JP2010527931A - 反応器システム並びにオレフィンオキシド、1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートおよびアルカノールアミンの調製方法 - Google Patents

反応器システム並びにオレフィンオキシド、1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートおよびアルカノールアミンの調製方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、オレフィンオキシドを調製するためのエポキシ化反応器システムであって、銅および亜鉛を含有する吸収材を収容する1つ以上の精製容器を含む1つ以上の精製区域;並びに、エポキシ化触媒を収容する1つ以上の反応容器を含む反応区域であって、1つ以上の精製区域の下流に位置する反応区域を含むシステム;オレフィンの調製方法;並びに1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートおよびアルカノールアミンの調製方法を提供する。

Description

本発明はオレフィンオキシドを調製するための反応器システムおよび本発明の反応器システムを用いるオレフィンオキシドの調製方法に関する。本発明はこのように生成されたオレフィンオキシドを1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートもしくはアルカノールアミンの製造に用いる方法にも関する。
オレフィンエポキシ化においては、オレフィンおよび酸素を含有する供給物をエポキシ化条件下で銀系触媒と接触させる。この供給物は反応調節剤(reaction modifiers)および希釈気体、例えば、飽和炭化水素もしくは不活性気体をも含む。オレフィンは酸素と反応してオレフィンオキシドを形成する。反応生成物はオレフィンオキシド並びに、典型的には、未反応供給物、希釈気体、反応調節剤および燃焼生成物を含むものに帰着する。
エポキシ化処理において特に重要なものは供給流中に存在し得る痕跡イオウ不純物である。供給流中に存在するイオウ不純物はオレフィンに由来する可能性がある。オレフィン、例えば、エチレンは幾つかの源から誘導され得、この源には、これらに限定されるものではないが、石油処理流、例えば、熱分解装置、接触分解装置、水素化分解装置もしくは改質装置によって生成されるもの、天然ガス分別物、ナフサおよび有機酸素添加物、例えば、アルコールが含まれる。エポキシ化処理において用いられる銀系触媒は、10億分率レベルのオーダーの不純物量でさえ、触媒被毒の影響を特に受けやすい。触媒被毒は触媒性能、特に、選択性もしくは活性に衝撃を与え、被毒した触媒を新鮮な触媒と交換しなければならなくなる前に触媒が反応器内に留まることができる時間の長さを短くする。
従って、触媒の性能、特に、新鮮な触媒と交換する前に触媒が反応器内に留まる持続時間をさらに改善する、エポキシ化反応器システムおよびエポキシ化処理に対する要求が存在する。
本発明はオレフィンオキシドを調製するためのエポキシ化反応器システムであって、
銅および亜鉛を含有する吸収材を収容する1つ以上の精製容器を含む1つ以上の精製区域;並びに
エポキシ化触媒を収容する1つ以上の反応容器を含む反応区域であって、1つ以上の精製区域の下流に位置する反応区域、
を含むシステムを提供する。
本発明はまた、オレフィンおよび酸素を含む1つ以上の供給成分を含有する供給物を反応させることによるオレフィンオキシドの調製方法であって、
供給成分の1つ以上を、本発明による反応器システム内に位置する、銅および亜鉛を含有する吸収材と接触させて供給成分中の1つ以上の不純物の量を減少させ;並びに
続いて、供給成分をエポキシ化触媒と接触させてオレフィンオキシドを生成する
ことを含む方法を提供する。
さらに、本発明は、1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートもしくはアルカノールアミンの調製方法であって、本発明による方法によってオレフィンオキシドを得、およびオレフィンオキシドを1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートもしくはアルカノールアミンに変換することを含む方法を提供する。
吸収材を収容する精製区域および触媒を収容する反応区域を有する、本発明の一態様による反応器システムの模式図である。
銅および亜鉛を含有する吸収材はエポキシ化供給成分中のイオウ不純物、特に、硫化二水素、硫化カルボニルおよびメルカプタンの量の減少に予期せざるほど有効であり得ることが見出されている。触媒毒として作用し得るイオウ不純物の量を減少させることにより、触媒性能、特に、触媒の選択性もしくは活性および触媒が反応器システム内に留まることができる持続時間が改善される。
本明細書で用いられる「実質的に垂直な」および「実質的に水平な」という用語は反応容器の中心長軸に対する真の垂直もしくは水平位置からの僅かな逸脱は含むものと理解され、特に、これらの用語は真の垂直もしくは水平位置から0から20度の範囲の変動は含むものとする。真の垂直は反応容器の中心長軸に沿って並列する。真の水平は反応容器の中心長軸に対して垂直に並列する。
本明細書で用いられる「実質的に平行な」という用語は反応容器の中心長軸に対する真の平行位置からの僅かな逸脱は含むものと理解され、特に、この用語は反応容器の中心長軸に対する真の平行位置から0から20度の範囲の変動は含むものとする。
ここで本発明の好ましい実施態様を参照すると、供給成分の精製は1つ以上の反応容器を含む反応区域の上流である1つ以上の精製区域内で生じる。精製区域は吸収材の充填床を含む1つ以上の別個の精製容器を含むことができる。吸収材の充填床はあらゆる適切な高さのものであり得る。1つ以上の精製区域は反応容器と直列に用いることができ、反応容器の上流に位置する。
精製区域が2つ以上の精製容器を含むとき、精製容器の間で処理を切り替え、これにより処理の連続操作が維持されるよう、これらの精製容器を付属する切替手段と共に平行に配置することができる。この実施形態において用いることができる適切な切替手段は当業者に公知である。
1つ以上の反応容器は1つ以上の開放端反応管を含む。好ましくは、反応容器は複数の反応管を含むシェル・アンド・チューブ型(shell−and−tube)熱交換器である。反応管は、好ましくは、15から80mm(ミリメートル)、より好ましくは、20から75mm、最も好ましくは、25から70mmの範囲の内径を有することができる。反応管は、好ましくは、5から20m(メートル)、より好ましくは、10から15mの範囲の長さを有することができる。シェル・アンド・チューブ型熱交換器は1000から20000の反応管、特に、2500から15000の反応管を含むことができる。
反応管は反応容器の中心長軸に実質的に平行に配置され、熱交換器流体の受け取りに適合するシェルによって取り囲まれる(即ち、シェル・アンド・チューブ型熱交換器のシェル側)。熱交換器チャンバ(例えば、シェル・アンド・チューブ型熱交換器のシェル側)内の熱交換器流体は熱伝達に適するあらゆる流体、例えば、水もしくは熱交換に適する有機物質であり得る。有機物質は油もしくはケロシンであり得る。
反応管の上端は実質的に水平の上部チューブプレートに接続し、反応容器の1つ以上の導入口と液通し、反応管の下端は実質的に水平な下部チューブプレートに接続し、反応容器の1つ以上の排出口と液通する(即ち、シェル・アンド・チューブ型熱交換器の管側)。反応容器は、反応管の内部に配置される、触媒粒子の充填床を含む。
反応管は触媒床を含む。本発明の通常の実施においては、触媒床の主要部分が触媒粒子を含む。「主要部分」が意味するところは、触媒粒子の重量の触媒床に含まれるすべての粒子の重量に対する比が少なくとも0.50、特に少なくとも0.8、好ましくは少なくとも0.85、より好ましくは少なくとも0.9であることである。触媒粒子以外の触媒床に含めることができる粒子は、例えば、不活性粒子である;しかしながら、触媒床にはこのような他の粒子が存在しないことが好ましい。触媒床は、1つ以上の反応管内で、反応管の下端に配置される触媒支持手段によって支持される。これらの支持手段にはふるいもしくはスプリングが含まれ得る。
触媒床はあらゆる床高さを有することができる。適切には、触媒床は反応管の長さの100%の床高さを有することができる。触媒床は、反応管の長さの多くとも95%、もしくは多くとも90%、もしくは多くとも85%、もしくは多くとも80%の床高さを適切には有することができる。触媒床は、反応管の長さの少なくとも10%、特に、反応管の長さの少なくとも25%、より格別には少なくとも50%の床高さを適切には有することができる。
反応管は、例えば供給流との熱交換のため、不活性物質の粒子の別の床を含むこともできる。1つ以上の反応管は、例えば反応生成物との熱交換のため、不活性物質の他のこのような別の床を含むこともできる。その代わりに、不活性物質の床の代わりにロッド形状の金属挿入体を用いることもできる。このような挿入体のさらなる説明についてはUS 7132555(これは参照により組み込まれる。)を参照のこと。
精製区域(37)および反応区域(44)を含む反応器システム(17)の模式図である図1を参照する。反応区域(44)は精製区域の下流に配置され、実質的に垂直の容器(18)および反応容器(18)の中心長軸(20)に実質的に平行に配置される複数の開放端反応管(19)を有するシェル・アンド・チューブ型熱交換反応容器を含む。反応管(19)の上端(21)は実質的に水平の上部チューブプレート(22)に接続し、反応管(19)の下端(23)は実質的に水平の下部チューブプレート(24)に接続する。上部チューブプレート(22)および下部チューブプレート(24)は反応容器(18)の内壁によって支持される。複数の反応管(19)は触媒(36)を含む触媒床(26)を収容する。触媒(36)は、反応管(19)内に、反応管(19)の下端(23)に配置される触媒支持手段(図示せず)によって支持される。供給物の成分、例えば、オレフィンは1つ以上の導入口、例えば、反応管(19)の上端(21)と液通する導入口(27)を介して反応容器(18)に入る。反応生成物(34)は1つ以上の排出口、例えば、反応管(19)の下端(23)と液通する排出口(28)を介して反応容器(18)から退出する。熱交換器流体は1つ以上の導入口、例えば、導入口(30)を介して熱交換器チャンバ(29)に入り、1つ以上の排出口、例えば、排出口(31)を介して退出する。熱交換器チャンバ(29)には、熱交換器チャンバ(29)を通して熱交換流体を導くため、バッフル(図示せず)を用意することができる。
精製区域(37)は反応容器(18)の上流に配置される個別精製容器(38)を含む。精製容器(38)は吸収材(35)の充填床を含む。処理しようとする供給成分(39)は導入口(40)を介して個別精製容器(38)に入り、処理された供給成分(41)は排出口(42)を介して個別精製容器(38)を退出する。処理された供給成分は、次に、あらゆるさらなる供給成分(43)と共に、供給物(33)として、導入口(27)を介して反応容器(18)に入る。
吸収材は銅および亜鉛を含む。銅および亜鉛金属は還元もしくは酸化形態で存在することができる。
吸収材はコバルト、クロム、鉛、マンガンおよびニッケルから選択されるさらなる金属を含むこともできる。好ましくは、さらなる金属はクロム、マンガンおよびニッケルから選択することができる。これらのさらなる金属は還元もしくは酸化形態で存在することができる。
吸収材は支持物質を含むこともできる。支持物質はアルミナ、チタニア、シリカ、活性炭もしくはこれらの混合物から選択することができる。好ましくは、支持物質はアルミナ、特に、アルファ−アルミナであり得る。理論によって束縛されることを望むものではないが、吸収材は、不純物との反応および不純物の吸収を含むがこれらに限定されるものではない化学的もしくは物理的手段により、供給物中の不純物を減少させるものと信じられる。
吸収材はこのような金属含有物質を製造するための通常の方法によって、例えば、沈殿もしくは含浸によって、好ましくは、沈殿によって調製することができる。例えば、沈殿法においては、銅および亜鉛の適切な塩、場合によるさらなる金属塩、並びに場合による支持物質の塩を、これらの金属を強酸、例えば、硝酸もしくは硫酸と反応させることによって調製することができる。次に、得られる塩を6から9のpH範囲の塩基性重炭酸塩もしくは炭酸塩溶液と15から90℃、特に、80℃の温度で接触させ、酸化金属の沈殿を生成することができる。この沈殿を濾過した後、20から50℃の範囲の温度で洗浄することができる。次に、沈殿を100から160℃、特に、120から150℃の範囲の温度で乾燥させることができる。乾燥の後、沈殿を170から600℃、特に、350から550℃の範囲の温度で焼成することができる。沈殿は通常の方法、例えば、押出しもしくは錠剤化によって望ましいサイズおよび形状に形成することができる。その代わりに、支持物質に金属化合物の適切な溶液を含浸した後、乾燥および焼成することにより、含浸法を吸収材の形成に用いることができる。
吸収材のサイズおよび形状は、固定床反応容器における使用に適するサイズ、例えば、2mmから30mmの大槐、断片、円筒、輪、球、車輪、錠剤等であり得る。好ましくは、このサイズおよび形状は供給物との接触に利用可能な表面積を最大化する。
焼成後の吸収材は、吸収材の重量に対して20から100%w(重量パーセント)、特に、吸収材の重量に対して70から100%w、より格別には、75から95%wの範囲の量で酸化金属を含むことができる。本明細書で用いられる場合、他に指摘されない限り、吸収材の重量は支持物質の重量を含む吸収材の総重量と考えられる。
焼成後の吸収材は、吸収材の重量に対して、少なくとも8%w、好ましくは少なくとも10%w、より好ましくは少なくとも20%w、最も好ましくは少なくとも30%wの量で酸化銅を含むことができる。焼成後の吸収材は、吸収材の重量に対して、多くとも60%w、好ましくは多くとも50%w、より好ましくは多くとも45%wの量で酸化銅を含むことができる。焼成後の吸収材は、吸収材の重量に対して10から60%w(重量パーセント)、特に、吸収材の重量に対して20から50%wの範囲の量で酸化銅を含むことができる。
支持物質は焼成後の吸収材中に吸収材の重量に対して少なくとも1%w、特に、吸収材の重量に対して少なくとも1.5%w、より格別には少なくとも2%wの量で存在し得る。支持物質は焼成後の吸収材中に吸収材の重量に対して多くとも80%w、特に、吸収材の重量に対して多くとも50%w、より格別には、多くとも30%w、最も格別には、吸収材の重量に対して多くとも25%wの量で存在し得る。支持物質は焼成後の吸収材中に吸収材の重量に対して5から25%w、特に、10から20%wの範囲の量で存在し得る。
焼成後の吸収材は少なくとも0.2、特に少なくとも0.5、より格別には少なくとも0.7の酸化亜鉛の酸化銅に対する質量比で酸化銅および亜鉛を含み得る。酸化亜鉛の酸化銅に対する質量比は多くとも10、特に多くとも8、より格別には多くとも5であり得る。酸化亜鉛の酸化銅に対する質量比は0.5から10、特に1から5、より格別には1.2から2.5、最も格別には1.25から1.75の範囲であり得る。
焼成後の吸収材は酸化物の形態のさらなる金属を吸収材の重量に対して1から20%w、特に、同じ基準で2から15%w、より格別には、5から10%wの範囲の量で含み得る。
焼成後、吸収材に水素還元を施すことができる。典型的には、水素還元は、吸収材を水素還元流と150から350℃の範囲の温度で接触させることによって行うことができる。適切な水素還元流は、全還元流に対して、0.1から10%v(体積パーセント)の範囲の水素および99.9から90%vの範囲の窒素を含み得る。水素還元の後、吸収材に酸素安定化を施すことができる。酸素安定化は、還元した吸収材を、60から80℃の範囲の温度で、全安定化流に対して0.1から10%vの範囲の酸素および99.9から90%vの範囲の窒素を含む気流と接触させることによって行うことができる。
吸収材は、吸収材の重量に対する金属元素の重量としての測定で、15から90%w(重量パーセント)、特に、20から85%w、より格別には、25から75%wの範囲の量の(吸収材の量に対する金属元素の量として測定される。)金属の総量を含み得る。
吸収材は、吸収材の重量に対する銅元素の重量としての測定で、8%wを上回る、好ましくは少なくとも10%w、より好ましくは少なくとも20%w、最も好ましくは少なくとも25%wの量で銅を含み得る。吸収材は、吸収材の重量に対する銅元素の重量としての測定で、多くとも55%w、好ましくは多くとも45%w、より好ましくは多くとも40%wの量で銅を含み得る。吸収材は、吸収材の重量に対する銅元素の重量としての測定で、10から55%w(重量パーセント)、特に、15から50%wの範囲の量で銅を含み得る。
支持物質は、吸収材中に、吸収材の重量に対して少なくとも1%w、特に、吸収材の重量に対して少なくとも1.5%w、より格別には、少なくとも2%wの量で存在し得る。支持物質は、吸収材中に、吸収材の重量に対して多くとも80%w、特に、吸収材の重量に対して多くとも50%w、より格別には、多くとも30%w、最も格別には、吸収材の重量に対して多くとも25%wの量で存在し得る。支持物質は、吸収材中に、吸収材の重量に対して5から25%w、特に、10から20%wの範囲の量で存在し得る。
吸収材は、銅および亜鉛を、少なくとも0.2、特に少なくとも0.5、より格別には少なくとも0.7の吸収剤中に存在する亜鉛の質量の吸収剤中に存在する銅の質量の比で含み得る(それぞれの元素に基づく。)。亜鉛の銅に対する質量比は、同じ基準で、多くとも10、特に多くとも8、より格別には多くとも5であり得る。亜鉛の銅に対する質量比は、同じ基準で、0.5から10、特に1から5、より格別には1.2から2.5、最も格別には1.25から1.75の範囲であり得る。
イオウ不純物には、これらに限定されるものではないが、硫化二水素、硫化カルボニル、メルカプタン、有機硫化物およびこれらの組み合わせが含まれ得る。メルカプタンにはメタンチオールもしくはエタンエチオールが含まれ得る。有機硫化物には芳香族硫化物もしくはアルキル硫化物、例えば、ジメチルスルフィドが含まれ得る。メルカプタンおよび有機硫化物は供給物から除去することが特に困難なイオウ不純物である。上述の吸収材は、周囲温度で稼働させるときでさえ、供給物中のイオウ不純物、特に、メルカプタンの量を予期せざるほどに減少させる。
オレフィンのエポキシ化に典型的に用いられる触媒は坦体に被着した銀を含む触媒である。触媒のサイズおよび形状は本発明には重要ではなく、固定床シェル・アンド・チューブ型熱交換器反応容器における使用に適するサイズ、例えば、2mmから20mmの大槐、断片、円筒、輪、球、車輪等の形態であり得る。
坦体は物質広範囲に基づくものであり得る。このような物質は天然もしくは人工無機物質であり得、これらには耐火性物質、炭化ケイ素、粘土、ゼオライト、木炭およびアルカリ土類金属炭酸塩、例えば、炭酸カルシウムが含まれ得る。耐火性物質、例えば、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、シリカおよびこれらの混合物が好ましい。最も好ましい物質はα−アルミナである。典型的には、坦体は、この坦体の重量に対して、少なくとも85%w、より典型的には少なくとも90%w、特に少なくとも95%w α−アルミナ、頻繁には99.9%wまでのα−アルミナを含む。α−アルミナ坦体の他の成分には、例えば、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルカリ金属成分、例えば、ナトリウムおよび/もしくはカリウム成分、並びに/またはアルカリ土類金属成分、例えば、カルシウムおよび/もしくはマグネシウム成分が含まれ得る。
坦体の表面積は、適切には、坦体の重量に対して、少なくとも0.1m/g、好ましくは少なくとも0.3m/g、より好ましくは少なくとも0.5m/g、特に少なくとも0.6m/gであり得;表面積は、適切には、坦体の重量に対して、多くとも10m/g、好ましくは多くとも6m/g、特に多くとも4m/gであり得る。本明細書で用いられる「表面積」は、Journal of the American Chemical Society 60(1938)pp.309−316に記載されるB.E.T.(Brunauer、EmmettおよびTeller)法によって決定される表面積に関するものと理解される。大表面積坦体は、特にこれらがシリカ、アルカリ金属および/もしくはアルカリ土類金属成分を加えて場合により含有するアルファアルミナ坦体であるとき、改善された性能および操作の安定性をもたらす。
坦体の吸水は、適切には、少なくとも0.2g/g、好ましくは少なくとも0.25g/g、より好ましくは少なくとも0.3g/g、最も好ましくは少なくとも0.35g/gであり得;吸水は、適切には、多くとも0.85g/g、好ましくは多くとも0.7g/g、より好ましくは多くとも0.65g/g、最も好ましくは多くとも0.6g/gであり得る。坦体の吸水は0.2から0.85g/gの範囲、好ましくは0.25から0.7g/g、より好ましくは0.3から0.65g/g、最も好ましくは0.3から0.6g/gの範囲であり得る。より多くの吸水は、含浸による坦体上への金属および、幾らかでも存在する場合、助触媒のより効率的な被着の観点から、有利なものであり得る。しかしながら、より多くの吸水では、坦体もしくはこれらから製造される触媒が有する圧壊強度(crush strength)はより低いものであり得る。本明細書で用いられる場合、吸水はASTM C20に従って測定されているものと考えられ、吸水は坦体の重量に対する坦体の細孔中に吸収され得る水の重量として表される。
銀を含有する触媒の調製は当分野において公知であり、本発明の実施において用いることができる成形触媒粒子の調製に公知法を適用可能である。坦体上に銀を被着する方法は、坦体にカチオン性銀および/もしくは錯化銀を含有する銀化合物を含浸させ、還元を行って金属性銀粒子を形成することを含む。このような方法のさらなる説明については、US−A−5380697、US−A−5739075、EP−A−266015およびUS−B−6368998(これらの方法は参照により本明細書に組み込まれる。)を参照することができる。適切には、銀分散体、例えば、銀ゾルを坦体上での銀の被着に用いることができる。
カチオン性銀の金属性銀への還元は触媒を乾燥させる工程の最中に達成することができ、そうすることで還元これ自体が別の処理工程を必要とすることがない。これは、銀含有含浸溶液が還元剤、例えば、オキサレート、ラクテートもしくはホルムアルデヒドを含む場合であり得る。
認め得る触媒活性は、触媒の重量に対して少なくとも10g/kgの触媒の銀含有量を用いることによって得ることができる。好ましくは、触媒は、同じ基準で、50から500g/kg、より好ましくは、100から400g/kg、例えば、105g/kgもしくは120g/kgもしくは190g/kgもしくは250g/kgもしくは350g/kgの量で銀を含む。本明細書で用いられる場合、他に指定されない限り、触媒の重量は坦体および触媒成分を含む触媒の総重量と考えられる。
本発明において用いるための触媒は助触媒成分を含むことができ、この助触媒成分はレニウム、タングステン、モリブデン、クロム、ナイトレートもしくはナイトライト形成性化合物およびこれらの組み合わせから選択される要素を含む。好ましくは、助触媒成分はレニウムを元素として含む。助触媒成分を坦体に被着することができる形態は本発明にとって重要ではない。レニウム、モリブデン、タングステン、クロムまたはナイトレートもしくはナイトライト形成性化合物は、適切には、塩もしくは酸形態にあるオキシアニオンとして、例えば、ペルレネート、モリブデート、タングステートもしくはナイトレートとして用意することができる。
助触媒成分は、触媒の重量に対する元素(即ち、レニウム、タングステン、モリブデンおよび/もしくはクロム)の総量としての算出で、典型的には少なくとも0.1mmole/kg、より典型的には少なくとも0.5mmole/kg、特に少なくとも1mmole/kg、より格別には少なくとも1.5mmole/kgの量で存在し得る。助触媒成分は、触媒の重量に対する元素の総量としての算出で、多くとも50mmole/kg、好ましくは、多くとも10mmole/kgの量で存在し得る。
触媒がレニウムを助触媒成分として含むとき、触媒は、レニウム共助触媒を坦体に被着したさらなる成分として好ましくは含むことができる。適切には、レニウム共助触媒は、タングステン、クロム、モリブデン、イオウ、リン、ホウ素およびこれらの組み合わせから選択される元素を含む成分から選択することができる。好ましくは、レニウム共助触媒はタングステン、クロム、モリブデン、イオウおよびこれらの組み合わせから選択される。レニウム共助触媒は、元素として、タングステンおよび/もしくはイオウを含むことが特に好ましい。
レニウム共助触媒は、典型的には、触媒の重量に対する元素(即ち、タングステン、クロム、モリブデン、イオウ、リンおよび/もしくはホウ素の合計)としての算出で、少なくとも0.1mmole/kg、より典型的には少なくとも0.25mmole/kg、好ましくは少なくとも0.5mmole/kgの総量で存在し得る。レニウム共助触媒は、同じ基準で、多くとも40mmole/kg、好ましくは多くとも10mmole/kg、より好ましくは多くとも5mmole/kgの総量で存在し得る。レニウム共助触媒を坦体に被着することができる形態は本発明にとって重要ではない。例えば、塩もしくは酸形態にある酸化物もしくはオキシアニオンとして、例えば、スルフェート、ボレートもしくはモリブデートとして適切に用意することができる。
触媒は、坦体に被着した銀、助触媒成分およびさらなる元素含有する成分を好ましくは含む。適切なさらなる元素は、窒素、フッ素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、バナジウム、タリウム、トリウム、タンタル、ニオブ、ガリウムおよびゲルマニウム並びにこれらの組み合わせの群から選択することができる。好ましくは、アルカリ金属はリチウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムから選択される。最も好ましくは、アルカリ金属はリチウム、カリウムおよび/もしくはセシウムである。好ましくは、アルカリ土類金属はカルシウム、マグネシウムおよびバリウムから選択される。典型的には、さらなる元素は、触媒の重量に基づく元素としての算出で、0.01から500mmole/kg、より典型的には、0.05から100mmole/kgの総量で触媒中に存在する。さらなる元素はあらゆる形態で用意することができる。例えば、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩が適切である。例えば、リチウム化合物は水酸化リチウムもしくは硝酸リチウムであり得る。
触媒の成分の好ましい量は、触媒の量に対して元素として算出されるとき、以下である。
10から500g/kgの銀、
存在する場合、0.01から50mmole/kgのレニウム、
存在する場合、各々0.1から500mmole/kgのさらなる元素、および
存在する場合、0.1から30mmole/kgのレニウム共助触媒。
本明細書で用いられる場合、触媒中に存在するアルカリ金属の量は、脱イオン水を用いて100℃で触媒から抽出できる限りの量と考えられる。この抽出法は、脱イオン水20ml中、100℃で5分間加熱することにより触媒の10グラムサンプルを3回抽出し、合わせた抽出物中で公知方法、例えば、原子吸光分析を用いることによって関連金属を決定することを含む。
本明細書で用いられる場合、触媒中に存在するアルカリ土類金属の量は、脱イオン水中の10%w硝酸を用いて100℃で触媒から抽出することができる限りの量と考えられる。この抽出法は、触媒の10グラムサンプルを10%硝酸100mlと共に30分間(1atm.、即ち、101.3kPa)煮沸することによって抽出し、合わせた抽出物中で公知法、例えば、原子吸光分析を用いることによって関連金属を決定することを含む。US−A−5801259(これは参照により本明細書に組み込まれる。)を参照のこと。
エポキシ化処理は多くの方法で行うことができるが、気相法、即ち、まず供給物の1つ以上の成分を気相中で吸収材の充填床と接触させて処理された供給成分を得た後、処理された供給成分を含有する気体状供給物を触媒の充填床と接触させる方法として行うことが好ましい。一般には、この方法は連続法として行う。
オレフィンおよび酸素に加えて、供給成分は飽和炭化水素希釈気体、反応調節剤、不活性希釈気体および再循環流をさらに含むことができる。好ましくは、オレフィンは、反応区域において触媒と接触させる前に、精製区域において吸収材と接触させることができる。さらなる供給成分の1つ以上も1つ以上の精製区域において、オレフィンと共に、もしくはオレフィンとは別に、吸収材と接触させることができる。
オレフィンにはあらゆるオレフィン、例えば、芳香族オレフィン、例えば、スチレンまたは、共役していようといまいと、ジ−オレフィン、例えば、1,9−デカジエンもしくは1,3−ブタジエンが含まれ得る。好ましくは、オレフィンはモノオレフィン、例えば、2−ブテンもしくはイソブテンであり得る。より好ましくは、オレフィンはモノ−α−オレフィン、例えば、1−ブテンもしくはプロピレンであり得る。最も好ましいオレフィンはエチレンである。適切には、オレフィンの混合物を用いることができる。
オレフィンは幾つかの源から得ることができ、この源には、これらに限定されるものではないが、石油処理流、例えば、熱分解装置、接触分解装置、水素化分解装置もしくは改質装置によって生成されるもの、天然ガス分別物、ナフサおよび有機含酸素体(oxyganate)、例えば、アルコールが含まれる。アルコールは、様々な生物材料の発酵から典型的には誘導され、この生物材料には、これらに限定されるものではないが、サトウキビ、糖蜜、ビート汁、モラセスおよび他のデンプン系物質が含まれる。発酵法によって調製されるアルコールから誘導されるオレフィン、例えば、エチレンは、イオウ不純物の特に厄介な源であり得る。
供給物中に存在するオレフィンの量は広い範囲内で選択することができる。典型的には、供給物中に存在するオレフィンの量は、全供給物に対して、多くとも80mole%であり得る。好ましくは、これは、同じ基準で、0.5から70mole%、特に1から60mole%、より格別には5から40mole%の範囲であり得る。
好ましくは、幾らかでも存在する場合、飽和炭化水素は反応区域において触媒と接触させる前に精製区域において吸収材と接触させることができる。飽和炭化水素はオレフィンと共に、もしくは別々に、処理することができる。飽和炭化水素はエポキシ化処理における一般的な希釈気体であり、供給物中の不純物、特に、イオウ不純物の重要な源であり得る。飽和炭化水素、特に、メタン、エタンおよびこれらの混合物、より格別には、メタンは、全供給物に対して、多くとも80mole%、特に、同じ基準で、多くとも75mole%、より格別には多くとも65mole%の量で存在し得る。飽和炭化水素は、同じ基準で、少なくとも30mole%、好ましくは、少なくとも40mole%の量で存在し得る。飽和炭化水素は、酸素の引火性限界を高めるため、供給物に添加することができる。
エポキシ化処理は空気式であっても酸素式であってもよい。「Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology」,3rd edition,Volume 9,1980,pp.445−447を参照のこと。空気式法においては空気もしくは酸素を富化した空気を酸化剤の源として用いるのに対して、酸素式法においては高純度(少なくとも95mole%)酸素もしくは超高純度(少なくとも99.5mole%)酸素を酸化剤の源として用いる。酸素式法のさらなる説明については、US−6040467(これは参照により組み込まれる。)を参照することができる。現在、ほとんどのエポキシ化プラントは酸素式であり、これは本発明の好ましい実施形態である。
供給物中に存在する酸素の量は広い範囲内で選択することができる。しかしながら、実際には、酸素は、一般には、引火性状況を回避する量で適用される。典型的には、適用される酸素の量は、全供給物に対して、2から15mole%、より典型的には、5から12mole%の範囲内であり得る。
引火性状況外を維持するため、供給物中の酸素の量はオレフィンの量が増加するに従って減少させることができる。実際の安全操作範囲は、供給物組成と共に、反応条件、例えば、反応温度および圧力にも依存する。
選択性を高め、オレフィンオキシドの所望の形成に対してオレフィンもしくはオレフィンオキシドの二酸化炭素および水への望ましくない酸化を抑制するため、反応調節剤が供給物中に存在していてもよい。多くの有機化合物、特に、有機ハロゲン化物および有機窒素化合物を反応調節剤として用いることができる。酸化窒素、有機ニトロ化合物、例えば、ニトロメタン、ニトロエタンおよびニトロプロパン、ヒドラジン、ヒドロキシルアミンもしくはアンモニアも用いることができる。オレフィンエポキシ化の操作条件下で窒素含有反応調節剤がナイトレートもしくはナイトライトの前駆体であり、即ち、これらがいわゆるナイトレートもしくはナイトライト形成性化合物であることは頻繁に考慮される(例えば、EP−A−3642およびUS−A−4822900(これらは参照により本明細書に組み込まれる。))。
有機ハロゲン化物、特に有機臭化物、より格別には有機塩化物が好ましい反応調節剤である。好ましい有機ハロゲン化物はクロロ炭化水素もしくはブロモ炭化水素である。より好ましくは、これらは塩化メチル、塩化エチル、二塩化エチレン、二臭化エチレン、塩化ビニルもしくはこれらの混合物の群から選択される。最も好ましい反応調節剤は塩化エチルおよび二塩化エチレンである。
適切な酸化窒素は、xが1から2.5の範囲である、一般式NOxのものであり、これには、例えば、NO、N、NおよびNが含まれる。適切な有機窒素化合物はニトロ化合物、ニトロソ化合物、アミン、ナイトレートおよびナイトライト、例えば、ニトロメタン、1−ニトロプロパンもしくは2−ニトロプロパンである。好ましい実施形態においては、ナイトレートもしくはナイトライト形成性化合物、例えば、酸化窒素および/もしくは有機窒素化合物を有機ハロゲン化物、特に、有機塩化物と共に用いる。
反応調節剤は、一般には、供給物中に少量で、例えば、全供給物に対して多くとも0.1mole%、例えば、0.01×10−4から0.01mole%で用いるときに有効である。特に、オレフィンがエチレンであるとき、反応性調節剤は供給物中に、全供給物に対して、0.1×10−4から500×10−4mole%、特に、0.2×10−4から200×10−4mole%の量で存在することが好ましい。
不活性希釈気体、例えば、窒素、ヘリウムもしくはアルゴンは、供給物中に、全供給物に対して、30から90mole%、典型的には、40から80mole%の量で存在し得る。
再循環流をエポキシ化処理における供給成分として用いることができる。反応生成物はオレフィンオキシド、未反応オレフィン、未反応酸素、反応調節剤、希釈気体および、場合により、他の反応複製物、例えば、二酸化炭酸および水を含む。反応生成物を1つ以上の分離システム、例えば、オレフィンオキシド吸収装置および二酸化炭素吸収装置に通すことで、未反応オレフィンおよび酸素を反応器システムに再循環させることができる。二酸化炭素はエポキシ化処理における複製物である。しかしながら、二酸化炭素は、一般には、触媒活性に対する有害効果を有する。典型的には、全供給物に対して25mole%を上回り、特に、10mole%を上回る供給物中の二酸化炭素の量は避ける。全供給物に対して3mole%未満、好ましくは2mole%未満、より好ましくは1mole%未満の二酸化炭素の量は用いることができる。商用操業下では、全供給物に対して少なくとも0.1mole%、特に、少なくとも0.2mole%の二酸化炭素の量が供給物中に存在し得る。
吸収材の温度は少なくとも0℃、特に少なくとも10℃、より格別には少なくとも20℃であり得る。吸収材の温度は高くとも350℃、特に高くとも200℃、より格別には高くとも50℃であり得る。適切には、吸収材の温度は周囲温度であり得る。低温で操作するとき、アセチリドの形成を最小限に止めるため、供給成分中のいかなるアセチレン不純物をも吸収材との接触に先立って除去しなければならない。
エポキシ化処理は広範囲から選択される反応温度を用いて行うことができる。好ましくは、反応温度は150から325℃の範囲、より好ましくは、180から300℃の範囲である。
エポキシ化処理は、好ましくは、1000から3500kPaの範囲の反応器導入口圧で行う。「GHSV」、即ち気体時空間速度は、時間あたりに充填触媒の1単位体積を通過する、通常温度および圧力(0℃、1atm、即ち、101.3kPa)での気体の単位体積である。好ましくは、エポキシ化処理が充填触媒床を含む気相処理であるとき、GHSVは1500から10000 Nl/(l.h)の範囲である。好ましくは、この処理は毎時触媒のmあたり0.5から10kmoleオレフィンオキシド生成、特に、毎時触媒のmあたり0.7から8kmoleオレフィンオキシド生成の範囲、例えば、毎時触媒のmあたり5kmoleオレフィンオキシド生成の作業量で行う。本明細書で用いられる場合、作業量は毎時触媒の単位体積あたりに生成されるオレフィンオキシドの量であり、選択性は変換されるオレフィンのモル量に対する形成されるオレフィンオキシドのモル量である。本明細書で用いられる場合、活性は特定のエチレンオキシド生成レベルを達成するのに必要とされる温度の尺度である。この温度が低いほど活性は良好である。
生成されるオレフィンオキシドは、当該技術分野において公知の方法を用いることにより、例えば、オレフィンオキシドを反応器排出口流から水中で吸収し、オレフィンオキシドをこの水溶液から蒸留によって場合により回収することにより、反応生成物から回収することができる。オレフィンオキシドを含有する水溶液の少なくとも一部を、オレフィンオキシドを1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートもしくはアルカノールアミンに変換するための次の処理において適用することができる。
エポキシ化処理において生成されるオレフィンオキシドは1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートもしくはアルカノールアミンに変換することができる。本発明はオレフィンオキシドを生成するためのより魅力的な方法につながるため、これは、本発明に従ってオレフィンオキシドを生成し、得られたオレフィンオキシドを1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートおよび/もしくはアルカノールアミンの製造において続けて用いることを含むより魅力的な方法に同時につながる。
1,2−ジオールもしくは1,2−ジオールエーテルへの変換は、例えば、オレフィンオキシドを、適切には酸性もしくは塩基性触媒を用いて、水と反応させることを含み得る。例えば、1,2−ジオールを主として1,2−ジオールエーテルを少なく製造するには、液相反応において、酸触媒、例えば、全反応混合物を基準にして0.5−1.0%w硫酸の存在下、50−70℃、1絶対バールで、もしくは気相反応において、130−240℃および20−40絶対バール、好ましくは触媒が存在しない状態で、オレフィンオキシドを水10倍モル過剰と反応させることができる。このような水大量の存在は1,2−ジオールの選択的形成に好都合であり得、反応温度の制御を助ける反応発熱の吸い込みとして機能し得る。水の割合がより少ない場合、反応混合物中の1,2−ジオールエーテルの割合が増加する。このようにして生成される1,2−ジオールエーテルはジエーテル、トリエーテル、テトラエーテルもしくはこれに続くエーテルであり得る。代わりの1,2−ジオールエーテルは、水の少なくとも一部をアルコールによって置き換えることにより、オレフィンオキシドをアルコール、特に、一級アルコール、例えば、メタノールもしくはエタノールで変換することによって調製することができる。
オレフィンオキシドは、二酸化炭素と反応させることにより、対応する1,2−カーボネートに変換することができる。所望の場合、続けて1,2−カーボネートを水もしくはアルコールと反応させて1,2−ジオールを形成することにより、1,2−ジオールを調製することができる。適用可能な方法については、US−6080897(これは参照により本明細書に組み込まれる。)を参照のこと。
アルカノールアミンへの変換は、例えば、オレフィンオキシドをアンモニアと反応させることを含み得る。モノアルカノールアミンの生成を促進するには無水アンモニアが典型的に用いられる。オレフィンオキシドのアルカノールアミンへの変換において適用可能な方法については、例えば、US−A−4845296(これは参照により本明細書に組み込まれる。)を参照することができる。
1,2−ジオールおよび1,2−ジオールエーテルは非常に様々な産業用途、例えば、食品、飲料、タバコ、化粧品、熱可塑性ポリマー、硬化性樹脂系、洗浄剤、熱伝達系等の分野において用いることができる。1,2−カーボネートは希釈剤として、特に、溶媒として用いることができる。アルカノールアミンは、例えば、天然ガスの処理(「スウィートニング」)において用いることができる。
他に指定されない限り、本明細書で挙げられる低分子量有機化合物、例えば、オレフィン、1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネート、アルカノールアミンおよび反応調節剤は、典型的には多くとも40個の炭素原子、より典型的には多くとも20個の炭素原子、特に多くとも10個の炭素原子、より格別には多くとも6個の炭素原子を有する。本明細書で定義されるように、炭素原子の数(即ち、炭素数)の範囲はこれらの範囲の限界について指定される数を含む。
本発明を一般的に説明したが、以下の例を参照することによってさらなる理解を得ることができ、これらの例は説明のためだけに提供されるものであり、他に指定されない限り限定しようとするものではない。
(実施例1)
内径4.8mmのステンレス鋼U字管内に、14−20メッシュのサイズ範囲に粉砕されている吸収材A 1gを入れた。吸収材Aはガラスウール栓によって管内に固定した。この管を周囲空気中に吊り下げ、約30℃の温度でこの実験の持続期間維持した。
吸収材Aは、焼成後、約36%w酸化銅、約48%w酸化亜鉛および約16%wアルミナの含有率を有していた。
以下は上記吸収材Aの調製に用いることができる予言的同時沈殿法(prophetic co−precipitation method)である。アルミニウム、銅および亜鉛の金属化合物を(この順番で)希硝酸に溶解することによって金属硝酸塩の溶液を調製する。金属成分の量は、約36%w CuO;約48%w ZnO;および約16%w Alの焼成後の仕上がり沈殿が生じるようなものである。ソーダ溶液(160−180g/l)を調製し、沈殿容器に移す。このソーダ溶液を80℃に加熱する。次に、混合した硝酸塩溶液を約2時間にわたって攪拌しながらソーダ溶液に添加する。沈殿過程の最中、温度は約80℃の温度を保持するように調整する。ひとたび8.0(±0.2)のpHが達成されたら、沈殿を停止させる。このスラリーの攪拌を80℃で30分間継続し、pHを再度測定する(必要な場合、ソーダ溶液もしくは硝酸塩溶液を添加することによってpHを調整することができる。)。スラリー中の酸化物の濃度はスラリーのリットルあたり酸化物約60グラムである。次に、沈殿を濾過して洗浄する。次いで、沈殿を120−150℃の範囲の温度で乾燥させた後、400−500℃の温度で焼成する。その後、沈殿を5×5mm錠剤に形成する。
次に、これらの錠剤を、希釈水素(N中0.1から10体積% H)を用いて、190から250℃で還元する。次いで、還元した錠剤を、希釈酸素(N中0.1から10体積% O)を用いて、80℃の最大温度で安定化させる。
次に、257ppmv硫化二水素を残部の窒素中に含む気体状混合物をエチレン流に導入して、その結果得られるエチレンに対して23ppmv硫化二水素の濃度を得ることにより、吸収材Aを試験した。エチレン、窒素および硫化二水素のこの混合物を、1g吸収材Aを収容するU字管を通して89cc/分の流速で導いた。次いで、この第1U字管を退出する気体を他の原料成分と混合し、22%v C、7%v O、5%v CO、2.5ppmv塩化エチル、残婦Nに加えて吸収材Aによっては吸収されなかったあらゆる硫化二水素からなる組み合わせ原料を得た。
この組み合わせ原料を400cc/分の流速で、アルファ−アルミナ坦体上に被着した14.5%w 銀、500ppmw セシウムを含む触媒0.5gを収容する、内径4.8mmの第2ステンレス鋼U字管を通して導いた。この第2U字管は230℃および210psig(1447kPa)で維持した。触媒の機能は、吸収材A床によっては吸収されなかったあらゆる硫化二水素の捕獲床としての役割を果たすことであった。銀は、第2U字管において維持される条件下で、多くのイオウ含有種と強く反応する。従って、触媒は、吸収材A床を実際に透過したあらゆる硫化二水素と反応させ、従って、この定量を許容するのに用いた。
41時間後、第1触媒管を化学分析のために取り外した。続いて、各々の触媒管を、24から168時間の範囲の時間間隔の間、新鮮な触媒管で置き換えた。
取り外した各々の触媒管については、触媒を微粉末に破砕し、完全に混合した後、X線光電子分光法(XPS)によって分析し、上流吸収材床を透過して触媒と反応したイオウの量を定量した。
触媒上のXPSイオウ信号の強度を触媒が晒されている硫化二水素既知量に関係付ける標準化曲線を構築した。標準化曲線を構築するため、硫化二水素の異なる濃度をエチレンに秤量添加し、次にこれを他の原料成分と混合した後、触媒を収容するU字管を通して導いた。このようにして、X線光電子分光(XPS)信号強度を総イオウ露出量と関連付けた標準化曲線を構築した。この標準化曲線を、吸収材床を透過して触媒と反応したイオウの量の定量に用いた。
実施例1は1134時間継続した。1134時間の最後に、気体状混合物に導入されたイオウの総量および触媒と反応したイオウの総量に基づき、吸収材Aが気体状混合物から吸収材Aの質量に対して17.4wイオウに等しい硫化二水素の量を除去していたことが決定された。この、および他の実施例の結果を表Iに要約する。
(実施例2(比較用))
実施例2は、吸収材Aの代わりに吸収材Bを用いたことを除いて、実施例1と実質的に同じ方法で行った。吸収材Bは、約8%w酸化銅、約3%w酸化クロムおよび約89%w活性炭の含有率を有していた。実施例2は477時間継続した。477時間の最後に、吸収材Bが気体状混合物から吸収材Bの質量に対して6.2%wイオウに等しい硫化二水素の量を除去していたことが決定された。
(実施例3(比較用))
実施例3は、吸収材Aの代わりに吸収材Cを用いたことを除いて、実施例1と実質的に同じ方法で行った。吸収材Cは、約20%w酸化銅、約30%w酸化マンガンおよび約50%wアルミナの含有率を有していた。実施例3は626時間継続した。626時間の最後に、吸収材Cが気体状混合物から吸収材Cの質量に対して8.6%wイオウに等しい硫化二水素の量を除去していたことが決定された。
(実施例4)
実施例4は、硫化二水素よりもむしろメタンエチオールがイオウ源としての役割を果たしたことを除いて、実施例1と実質的に同じ方法で行った。56ppmvメタンエチオールを残部の窒素中に含む気体状混合物をエチレン流に導入し、その結果生じるエチレンに対して14ppmvメタンエチオールの濃度を得た。実施例4においては、U字管は14−20メッシュサイズに破砕されている2g吸収材Aを収容していた。実施例4は617時間継続した。617時間の最後に、吸収材Aは気体状混合物から吸収材Aの質量に対して1.5%wイオウに等しいメタンエチオールの量を除去していたことが決定された。
(実施例5(比較用))
実施例5は、吸収材Aの代わりに吸収材Bを用いたことを除いて、実施例4と実質的に同じ方法で行った。実施例5は307時間継続した。307時間の最後に、吸収材Bは気体状混合物から吸収材Bの質量に対して0.3%wイオウに等しいメタンエチオールの量を除去していたことが決定された。
(実施例6(比較用))
実施例6は、吸収材Aの代わりに吸収材Cを用いたことを除いて、実施例4と実質的に同じ方法で行った。実施例6は93時間継続した。93時間の最後に、吸収材Cは気体状混合物から吸収材Bの質量に対して0.3%w未満のイオウに等しいメタンエチオールの量を除去していた。
(実施例7)
実施例7は、硫化二水素よりはむしろ硫化カルボニルがイオウ源としての役割を果たしたことを除いて、実施例1と実質的に同じ方法で行った。50ppmv硫化カルボニルを残部の窒素中に含む気体状混合物をエチレン流に導入し、その結果生じるエチレンに対して13ppmv硫化カルボニルの濃度を得た。実施例7は1208時間継続した。1208時間の最後に、吸収材Aは気体状混合物から吸収材Aの質量に対して16.4%wイオウに等しい硫化カルボニルの量を除去していたことが決定された。
(実施例8(比較用))
実施例8は、吸収材Aの代わりに吸収材Bを用いたことを除いて、実施例7と実質的に同じ方法で行った。実施例8は281時間継続した。281時間の最後に、吸収材Bは気体状混合物から吸収材Bの質量に対して2.2%wイオウに等しい硫化カルボニルの量を除去していたことが決定された。
(実施例9(比較用))
実施例9は、吸収材Aの代わりに吸収材Cを用いたことを除いて、実施例7と実質的に同じ方法で行った。実施例9は475時間継続した。475時間の最後に、吸収材Cは気体状混合物から吸収材Cの質量に対して3.5%wイオウに等しい硫化カルボニルの量を除去していたことが決定された。
(実施例10)
実施例10は、硫化二水素よりもむしろ硫化ジメチルがイオウ源としての役割を果たしたことを除いて、実施例1と実質的に同じ方法で行った。50ppmv硫化ジメチルを残部の窒素中に含む気体状混合物をエチレン流に導入し、その結果生じるエチレンに対して5ppmv硫化ジメチルの濃度を得た。実施例10においては、U字管は14−20メッシュサイズに破砕されている4g吸収材Aを収容していた。実施例10は255時間継続した。255時間の最後に、吸取材Aは気体状混合物から吸収材Aの質量に対して0.05%wイオウに等しい硫化ジメチルの量を除去していた。
(実施例11(比較用))
実施例11は、吸収材Aの代わりに吸収材Bを用いたことを除いて、実施例10と実質的に同じ方法で行った。実施例11は87時間継続した。87時間の最後に、吸収材Bは気体状混合物から吸収材Bの質量に対して0.03%wイオウに等しい硫化ジメチルの量を除去していたことが決定された。
(実施例12(比較用))
実施例12は、吸収材Aの代わりに吸収材Cを用いたことを除いて、実施例10と実質的に同じ方法で行った。実施例12は24時間継続した。吸収材Cは最初の露出区間の最中でさえイオウの除去に有効ではなく、除去した硫化ジメチルの量は吸収材Cの質量に対して0.02%w未満のイオウに等しいものであった。
上述の実施例の目的は、吸収材Aが比較吸収材よりも気体状混合物中のイオウ化合物の量の減少に有意により有効であったことを実証することであった。従って、吸収材Aを用いる試験は、時折、ひとたび比較吸収材を上回る有効性が実証されると、イオウ化合物のブレークスルーが95%を上回り得ない(即ち、吸収材が依然としてイオウを除去する能力を残していた)としても中断された。比較例については、試験期間の最後にイオウ化合物のブレークスルーは95%を上回った。
Figure 2010527931
表1におけるデータは、評価された無機および有機イオウの4つの化学形態のすべてに対して、吸収材Aが吸収材Bおよび吸収材Cとの比較で優位に優れたイオウ除去能力を示したことを実証する。

Claims (15)

  1. オレフィンオキシドを調製するためのエポキシ化反応器システムであって、
    銅および亜鉛を含有する吸収材を収容する1つ以上の精製容器を含む1つ以上の精製区域;並びに
    エポキシ化触媒を収容する1つ以上の反応容器を含む反応区域であって、1つ以上の精製区域の下流に位置する反応区域、
    を含む、反応器システム。
  2. 吸収材がコバルト、クロム、鉛、マンガンおよびニッケルから選択される追加的な金属をさらに含み、特に、追加的な金属がクロム、マンガンおよびニッケルから選択される、請求項1において請求される反応器システム。
  3. 吸収材がアルミナ、チタニア、シリカ、活性炭およびこれらの混合物から選択される支持物質をさらに含む、請求項1または2において請求される反応器システム。
  4. 支持物質が吸収材の重量に対して2から80%wの量で存在する、請求項3において請求される反応器システム。
  5. 触媒が銀を含む、請求項1または請求項2から4のいずれかにおいて請求される反応器システム。
  6. オレフィンおよび酸素を含む1つ以上の供給成分を含有する供給物を反応させることによるオレフィンオキシドの調製方法であって、
    供給成分の1つ以上を、請求項1または請求項2から5のいずれかにおいて請求される反応器システム内に位置する、銅および亜鉛を含有する吸収材と接触させて供給成分中の1つ以上の不純物の量を減少させ;並びに
    続いて、供給成分をエポキシ化触媒と接触させてオレフィンオキシドを生成する、
    ことを含む、方法。
  7. 1つ以上の不純物が硫化二水素、硫化カルボニル、メルカプタン、有機硫化物およびこれらの組み合わせから選択される1つ以上のイオウ不純物を含む、請求項6において請求される方法。
  8. 1つ以上のイオウ不純物がメルカプタン、特に、エタンエチオールもしくはメタンエチオールを含む、請求項7において請求される方法。
  9. 1つ以上の不純物が硫化カルボニルを含む、請求項7または8において請求される方法。
  10. 1つ以上の不純物が硫化二水素を含む、請求項7または請求項8から9のいずれかにおいて請求される方法。
  11. オレフィンがエチレンを含む、請求項6または請求項7から10のいずれかにおいて請求される方法。
  12. エチレンが生物資源材料の発酵によって調製される有機含酸素体から誘導される、請求項11において請求される方法。
  13. 1つ以上の供給成分を高くとも50℃の温度で吸収材と接触させる、請求項6または請求項7から12のいずれかにおいて請求される方法。
  14. 1つ以上の供給成分が飽和炭化水素をさらに含み、飽和炭化水素供給成分を吸収材と接触させる、請求項6または請求項7から13のいずれかにおいて請求される方法。
  15. オレフィンオキシドを1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートもしくはアルカノールアミンに変換することを含む1,2−ジオール、1,2−ジオールエーテル、1,2−カーボネートもしくはアルカノールアミンの調製方法であって、オレフィンオキシドが請求項6または請求項7から14のいずれかにおいて請求される方法によって調製されている、方法。
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