wie in Beispiel 1 im Stickstoffstrom getrocknet. Der Gehalt an Cäsium waren wie folgt:The first run of Example 3 was repeated. After the 300 hours, the propylene, hydrogen peroxide and diceium hydrogenphosphate feeds were shut off and rinsed with methanol for 1 hour. Then about 2 g / h of phosphoric acid were metered into the running methanol stream. The catalyst was washed with this -0.1% by weight solution for 1 hour. The sauce was then Redosing stopped and washed with methanol for 1 hour. After the methanol had been discharged, the catalyst was dried in a stream of nitrogen as in Example 1. The cesium content was as follows:
Am Reaktoreingang: 100 Gew.-ppmAt the reactor inlet: 100 ppm by weight
In der Reaktormitte: 200 Gew.-ppmIn the middle of the reactor: 200 ppm by weight
Am Reaktorausgang: 200 Gew.-ppm.At the reactor outlet: 200 ppm by weight.
Der Gehalt an organischem Kohlenstoff betrug 2,0 Gew.-%. Der ausgebaute Kataly sator wurde anschließend in einem Muffelofen mit Umluft 2 Stunden bei 550°C erhitzt, um die organischen Belege durch Abbrennen zu entfernen. Nach dem Abbrennen war der Gehalt an organischem Kohlenstoff <0,1 Gew.-%. Der Katalysator (abzüglich von ca. 5 g, die für die Analysen verbraucht wurden) wurde wieder in den Reaktor eingefüllt und die Reaktion weitere 300 Stunden gefah- ren. Es konnte keine Abnahme der Aktivität im Vergleich zum ersten Lauf festgestellt werden. The organic carbon content was 2.0% by weight. The removed catalyst was then heated in a muffle furnace with circulating air at 550 ° C for 2 hours to remove the organic deposits by burning. After burning, the organic carbon content was <0.1% by weight. The Catalyst (g minus about 5 that were used for the analyzes) was re-introduced into the reactor and the reaction further 300 hours, dangerous situations. It was no decrease in activity are observed in comparison with the first run.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Epoxides in Gegenwart eines Zeolith- Katalysators, in dem (i) ein Alken mit einem Hydroperoxid in Gegenwart des Katalysators unter Erhalt des Epoxides umgesetzt wird, wobei mindestens ein Alkalimetallsalz in mindestens einem Eduktstrom der Umsetzung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß1. A process for the preparation of an epoxide in the presence of a zeolite catalyst, in which (i) an alkene is reacted with a hydroperoxide in the presence of the catalyst to give the epoxide, at least one alkali metal salt being fed to the reaction in at least one educt stream, characterized in that that
(ii) im Laufe der Umsetzung die Zugabe des mindestens einen Alkalimetallsalzes abgebrochen und Hydroperoxid und Alken der Umsetzung weiter zugeführt werden.(ii) in the course of the reaction, the addition of the at least one alkali metal salt is stopped and hydroperoxide and alkene are fed to the reaction.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß2. The method according to claim 1, characterized in that
(iii) die Zugabe von Alken und Hydroperoxid abgebrochen wird und der Katalysator mit einer Lösung, umfassend mindestens eine Säure mit einem pKa-Wert in Wasser von kleiner 6, gewaschen wird.(iii) the addition of alkene and hydroperoxide is stopped and the catalyst is washed with a solution comprising at least one acid with a pKa in water of less than 6.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß3. The method according to claim 2, characterized in that
(iv) der aus (iii) resultierende Katalysator mit mindestens einem Lösungsmittel gewaschen wird.(iv) the catalyst resulting from (iii) is washed with at least one solvent.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß (v) der aus (iii) oder (iv) resultierende Katalysator mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff umfassenden Gasgemisch in Kontakt gebracht wird. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that (v) the catalyst resulting from (iii) or (iv) is brought into contact with oxygen or a gas mixture comprising oxygen.
5. Integriertes Verfahren zur Herstellung eines Epoxides, umfassend die Stufen (i), (ii), (iii), (v) und gegebenenfalls (iv) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß5. Integrated method for producing an epoxide, comprising steps (i), (ii), (iii), (v) and optionally (iv) according to claims 1 to 4, characterized in that
(vi) der aus (v) resultierende Katalysator zur Umsetzung des Alkens mit Hydroperoxid gemäß (i) eingesetzt wird.(vi) the catalyst resulting from (v) is used to react the alkene with hydroperoxide according to (i).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Titansilikalit der Struktur TS-1 ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the catalyst is a titanium silicalite of the structure TS-1.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Alken Propen ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the alkene is propene.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydroperoxid Wasserstoffperoxid ist.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the hydroperoxide is hydrogen peroxide.
9. Verwendung einer Säure mit einem pKa-Wert in Wasser von kleiner 6 zur Entfernung von Alkalimetall aus einem Zeolith-Katalysator.9. Use of an acid with a pKa in water of less than 6 for removing alkali metal from a zeolite catalyst.
10. Verfahren zur Regenerierung eines Zeolith-Katalysators, das umfaßt: (a) Waschen eines Zeolith-Katalysators, der in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wurde, mit einer Lösung, umfassend mindestens eine Säure mit einem pKa-Wert in Wasser von kleiner 6, wobei die Säure bei der Umsetzung von Alken und Hydroperoxid entsteht, (b) Waschen des aus (a) resultierenden Katalysators mit Methanol und10. A method of regenerating a zeolite catalyst comprising: (a) washing a zeolite catalyst used in a process according to any one of claims 1 to 8 with a solution comprising at least one acid with a pKa in Water of less than 6, the acid being formed in the reaction of alkene and hydroperoxide, (b) washing the catalyst resulting from (a) with methanol and
(c) in Kontakt bringen des aus (b) resultierenden Katalysators mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff umfassenden Gasgemisch. (c) contacting the catalyst resulting from (b) with oxygen or a gas mixture comprising oxygen.
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