ES2234631T3 - Procedimiento de produccion de oxido de propileno. - Google Patents
Procedimiento de produccion de oxido de propileno.Info
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Abstract
Un procedimiento para producir óxido de propileno que comprende las siguientes etapas; etapa de oxidación: una etapa de obtención de hidroperóxido de isopropilbenceno por oxidación de isopropilbenceno; etapa de epoxidación: una etapa de obtención de óxido de propileno y alcohol cumílico por reacción de propileno con hidroperóxido de isopropilbenceno obtenido en la etapa de oxidación en la presencia de un catalizador de óxido de silicio que contiene titanio que satisface las siguientes condiciones (1) a (4): (1) un diámetro medio de poro de 19 Å o más. (2) el diámetro medio de poro del 90% o más del volumen de todos los poros tiene un diámetro de poro de 5 a 200 Å. (3) un volumen de poro específico de 0, 2 cm3/g o más (4) el catalizador es un catalizador obtenible por un proceso que comprende mezclar y agitar en estado líquido una fuente de titanio, fuente de silicio e ión de amonio cuaternario de la siguiente fórmula general (I) como una matriz para obtener un sólido que contiene los componentes de catalizador y la matriz y separando después el patrón por medio de extracción con disolvente [NR1R2R3R4].
Description
Procedimiento de producción de óxido de
propileno.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para producir óxido de propileno. Más en particular,
la presente invención se refiere a un procedimiento para producir
óxido de propileno en el que el propileno se convierte en óxido de
propileno con elevado rendimiento utilizando un hidroperóxido de
isopropilbenceno como portador de oxígeno y pudiendo reciclarse el
citado isopropilbenceno.
Existe un procedimiento para oxidación del
propileno por utilización de hidroperóxido de etilbenceno como
portador de oxígeno para obtener óxido de propileno y estireno
conocido como proceso Halcon. Este procedimiento, sin embargo, es
insatisfactorio desde el punto de vista de producción selectiva de
óxido de propileno, solo, con alto rendimiento, ya que se produce
estireno como subproducto junto con el óxido de propileno.
Los autores de la presente invención han
estudiado exhaustivamente el desarrollo de un procedimiento para
producir óxido de propileno sin el problema antes mencionado, y han
encontrado como resultado de ese estudio que el propileno se puede
convertir en óxido de propileno sin producción de subproductos por
utilización de un hidroperóxido de isopropilbenceno como portador de
oxígeno y se puede obtener óxido de propileno con alto rendimiento
añadiendo una operación de separación de ácido orgánico De esta
forma, han completando la presente invención.
Es decir, la presente invención se refiere a un
procedimiento para producir óxido de propileno que comprende las
siguientes etapas:
La etapa de oxidación de la presente invención es
una etapa en la que se obtiene hidroperóxido de isopropilbenceno por
oxidación de isopropilbenceno. La oxidación de isopropilbenceno se
lleva a cabo normalmente por auto-oxidación
utilizando un gas que contiene oxígeno tal como aire, aire
concentrado en oxígeno o similar. Se prefiere en particular, un
método de oxidación en emulsión en una emulsión acuosa alcalina con
el fin de mejorar el rendimiento de hidroperóxido de
isopropilbenceno;
la etapa de oxidación habitual: una etapa de
obtención de hidroperóxido de isopropilbenceno por oxidación de
isopropilbenceno;
etapa de epoxidación: una etapa de obtención de
óxido de propileno y alcohol cumílico por reacción de propileno con
el hidroperóxido de isopropilbenceno obtenido en la etapa de
oxidación en presencia de un catalizador de óxido de silicio que
contiene titanio que satisface las siguientes condiciones (1) a
(4):
- (1)
- un diámetro medio de poro de 19 \ring{A} o más,
- (2)
- un 90% o más, en volumen, de todos los poros tiene un diámetro de poro de 5 a 200 \ring{A},
- (3)
- un volumen de poro específico de 0,2 cm^{3}/g o más, y
- (4)
- el catalizador es un catalizador obtenible por un procedimiento que comprende mezclar y agitar, en medio líquido, una fuente de titanio, fuente de silicio y un ión de amonio cuaternario, de la siguiente fórmula general (I) como matriz para obtener un sólido que contenga los componentes del catalizador y la matriz y posterior eliminación de esa matriz mediante extracción con disolvente:
(I)[NR^{1}R^{2}R^{3}R^{4}]
(donde R^{1} representa un grupo
hidrocarburo lineal o ramificado que tiene 2 a 36 átomos de carbono,
y R^{2} a R^{4} representan un grupo alquilo que tiene de 1 a 6
átomos de
carbono);
etapa de hidrogenolisis: una etapa de obtención
de isopropilbenceno por hdrogenolisis del alcohol cumílico obtenido
en la etapa de epoxidación, y reciclando este isopropilbenceno a la
etapa de oxidación como materia prima de la etapa de oxidación;
y
etapa de separación del ácido orgánico: una etapa
de eliminación del ácido orgánico del sistema entre la etapa de
oxidación y la etapa de epoxidación para reducir la concentración
del ácido orgánico en el líquido de oxidación introducido como
alimentación a la etapa de epoxidación a 0,5% en peso o menos.
La temperatura de reacción es de 50 a 200ºC, y la
presión de reacción es normalmente desde la presión atmosférica a 5
MPa. En el método de oxidación en emulsión se utiliza, como reactivo
alcalino, un compuesto de metal alcalino tal como NaOH o KOH,
compuesto de metal alcalino-térreo, o carbonato de
metal alcalino tal como Na_{2}CO_{3} o NaHCO_{3}, NH_{3},
(NH_{4})_{2}CO_{3}, carbonatos de amonio, metal
alcalino o similares.
La etapa de epoxidación de la presente invención
es una etapa de reacción de un hidroperóxido orgánico obtenido en la
etapa de oxidación con propileno para obtener óxido de propileno y
alcohol cumílico. La etapa de epoxidación se lleva a cabo en
presencia de un catalizador que comprende un óxido de silicio que
contiene titanio para obtener el deseado producto con alto
rendimiento y alta selectividad. Como catalizadores se prefieren los
catalizadores llamados de Ti-sílice que contienen Ti
unido químicamente a óxido de silicio. Por ejemplo, se puede citar
un compuesto preparado por aplicación de un compuesto de Ti sobre un
soporte de óxido de silicio, un compuesto preparado por combinación
de un compuesto de titanio con óxido de silicio por un método de
co-precipitación o método de gel sol, compuestos de
zeolita que contienen Ti, y similares.
El óxido de silicio que contiene titanio,
empleado en la presente invención satisface todas las condiciones
siguientes (1) a (3).
- La condición (1) es que el diámetro medio de poro sea de 19 \ring{A} o más.
- La condición (2) es que los poros del 90% o más del volumen de todos los tengan un diámetro de poro de 5 a 200 \ring{A}.
- La condición (3) es que un volumen de poro específico sea de 0,2 cm^{3}/g o más.
El volumen de poros específicos antes mencionado
significa aquí un volumen de poro por gramo de cataliza-
dor.
dor.
Las medidas en las condiciones antes mencionadas
(1) a (3) se pueden realizar por métodos ordinarios utilizando un
método de adsorción física de un gas tal como nitrógeno, argon o
similares.
El óxido de silicio que contiene titanio
satisface la siguiente condición (4) además de las condiciones antes
mencionadas (1) a (3).
La condición (4) es que el óxido de silicio que
contiene titanio se pueda obtener como se ha descrito antes por
utilización de un ión de amonio cuaternario de la siguiente fórmula
general (I) como matriz y posterior eliminación de esta matriz.
(I)[NR^{1}R^{2}R^{3}R^{4}]^{+}
(donde R^{1} representa un grupo
hidrocarburo lineal o ramificado que tiene 2 a 36 átomos de carbono
y R^{2} a R^{4} representan un grupo alquilo que tiene de 1 a 6
átomos de
carbono).
R^{1} es un grupo hidrocarburo lineal o
ramificado que tiene 2 a 36 átomos de carbono, preferiblemente que
tienen 10 a 18 átomos de carbono. R^{2} a R^{4} son grupo
alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono y es preferible que todos
los R^{2} a R^{4} sean grupo metilo. Como ejemplos específicos
del ión de amonio cuaternario de la fórmula general (I), se pueden
citar cationes tales como hexadeciltrimetilamonio,
dodeciltrimetilamonio, benciltrimetilamonio,
dimetil-didodecilamonio, y similares.
El método de eliminación de la matriz es el de
extracción con disolvente para mantener la actividad y selectividad
del catalizador a alto nivel. Es preferible que el catalizador tenga
un máximo de absorción en la región de 960\pm5 cm^{-1} en el
espectro de absorción en el infrarrojo. Se supone que este máximo
corresponde al titanio introducido en el esqueleto de sílice. El
catalizador se puede utilizar en cualquier forma física tal como
polvo, laminillas, partículas esféricas y píldoras. Como método
específico de obtención del catalizador se señala el siguiente.
En primer lugar se mezclan una fuente de sílice,
una fuente de titanio y un ión de amonio cuaternario como matriz y
se agitan en medio líquido para obtener un sólido que contiene los
componentes del catalizador y matriz. Cuando se emplea un reactivo,
éste está en forma sólida. Es ventajoso disolver o dispersar el
reactivo en un disolvente para dar una solución para ser usada.
Como fuente de sílice, se citan sílice amorfa y
alcoxisilanos, por ejemplo, ortosilicato de tetrametilo,
ortosilicato de tetraetilo, ortosilicato de tetrapropilo y
similares.
Como fuente de titanio se pueden citar alcoxidos
de titanio, por ejemplo, titanato de tetrametilo, titanato de
tetraetilo, titanato de tetrapropilo, titanato de tetraisopropilo,
titanato de tetrabutilo, titanato de tetraisobutilo, titanato de
tetra-2-etilhexilo, titanato de
tetraoctadecilo, y oxiacetilacetonato de titanio (IV) diisopropoxi
bisacetilacetonato de titanio (IV) y similares, o compuestos de
titanio halogenados, por ejemplo tetracloruro de titanio,
tetrabromuro de titanio, tetrayoduro de titanio y similares.
Como matriz, se pueden utilizar los compuestos
descritos antes.
Como ejemplos de disolvente, se pueden citar agua
y alcoholes, por ejemplo, metanol, etanol,
n-propanol, 2-propanol,
n-butanol, sec-butanol,
t-butanol, alcohol vinílico, alcohol alílico,
ciclohexanol, alcohol bencílico y similares, dialcoholes, o mezclas
de ellos, y similares.
La relación molar de la cantidad utilizada de la
fuente de titanio a cantidad utilizada de fuente de silicio es,
preferiblemente de 10^{-5} a 1, más preferiblemente de 0,00008 a
0,04. La relación molar de la cantidad utilizada del ión de amonio
cuaternario a cantidad total de la fuente de sílice y la fuente de
titanio es, preferiblemente, de 10^{-2} a 2.
Para favorecer la reacción de la fuente de
silicio y la fuente de titanio, es preferible impartir propiedad
alcalina o ácida a la solución mixta. Como fuente de álcali, se
prefieren hidróxidos de amonio cuaternario, y entre sus ejemplos se
incluyen hidróxido de tetrametil amonio, hidróxido de
tetraetilamonio, hidróxido de tetrapropil amonio y similares. Entre
los ejemplos de ácido se pueden citar ácidos inorgánicos tales como
ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico y similares, y
ácidos orgánicos tales como ácido fórmico, ácido acético, ácido
propiónico y similares.
La temperatura de mezclado y agitación es
normalmente de -30 a 100ºC. Se forma un sólido por mezclado y
agitación que se puede someter a envejecimiento para posterior
crecimiento del sólido. El tiempo de envejecimiento es normalmente
de 180 horas o menos y la temperatura de envejecimiento es
normalmente de 0 a 200ºC. Cuando se requiere calentamiento en el
envejecimiento, es preferible pasar la mezcla a una vasija
resistente a la presión y llevar a cabo el envejecimiento de la
mezcla en condiciones estancas al aire para evitar la evaporación
del disolvente.
A continuación, el sólido obtenido en la etapa
mencionada antes se somete a una operación de extracción con
disolvente utilizando un disolvente para eliminar la matriz,
obteniéndose así el catalizador buscado. Whitehurst y col. han
descrito una tecnología para extracción de la matriz por un
disolvente (véase, Patente estadounidense 5143879).
El disolvente utilizado para la extracción puede
ser, ventajosamente, aquel que puede disolver el compuesto utilizado
como matriz y en general se pueden utilizar hidrocarburos oxa- y/o
oxo-sustituidos que tienen 1 a aproximadamente 12
átomos de carbono que son líquidos a temperatura normal. Como
disolvente adecuado de esta clase, se pueden utilizar alcoholes,
cetonas, éteres (acíclicos y cíclicos) y ésteres, y entre los
ejemplos de los mismos se incluyen hidrocarburos
hidroxi-sustituidos, tales como metanol, etanol,
etilen glicol, propilen glicol, isopropanol,
n-butanol y octanol; hidrocarburos
oxo-sustituidos tales como acetona, dietilcetona,
metil etil cetona y metil isobutil cetona; éteres hidroacrburo tales
como éter diisobutílico y tetrahidrofurano; ésteres de hidrocarburo
tales como acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de etilo y
propionato de butilo; y similares. La relación en peso de estos
disolventes a catalizador es normalmente de 1 a 1000,
preferiblemente de 10 a 300. Para mejorar el efecto de extracción,
se pueden añadir a estos disolventes ácidos o sales de los mismos.
Entre los ejemplos de ácidos utilizados se incluyen ácidos
inorgánicos tales como ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido
nítrico, ácido bromhídrico y similares, y ácidos orgánicos tales
como ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico y similares.
Entre los ejemplos de sales de los mismos se incluyen sales de metal
alcalino, sales de metal alcalino-térreo, sales de
amonio y similares. La concentración de ácido o sal del mismo
añadida al disolvente es, preferiblemente 10 moles/l o menos, más
preferiblemente 1 mol/l o menos. Cuando la concentración de un ácido
o sal del mismo añadidos a un disolvente es demasiado grande, es
eluído el titanio presente en el catalizador, lo que conduce a una
reducción de la actividad del catalizador en algunos casos. Después
de mezclar suficientemente el disolvente y el catalizador, se separa
parte de la fase líquida por filtración, decantación o similares.
Esta operación se repite con la frecuencia que se requiera. La
extracción se puede realizar también haciendo fluir un disolvente de
lavado a través de una capa de catalizador. Se puede reconocer que
se ha completado el lavado, por ejemplo, por análisis de una porción
de la fase líquida. La temperatura de extracción es,
preferiblemente, de 0 a 200ºC, más preferiblemente de 20 a 100ºC. En
lugar de emplear el disolvente de extracción orgánico antes
mencionado, la extracción se puede llevar a cabo también utilizando
fluido supercrítico. Como fluido supercrítico es preferible dióxido
de carbono. La temperatura supercrítica del dióxido de carbono es de
aproximadamente 31ºC o más, y la temperatura de extracción es,
preferiblemente, de 31 a 100ºC, más preferiblemente de 35 a 60ºC. La
presión supercrítica es de aproximadamente 7,4 MPa, y
preferiblemente de 10 a 30 MPa. Es preferible llevar a cabo la
extracción utilizando dióxido de carbono supercrítico en una
cantidad de 50 a 500 gramos por minuto por litro de catalizador en
la extracción, durante un período de 4 a 20 horas.
El secado se puede llevar a cabo sobre el sólido
obtenido después de la extracción. Es decir, se calienta el sólido,
bajo una atmósfera de gas no-reductor, por ejemplo
nitrógeno, argon o dióxido de carbono, o un gas que contiene
oxígeno, por ejemplo aire, a una temperatura preferiblemente de 10 a
800ºC, más preferiblemente de 50 a 300ºC.
Se lleva a cabo preferiblemente una sililación
sobre el catalizador así obtenido. La sililación se lleva a cabo por
contacto del catalizador resultante con un agente de sililación para
convertir el grupo hidroxilo presente en la superficie del
catalizador en un grupo sililo. Entre los ejemplos de agente
sililante se incluyen silanos orgánicos, sililaminas orgánicas,
sililamidas orgánicas y sus derivados, así como silazanos orgánicos
y otros agentes sililantes.
Entre los ejemplos de silanos orgánicos se
incluyen clorotrimetilsilano, diclorodimetilsilano,
clorobromodimetilsilano, nitrotrimetilsilano, clorotrietilsilano,
yododimetilbutilsilano, clorodimetilfenilsilano,
diclorodimetilsilano, dimetil n-propilclorosilano.
dimetilisopropilclorosilano,
t-butildimetilclorosilano,
tripropil-clorosilano, dimetiloctilclorosilano,
tributilclorosilano, trihexilclorosilano,
dimetil-etilclorosilano,
dimetiloctadecilclorosilano,
n-butildimetilclorosilano,
bromometil-dimetilclorosilano,
clorometildimetilcloorosilano,
3-cloropropildimetilclorosilano,
dimetoximetilclorosilano, dimetilfenilclorosilano,
trietoxiclorosilano, dimetil-fenilclorosilano,
metilfenilvinilclorosilano, bencildimetilclorosilano
difenil-diclorosilano, difenilmetilclorosilano,
difenilvinil-clorosilano, tribencilclorosilano y
3-cianopropildimetilclorosilano.
Entre los ejemplos de sililamina orgánica se
incluyen N-trimetilsililimidazol,
N-t-butildimetilsililimidazol,
N-dimetiletilsililimidazol,
N-dimetil-n-propilsilil-imidazol,
N-dimetilisopropilsililimidazol,
N-trimetilsilildimetilamina,
N-trimetil-silildietilamina,
N-trimetilsililpirrol,
N-trimetilsililpirrolidina,
N-trimetilsililpiperidina,
1-cianoetil(dietilamino)dimetilsilano
y pentafluorofenildimetilsililamina.
Entre los ejemplos de sililamida orgánica y
derivados de la misma se incluyen
N,O-bistrimetilsililacetamida,
N,O-bistrimetilsililtrifluooroacetamida,
N-trimetillilacetamida,
N-metil.N-trimetilsililacetamida,
N-metil-N-trimetilsilil-trifluoroacetamida,
N-metil-N-trimetilsililheptafluorobutilamida,
N-(t-butildimetil-silil)-N-trifluoroacetamida
y
N,O-bis(dietilhidrosilil)trifluoroacetamida.
Entre los ejemplos de silazano orgánico se
incluyen hexametildisilazano, heptametildisilazano,
1,1,3,3-tetrametildisilazano,
1,3-bis(clorometil)tetrametil-disilazano,
1,3-divinil-1,1,3,3-tetrametildisilazano
y
1,3-difeniltetrametil-disilazano.
Otros ejemplos de otros agentes sililantes son
N-metoxi-N,O-bistrimetilsilil-trifluoroacetamida,
carbamato de
N-metoxi-N,O-bistrimetilsililo,
sulfamato de N,O-bistrimetilsililo,
trimetilsililtrifluoro-metano sulfonato y
N,N'-bistrimetilsililurea. El agente sililante
preferido es hexametildisilazano.
El catalizador preparado de esta manera tiene una
elevada área superficial y puntos activos de titanio dispersados, y
se puede utilizar adecuadamente en una reacción de epoxidación de
olefinas.
En la presente invención, el hidroperóxido de
isopropilbenceno utilizado como materia prima para el proceso de
epoxidación puede ser una substancia diluida o densa purificada o no
purificada.
La reacción de epoxidación se lleva a cabo por
contacto del propileno y el hidroperóxido de isopropilbenceno con un
catalizador. La reacción puede tener lugar en fase líquida
utilizando un disolvente. El disolvente debe ser líquido a la
temperatura y presión de la reacción, y substancialmente inerte a
los reactivos y productos. El disolvente puede estar compuesto de
una substancia presente en la solución de hidroperóxido utilizada.
Por ejemplo, cuando el hidroperóxido de isopropilbenceno está en
mezcla con isopropilbenceno que es materia prima del mismo, se puede
emplear éste en lugar de un disolvente sin adición de disolvente
particular. Además se pueden citar como disolventes útiles los
compuestos aromáticos monocíclicos (por ejemplo benceno, tolueno,
clorobenceno, ortodiclorobenceno), y alcanos (por ejemplo octano,
decano, dodecano) y similares.
La temperatura de epoxidación es normalmente de 0
a 200ºC y preferiblemente de 25 a 200ºC. La presión estará a un
nivel suficiente para mantener la mezcla de reacción en estado
líquido. En general, la presión es, ventajosamente, de 100 a 10000
kPa.
La reacción de epoxidación se puede llevar a cabo
ventajosamente utilizando un catalizador en la forma de una
dispersión espesa o en lecho fijo. En el caso de una operación
industrial a gran escala, se prefiere utilizar lecho fijo. La
reacción de epoxidación se puede llevar a cabo por método
discontinuo, método semi-continuo, método continuo o
similares. Cuando el líquido que contiene los materiales de partida
de reacción se hace pasar a través de un lecho fijo, la mezcla
fluida descargada de una región de reacción no contiene catalizador
alguno o no contiene substancialmente catalizador.
En la presente invención, la concentración del
ácido orgánico en el líquido de oxidación introducido como
alimentación en la etapa de epoxidación es de 0,5% en peso o menos,
más preferiblemente 0,1% en peso o menos. Cuando la concentración de
un ácido orgánico es demasiado alta, la actividad catalítica decrece
y además en algunos casos puede quedar acortada la vida útil del
catalizador. El líquido de oxidación introducido como alimentación
en la etapa de epoxidación incluye también el líquido de reacción
producido en esta etapa de oxidación, o líquido concentrado por
destilación o similar. El ácido orgánico tiene grupo carboxilo, y
ejemplos de ácido carboxílico son ácido fórmico, ácido acético,
ácido propiónico, ácido benzoico y similares, ácidos dicarboxílicos
tales como ácido oxálico, ácido malónico, hidroxiácidos tales como
ácido láctico y similares.
La etapa de hidrogenolisis de la presente
invención es una etapa en la que el alcohol cumílico obtenido en la
etapa de epoxidación se hidrogenoliza para obtener isopropilbenceno
y el isopropilbenceno se recicla a la etapa de oxidación como
materia prima de la etapa de oxidación. Es decir, por
hidrogenolisis, se recicla el mismo isopropilbenceno que se ha
utilizado en la etapa de oxidación. La reacción de hidrogenolisis se
lleva a cabo habitualmente por contacto de alcohol cumílico e
hidrógeno con un catalizador. La reacción puede llevarse a cabo en
fase líquida utilizando un disolvente o en fase gaseosa. El
disolvente debe ser substancialmente inerte a reactivos y productos.
El disolvente puede estar compuesto por la substancia presente en la
solución de alcohol cumílico utilizada. Por ejemplo, cuando el
alcohol cumílico es una mezcla con isopropilbenceno, que es un
producto, este se puede utilizar en lugar de un disolvente sin
adición de disolvente particular. Adicionalmente, se consideran
disolventes útiles los alcanos (por ejemplo octano, decano,
dodecano), compuestos aromáticos monocíclicos (por ejemplo, benceno,
etilbenceno, tolueno) y similares. La temperatura de la
hidrogenolisis es por lo general de 0 a 500ºC, y preferiblemente de
30 a 400ºC. En general la presión es ventajosamente de 100 a 10000
kPa. La reacción de hidrogenolisis se puede llevar a cabo
ventajosamente utilizando un catalizador en la forma de una
dispersión espesa o lecho fijo. El método de la presente invención
se puede llevar a cabo por un método discontinuo, método
semi-continuo o método continuo. Cuando los
materiales de partida de la reacción que contienen líquido o gas se
hacen pasar a través de un lecho fijo, la mezcla fluida descargada
de una región de reacción no contiene catalizador alguno o no
contiene substancialmente catalizador.
La etapa de eliminación del ácido orgánico en la
presente invención es una etapa de separación del ácido orgánico
desde el sistema, entre la etapa de oxidación y la etapa de
epoxidación para controlar la concentración del ácido orgánico en la
alimentación del líquido de oxidación a la etapa de epoxidación,
dentro del intervalo antes mencionado. La etapa de eliminación el
ácido orgánico se puede llevar a cabo normalmente por destilación,
extracción o similares. Por ejemplo, cuando se utiliza extracción,
ésta se puede llevar a cabo empleando agua o solución acuosa
alcalina como sustancia extrayente. Cuando se utiliza una solución
acuosa alcalina como extrayente, se puede separar el ácido orgánico
por contacto con una solución acuosa alcalina que contiene álcali en
una cantidad no inferior al número molar del ácido orgánico de
alimentación, que deja la solución, seguido de la eliminación de la
fase acuosa del sistema. Además, es preferible, lavar con agua la
capa oleosa después de lavar con álcali, para eliminar el álcali
remanente y la sal de ácido orgánico con álcali. Como álcali, se
puede emplear compuesto de metal alcalino tal como NaOH y KOH,
compuestos de metal alcalino-térreo, o carbonatos de
metal alcalino tales como Na_{2}CO_{3} y NaHCO_{3}, o NH_{3}
y (NH_{4})_{2}
CO_{3}, carbonatos de amonio, metal alcalino, y similares. El ácido orgánico es como se ha descrito en la sección de la etapa de epoxidación.
CO_{3}, carbonatos de amonio, metal alcalino, y similares. El ácido orgánico es como se ha descrito en la sección de la etapa de epoxidación.
Se mezcló cumeno con aire, y se hicieron
reaccionar ambos bajo condiciones de una presión de 500 kPa y una
temperatura de 105ºC durante 5 horas. El líquido de oxidación
producido tenía la siguiente composición.
| Composición del líquido de oxidación | |
| Hidroperóxido de cumeno | 24 por ciento en peso |
| Alcohol cumílico | 1 por ciento en peso |
| Isopropilbenceno | 72 por ciento en peso |
| Otros | 3 por ciento en peso |
El líquido de oxidación obtenido en la etapa de
oxidación se mezcló con una solución acuosa de carbonato de sodio a
una relación de líquido de oxidación a solución acuosa de carbonato
de sodio de 5:1, la mezcla se dejó reposar, se mezcló entonces la
capa oleosa resultante con agua en una relación de capa oleosa a
agua de 5:1, y se dejó reposar la mezcla. La capa oleosa resultante
tenía la siguiente composición:
| Hidroperóxido de cumeno | 24 por ciento en peso |
| Alcohol cumílico | 1 por ciento en peso |
| Isopropilbenceno | 72 por ciento en peso |
| Ácido orgánico | 0,002 por ciento en peso |
El líquido de oxidación lavado obtenido en la
etapa de eliminación del ácido orgánico se dejó pasar continuamente
a través de una vasija de reacción en presencia de un catalizador de
óxido de silicio que contenía Ti, junto con propileno, en una
cantidad de 8 veces en moles por 1 mol de hidroperóxido de
isopropilbenceno en líquido de oxidación lavado. Cuando la
temperatura de entrada se controló a 100ºC, la conversión de
hidroperóxido de cumeno era 60,5%, el rendimiento del PO basado en
la cantidad del carbono en posición 3 que ha reaccionado era del
99%, y la selectividad del PO basado en el hidroperóxido de cumeno
convertido era del 98%.
Ejemplo Comparativo
1
Se llevó a cabo una reacción de epoxidación en
las mismas condiciones que las del Ejemplo 1 excepto en que no se
llevó a cabo la separación de ácido orgánico. La cantidad de ácido
orgánico en la alimentación para epoxidación fue de 0,1% en peso. En
este punto, la conversión del hidroperóxido de cumenno era del 53%,
el rendimiento de PO basado en la cantidad de la posición del
carbono 3 que ha reaccionado era del 98%, y la selectividad del PO
basado en el hidroperóxido de cumeno convertido era del 84%. Al
comparar con el Ejemplo 1, la actividad catalítica se redujo y
decreció también el rendimiento del óxido de propileno.
La presente invención puede proporcionar un
método de producción de óxido de propileno en que el óxido de
propileno se puede obtener con un alto rendimiento por conversión de
propileno en óxido de propileno sin producir un subproducto
utilizando un hidroperóxido o isopropilbenceno como portador de
oxígeno y por adición de una etapa de separación de ácido
orgánico.
Claims (3)
1. Un procedimiento para producir óxido de
propileno que comprende las siguientes etapas;
etapa de oxidación: una etapa de obtención de
hidroperóxido de isopropilbenceno por oxidación de
isopropilbenceno;
etapa de epoxidación: una etapa de obtención de
óxido de propileno y alcohol cumílico por reacción de propileno con
hidroperóxido de isopropilbenceno obtenido en la etapa de oxidación
en la presencia de un catalizador de óxido de silicio que contiene
titanio que satisface las siguientes condiciones (1) a (4):
- (1)
- un diámetro medio de poro de 19 \ring{A} o más.
- (2)
- el diámetro medio de poro del 90% o más del volumen de todos los poros tiene un diámetro de poro de 5 a 200 \ring{A}.
- (3)
- un volumen de poro específico de 0,2 cm^{3}/g o más
- (4)
- el catalizador es un catalizador obtenible por un proceso que comprende mezclar y agitar en estado líquido una fuente de titanio, fuente de silicio e ión de amonio cuaternario de la siguiente fórmula general (I) como una matriz para obtener un sólido que contiene los componentes de catalizador y la matriz y separando después el patrón por medio de extracción con disolvente:
(I)[NR^{1}R^{2}R^{3}R^{4}]
(donde R^{1} representa un grupo
hidrocarburo lineal o ramificado que tiene 2 a 36 átomos de carbono,
y R^{2} a R^{4} representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 6
átomos de
carbono);
etapa de hidrogenolisis: una etapa de obtención
de isopropilbenceno por hdrogenolisis del alcohol cumílico obtenido
en la etapa de epoxidación, y reciclado de este isopropilbenceno a
la etapa de oxidación como una materia prima de la etapa de
oxidación; y
etapa de separación del ácido orgánico: una etapa
de eliminación del ácido orgánico del sistema entre la etapa de
oxidación y la etapa de epoxidación para reducir la concentración
del ácido orgánico en el líquido de oxidación introducido como
alimentación a la etapa de epoxidación a 0,5% en peso o menos.
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
donde la concentración del ácido orgánico en el líquido de oxidación
introducido como alimentación en la etapa de epoxidación es de 0,1%
en peso o menos.
3. El procedimiento según la reivindicación 1 o
la 2, donde el catalizador tiene un máximo de absorción en una
región de 960\pm5 cm^{-1} en el espectro de absorción de
infrarrojo.
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