PL211100B1 - Sposób katalitycznego epoksydowania olefin - Google Patents
Sposób katalitycznego epoksydowania olefinInfo
- Publication number
- PL211100B1 PL211100B1 PL362715A PL36271502A PL211100B1 PL 211100 B1 PL211100 B1 PL 211100B1 PL 362715 A PL362715 A PL 362715A PL 36271502 A PL36271502 A PL 36271502A PL 211100 B1 PL211100 B1 PL 211100B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- reaction
- reactor
- hydrogen peroxide
- catalyst bed
- liquid phase
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 title claims abstract description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000006735 epoxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 81
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N Propene Chemical compound CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 31
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical group OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 11
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 6
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 6
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 18
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 6
- -1 for example Chemical class 0.000 description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GNKTZDSRQHMHLZ-UHFFFAOYSA-N [Si].[Si].[Si].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti] Chemical compound [Si].[Si].[Si].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti] GNKTZDSRQHMHLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 2
- 150000002432 hydroperoxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YTTFFPATQICAQN-UHFFFAOYSA-N 2-methoxypropan-1-ol Chemical compound COC(C)CO YTTFFPATQICAQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002924 oxiranes Chemical class 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- NGVNAUIRSOXAJB-UHFFFAOYSA-N prop-1-ene-1,2-diol Chemical compound CC(O)=CO NGVNAUIRSOXAJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTTKOBXFUGIESR-UHFFFAOYSA-N prop-1-ene-1,3-diol Chemical compound OCC=CO MTTKOBXFUGIESR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013772 propylene glycol Nutrition 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D301/00—Preparation of oxiranes
- C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
- C07D301/03—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
- C07D301/12—Synthesis 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Epoxy Compounds (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211100 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 362715 (51) Int.Cl.
(22) Data zgłoszenia: 04.03.2002 C07D 301/12 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
04.03.2002, PCT/EP02/002286 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
31.10.2002, WO02/85873 (54)
Sposób katalitycznego epoksydowania olefin
| (73) Uprawniony z patentu: Evonik Degussa GmbH, Essen, DE | |
| (30) Pierwszeństwo: | UHDE GMBH, Dortmund, DE |
| 05.03.2001, EP, 01105247.9 | (72) Twórca(y) wynalazku: |
| (43) Zgłoszenie ogłoszono: | THOMAS HAAS, Frankfurt, DE |
| 02.11.2004 BUP 22/04 | WILLI HOFEN, Rodenbach, DE JORG SAUER, Mobile, US GEORG THIELE, Hanau, DE |
| (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: | |
| 30.04.2012 WUP 04/12 | (74) Pełnomocnik: |
| rzecz. pat. Teresa Sztandke |
PL 211 100 B1
Opis wynalazku
Z opisu EP-A-100 119 znane jest, że propen moż e zostać przekształcony do tlenku propylenu za pomocą nadtlenku wodoru, z zastosowaniem zeolitu zawierającego tytan, jako katalizatora.
Nie przereagowanego nadtlenku wodoru nie można w sposób ekonomiczny odzyskać z mieszaniny reakcyjnej z epoksydowania. Ponadto, nie przereagowany nadtlenek wodoru powoduje konieczność przeprowadzenia dalszych działań i dalszych wydatków na obróbkę mieszaniny reakcyjnej. Epoksydowanie propenu prowadzi się więc korzystnie z nadmiarem propenu i do pełnego przereagowania nadtlenku wodoru. W celu uzyskania dużego stopnia konwersji nadtlenku wodoru korzystne jest stosowanie ciągłego, przepływowego układu reakcyjnego. Taki układ prowadzenia reakcji może zawierać jeden lub więcej ciągłych reaktorów przepływowych lub układ dwu lub więcej reaktorów z mieszaniem, połączonych w serię. Przykładami mieszanych reaktorów przepływowych są reaktory zbiornikowe z mieszaniem, reaktory z obiegiem, reaktory ze złożem fluidalnym i reaktory ze złożem stałym z obiegiem fazy ciekł ej.
W celu uzyskania duż ej szybkości reakcji konieczne jest duże stężenie propenu w fazie ciekłej. Reakcja prowadzona jest więc korzystnie w atmosferze propenu pod zwiększonym ciśnieniem, co prowadzi do tego, że generalnie stosuje się wielofazowy układ reakcyjny.
Ponadto epoksydowanie olefin za pomocą nadtlenku, podobnie jak większość reakcji utleniania, jest reakcją silnie egzotermiczną. Tak więc, w celu zapewnienia wystarczającego usuwania ciepła tworzącego się w wyniku reakcji egzotermicznej, należy przedsięwziąć środki ostrożności dla kontrolowania reakcji. Problem ten jest szczególnie ostry w ciągłych układach przepływowych z zastosowaniem reaktorów ze złożem stałym. Ponadto konwersja i selektywność produktu w reakcji epoksydowania powodują, że wpływ skutecznej kontroli temperatury jest problemem najwyższej wagi.
W publikacji A. Gianetto, „Multiphase Reactors: Types, Characteristics and Uses” w Multiphase Chemical Reactors: Theory, Design, Scaleup, Hemisphere Publishing Corporation, 1986 podane zostały kryteria rządzące wyborem między wielofazowymi reaktorami ze złożem stałym pracującymi w systemie wznoszą cym i opadowym. Korzy ś ci systemu pracy wznoszą cego w porównaniu z systemem opadowym stanowią:
- lepsze mieszanie prowadzące do polepszonego przenoszenia ciepła i masy;
- przy tych samych natężeniach przepływu cieczy, praca w systemie wznoszącym zapewnia lepsze współczynniki objętościowe przenoszenia masy dla układu gaz/ciecz;
- lepsze rozproszenie cieczy w przekroju;
- lepsze rozpraszanie ciepła i bardziej jednorodna temperatura;
- lepsze zwilżanie katalizatora a zatem i zwiększona skuteczność katalizatora;
- powolniejsze starzenie katalizatora;
- uniknięcie zbijania się złoża katalizatora.
Wadami są:
- większy spadek ciśnienia i wydatek energii na pompowanie;
- reaktor musi zawierać środki do utrzymywania katalizatora w miejscu w przypadku dużych szybkości;
- wyższy opór przenoszenia masy w cieczy i zwiększenie możliwości przebiegu jednorodnych reakcji ubocznych.
Z punktu widzenia korzyści w odniesieniu do przenoszenia i rozpraszania ciepła, praca w systemie wznoszącym w reaktorze ze złożem stałym dla wielofazowych układów reakcyjnych jest naturalnym wyborem dla reakcji silnie egzotermicznych, gdzie ważna jest kontrola temperatury.
Znajduje to także odbicie w opisie WO 97/47614, gdzie w przykładzie 8 opisana została reakcja propenu z nadtlenkiem wodoru z zastosowaniem reaktora rurowego ze złożem stałym, wyposażonego w płaszcz chłodzący, we wznoszącym systemie pracy. Wydajność i selektywność produktu są wciąż niewystarczające dla zastosowań przemysłowych.
W opisie patentowym EP-A 659 473 opisano sposób epoksydowania, w którym ciekłą mieszaninę nadtlenku wodoru, rozpuszczalnika i propenu prowadzi się nad kolejnymi strefami reakcyjnymi ze stałym złożem, połączonymi w serie, przy spływowym systemie pracy. W reaktorze nie ma środków do kontroli temperatury, w celu usuwania ciepła powstającego w pojedynczych strefach reakcyjnych. Tak więc, każdą strefę reakcji można uważać za niezależny reaktor adiabatyczny. W każdej strefie reakcyjnej reakcję prowadzi się z częściowym stopniem konwersji, z każdej strefy reakcyjnej usuwa się ciekłą mieszaninę reakcyjną i przeprowadza do zewnętrznego wymiennika ciepła, w celu odzyskania
PL 211 100 B1 ciepła reakcji i główną część fazy ciekłej zawraca się następnie do tej samej strefy reakcji a mniejszą część przesyła się do następnej strefy reakcji. Równocześnie gazowy propen wprowadza się razem z wsadem mieszaniny ciekł ej i prowadzi się strumieniem równoległ ym do fazy ciekł ej nad strefami reakcji ze złożem stałym i odciąga na końcu układu reakcyjnego obok ciekłej mieszaniny reakcyjnej w postaci strumienia gazów odlotowych zawierają cych tlen. Chociaż ten sposób prowadzenia reakcji umożliwia zwiększenie wydajności tlenku propanu w stosunku do konwencjonalnych reaktorów rurowych bez kontroli temperatury opisanych w opisie EP-A 659 473, wymaga on jednak znacznych kosztów dodatkowych ze względu na złożoność układu reakcyjnego wymaganego do realizacji tego sposobu.
Z opisu patentowego USA nr 5 849 937 znany jest sposób epoksydowania propenu za pomocą wodoronadtlenków, szczególnie wodoronadtlenków organicznych. Mieszaninę reakcyjną wprowadza się do kaskady kolejno połączonych reaktorów ze złożem stałym w układzie spływowym w stosunku do każdego pojedynczego reaktora. Podobnie jak dla wytycznych z opisu EP-A 659 473, w każdym z reaktorów prowadzi się tylko częściową konwersję a reaktory nie są wyposażone w środki do wymiany ciepła. Podobnie jak w opisie EP-A 659 473, ciepło reakcji jest usuwane przez przepuszczanie cieczy odpływającej z każdego reaktora przez wymiennik ciepła przed wprowadzeniem mieszaniny reakcyjnej do następnego reaktora ze złożem stałym w serii, przez co tworzy się złożony układ reakcyjny.
Wadami układów reakcyjnych omawianych w opisach patentowych EP-A 659 473 i USA 5 849 937 była złożoność, a więc i zwiększone koszty inwestycyjne.
Z punktu widzenia znanego stanu techniki celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie sposobu epoksydowania olefin, który prowadzi do polepszonej konwersji i selektywności produktu w porównaniu do opisu WO 97/47614, z równoczesnym uniknięciem wad z rozwiązań podanych w opisach patentowych EP-A 659 473 i US-A 5 849 937, a który może być realizowany w konwencjonalnych układach reakcyjnych.
Cel ten został osiągnięty przez sposób katalitycznego epoksydowania olefin za pomocą nadtlenku wodoru w ciągłym układzie reakcji przepływowej, w którym mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez stałe złoże katalizatora w opadowym systemie pracy, a podczas trwania reakcji przynajmniej częściowo usuwa się ciepło reakcji. Sposób według niniejszego wynalazku jest więc korzystnie prowadzony w reaktorze ze złożem stałym zawierającym urządzenie do chłodzenia.
Zgodny z wynalazkiem sposób katalitycznego epoksydowania olefin za pomocą nadtlenku wodoru w ciągłym układzie reakcji przepływowej, charakteryzuje się tym, że mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez stałe złoże katalizatora w opadowym systemie pracy, przy czym stosuje się reaktor ze złożem stałym z urządzeniem do chłodzenia i podczas reakcji przynajmniej częściowo usuwa się ciepło reakcji, przy czym jako katalizator stosuje się zeolit zawierający tytan.
Korzystne jest, gdy reaktor ze złożem stałym jest reaktorem rurowym, a urządzeniem do chłodzenia jest płaszcz chłodzący.
W korzystnej postaci wykonania mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez złoże katalizatora z prę dkoś cią powierzchniową liczon ą na przekrój pustego aparatu wynoszą c ą od 1 do 100 m/h, korzystnie 5 do 50 m/h, najbardziej korzystnie 5 do 30 m/h.
Korzystne jest, gdy mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez złoże katalizatora z godzinową prędkością objętościową przepływu cieczy (LVSV) od 1 do 20 h-1, korzystnie 1,3 do 15 h-1.
W korzystnej postaci stałe złoże katalizatora jest utrzymywane w stanie złoża ociekowego.
W szczególnie korzystnej postaci złoże w stanie ociekowym utrzymywane jest w następujących warunkach przepływu:
G/λ < 2000 m/h i
Lψ < 50 m/h, gdzie:
G jest prędkością powierzchniową gazu liczoną na przekrój pustego aparatu określaną jako natężenie przepływu gazu w m3/h w ciągłym reaktorze przepływowym dzielona przez przekrój złoża katalizatora w m2,
L jest prędkością powierzchniową cieczy liczoną na przekrój pustego aparatu określaną jako natężenie przepływu cieczy w m3/h w ciągłym reaktorze przepływowym dzielona przez przekrój złoża katalizatora w m2,
PL 211 100 B1
PG jest gęstością fazy gazowej w g/cm3,
PL jest gęstością fazy ciekłej w g/cm3,
PW jest gęstością wody w g/cm3,
PAIR jest gęstością powietrza w g/cm3, σ,„ jest napięciem powierzchniowym wody w dynach/cm, σι_ jest napięciem powierzchniowym fazy ciekłej w dynach/cm, μι_ jest lepkością fazy ciekłej w centypuazach, μW jest lepkością wody w centypuazach.
W sposobie według wynalazku temperatura reakcji wynosi od 30°C do 80°C, korzystnie od 40°C do 60°C.
Zgodnie z korzystną postacią wykonania sposobu profil temperatury w reaktorze utrzymuje się w taki sposób, żeby temperatura środka chłodzącego w urządzeniu do chłodzenia wynosiła co najmniej 40°C, a maksymalna temperatura w obrębie złoża katalizatora wynosiła co najwyżej 60°C.
Korzystnie ciśnienie w reaktorze utrzymuje się w zakresie 5 do 50 barów, korzystnie 15 do 30 barów.
Korzystne jest, gdy całkowity strumień wsadu do reaktora zawiera wodny roztwór nadtlenku wodoru, olefinę i rozpuszczalnik organiczny.
Korzystne jest, gdy reakcję prowadzi się w wielofazowej mieszaninie reakcyjnej zawierającej ciekłą fazę wodną bogatą w nadtlenek wodoru, zawierającą rozpuszczalnik organiczny o rozpuszczalności w wodzie przynajmniej 10% wagowych w 25°C i ciekłą fazę organiczną bogatą w olefinę.
Korzystnym organicznym rozpuszczalnikiem jest metanol.
W korzystnej postaci olefiną jest propen.
Szczególnie korzystna postać wykonania niniejszego wynalazku dotyczy sposobu katalitycznego epoksydowania propenu, w którym katalitycznie epoksyduje się propen za pomocą nadtlenku wodoru w ciągłym układzie reakcji przepływowej w wielofazowej mieszaninie reakcyjnej, zawierającej ciekłą fazę wodną bogatą w nadtlenek wodoru, zawierającą metanol i ciekłą fazę organiczną bogatą w propen, i przy czym mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez stałe złoże katalizatora w opadowym systemie pracy, przy czym stosuje się reaktor ze złożem stałym z urządzeniem do chłodzenia i podczas reakcji przynajmniej częściowo usuwa się ciepło reakcji, przy czym jako katalizator stosuje się zeolit zawierający tytan.
Obecnie niespodziewanie wynaleziono, w przeciwieństwie generalnej wiedzy książkowej, przykładowo przedstawionej przez A. Gianetto, jak wyżej, że chłodzony reaktor ze stałym złożem może skutecznie pracować w opadowym systemie pracy ze zwiększeniem selektywności produktu a przez to i ogólnej wydajności produktu, w porównaniu do pracy w systemie wznoszącym, jak to stosowano w znanym stanie techniki. Ten efekt jest o tyle bardziej niespodziewany, ponieważ wiadomo, że reakcja epoksydowania olefin jest reakcją silnie egzotermiczną, która jest trudna do kontroli, ponieważ ta reakcja ma znacznie wyższą temperaturę aktywacji, a więc musi być realizowana w pewnej temperaturze minimalnej dla uzyskania ekonomicznie rozsądnej konwersji. Z drugiej jednak strony ciepło powstające w reakcji egzotermicznej musi być skutecznie usuwane z reaktora, ponieważ w podwyższonych temperaturach zachodzą niepożądane reakcje uboczne, powodujące zmniejszanie selektywności produktu. Efekt ograniczenia wzrostu temperatury w złożu katalizatora jest dyskutowany w pewnym stopniu w opisie EP-A-659 473. W nawiązaniu do przykładów ujawniono, że w konwencjonalnych reaktorach rurowych wzrost temperatury w złożu katalizatora przekracza 15°C, podczas gdy według przykładów z tegoż opisu EP-A-659 473 wzrost temperatury wynosi co najwyżej 8°C a w korzystnej postaci wykonania 5 1/2°C. Tak więc zgodnie z zaleceniami opisu EP-A-659 473, w celu uzyskania
PL 211 100 B1 dużych wydajności tlenku propylenu wzrost temperatury w złożu katalizatora musi być utrzymywany na tak małym poziomie, jak to możliwe. To zmniejszenie wzrostu temperatury może być według opisu
EP-A-659 473 uzyskane przez przeprowadzenie reakcji w pojedynczej strefie reakcyjnej tylko do częściowej konwersji, co prowadzi do tego, że większość mieszaniny reakcyjnej musi być zawracana i musi się prowadzić pośrednie chłodzenie mieszaniny reakcyjnej.
Zgodnie z zaleceniami A. Gianetto i innych, gdy pracuje się w konwencjonalnym reaktorze rurowym ze złożem stałym, w przypadku pracy w systemie opadowym należy oczekiwać złego rozpraszania ciepła i niejednorodnej temperatury w złożu katalizatora. Tak więc należy oczekiwać, że przez stosowanie systemu opadowego pracy w reaktorze ze złożem stałym chłodzonym w sposób konwencjonalny bez pośredniego chłodzenia zewnętrznego mieszaniny reakcyjnej następuje silny wzrost temperatury w obrębie złoża katalizatora spowodowany złym rozpraszaniem ciepła, który powinien dramatycznie zmniejszać selektywność produktu a więc i wydajność. Lecz w przeciwieństwie do tych oczekiwań, jak to zostanie pokazane bardziej szczegółowo poniżej w przykładach, według niniejszego wynalazku można uzyskać lepsze wydajności ogólne w przeliczeniu na nadtlenek wodoru, porównywalne do najbardziej korzystnych wykonań według opisu EP-A-659 743, chociaż stosuje się konwencjonalny układ reaktora bez pośredniego chłodzenia zewnętrznego.
W praktyce niniejszego wynalazku można stosować każdy dowolny reaktor zawierający stałe złoże katalizatora i urządzenie do chłodzenia. Należy unikać adiabatycznych warunków reakcji jak to wskazuje się w opisach patentowych EP-A 659 473 i USA Nr 5 849 937. Korzystnie stosuje się reaktory rurowe, wielorurowe lub wielopłytowe. Najbardziej korzystnie stosuje się reaktory rurowe wyposażone w płaszcz chłodzący, ponieważ są one standardowo dostępne w handlu i w stosunkowo niskiej cenie. Jako środek chłodzący, który pompuje się przez urządzenie do chłodzenia, korzystnie płaszcz chłodzący, stosuje się wszystkie standardowe środki chłodzące, takie jak oleje, alkohole, ciekłe sole lub wodę. Najbardziej korzystna jest woda.
Sposób epoksydowania olefin, korzystnie propenu, według niniejszego wynalazku typowo prowadzony jest w temperaturze 30°C, do 80°C, korzystnie 40°C do 60°C. Zgodnie z korzystną postacią wykonania niniejszego wynalazku profil temperatury w reaktorze utrzymywany jest w taki sposób, aby temperatura środka chłodzącego w reaktorze wynosiła przynajmniej 40°C, a maksymalna temperatura w złożu katalizatora wynosiła co najwyżej 60°C, korzystnie 55°C. Korzystnie temperaturę środka chłodzącego kontroluje się za pomocą termostatu.
Maksymalną temperaturę w złożu katalizatora mierzy się za pomocą wielu odpowiednich środków do mierzenia temperatury, takich jak termopary lub Pt-100, usytuowanych w przybliżeniu wzdłuż osi korzystnie reaktora rurowego w odpowiednich odległościach od siebie. W ten sposób ilość, położenie w obrębie reaktora i odległości między punktami pomiaru temperatury można dostosować do pomiaru temperatury złoża katalizatora w całym reaktorze tak dokładnie, jak to konieczne.
Maksymalną temperaturę złoża katalizatora można nastawiać różnymi sposobami. Zależnie od wybranego typu reaktora maksymalną temperaturę złoża katalizatora można nastawić przez kontrolowanie natężenia przepływu mieszaniny reakcyjnej przepuszczanej przez reaktor, przez kontrolowanie natężenia przepływu ośrodka chłodzącego przepuszczanego przez środki do chłodzenia lub przez obniżenie aktywności katalizatora, na przykład przez rozcieńczenie katalizatora obojętnym materiałem.
Natężenie przepływu środka chłodzącego nastawia się korzystnie tak, aby utrzymać różnicę temperatury miedzy wejściem środka chłodzącego do urządzenia do chłodzenia a wyjściem wynoszącą poniżej 5°C, korzystnie poniżej 3°C a najbardziej korzystnie 2°C.
Przez wybór tak wąsko określonego profilu temperatury w reaktorze można uzyskać zoptymalizowaną równowagę między konwersją nadtlenku wodoru a selektywnością tlenku olefiny.
Ciśnienie w reaktorze utrzymywane jest zwykle na poziomie 5 do 50 barów, korzystnie 15 do 30 barów.
Zgodnie z inną korzystną postacią wykonania mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez złoże katalizatora z prędkością powierzchniową liczoną na przekrój pustego aparatu wynoszącą od 1 do 100 m/h, korzystnie 5 do 50 m/h, najbardziej korzystnie 5 do 30 m/h. Prędkość powierzchniowa liczona na przekrój pustego aparatu definiowana jest jako stosunek objętościowego natężenia przepływu/przekroju złoża katalizatora. Konsekwentnie prędkość powierzchniowa może zmieniać się w danym reaktorze rurowym przez nastawienie natężenia przepływu mieszaniny reakcyjnej.
Ponadto korzystne jest przepuszczanie mieszaniny reakcyjnej przez złoże katalizatora z godzinową prędkością objętościową przepływu cieczy (LVSV) od 1 do 20 h-1, korzystnie 1,3 do 15 h-1.
PL 211 100 B1
Jeśli natężenie przepływu mieszaniny reakcyjnej nastawi się do spełniania wyżej podanych wymagań dla prędkości powierzchniowej i godzinowej prędkości objętościowej przepływu cieczy można uzyskać szczególnie wysokie selektywności.
W szczególnie korzystnej postaci wykonania niniejszego wynalazku sposób jest prowadzony z utrzymaniem złoż a katalizatora w stanie złoż a ociekowego. Niespodziewanie znaleziono, że jeś li przy pewnych warunkach przepływu utrzymuje się stan złoża ociekowego, efekt według niniejszego wynalazku, tzn. zwiększona selektywność tlenku propanu jest szczególnie wyraźna.
Warunki te przedstawiają się jak następuje:
G/λ < 2000 m/h i
Llp < 50 m/h, gdzie:
G jest prę dkoś ci ą powierzchniową gazu liczoną na przekrój pustego aparatu okreś laną jako natężenie przepływu gazu w m3/h w ciągłym reaktorze przepływowym dzieloną przez przekrój złoża katalizatora w m2,
L jest prędkości ą powierzchniową cieczy liczoną na przekrój pustego aparatu okreś laną jako natężenie przepływu cieczy w m3/h w ciągłym reaktorze przepływowym dzieloną przez przekrój złoża katalizatora w m2,
PG jest gęstością fazy gazowej w g/cm3,
PL jest gęstością fazy ciekłej w g/cm3,
PW jest gęstością wody w g/cm3,
PAIR jest gęstością powietrza w g/cm3, σw jest napięciem powierzchniowym wody w dynach/cm, σι_ jest napięciem powierzchniowym fazy ciekłej w dynach/cm, μι_ jest lepkością fazy ciekłej w centypuazach, μW jest lepkością wody w centypuazach.
W celu umożliwienia prowadzenia procesu w sposób ciągły podczas zmiany i/lub regeneracji katalizatora epoksydowania, jeśli to potrzebne, równolegle lub w serii, w opisany wyżej sposób mogą pracować dwa łub więcej rurowe reaktory przepływowe.
Jako katalizatory do epoksydowania olefin sposobem według wynalazku odpowiednie są krystaliczne zeolity zawierające tytan, szczególnie związki o składzie (TiO2)x(SiO2)1-x, w którym X wynosi od 0,001 do 0,05 o budowie krystalicznej MFI lub MEL, znane jako silikalit-1 i tytanowy silikalit-2. Takie katalizatory można wytworzyć sposobem takim, jak to na przykład opisano w opisie patentowym US-A 4 410 501. Katalizatory z silikalitu tytanowego mogą być stosowane w postaci kształtek, takich jak granulki, kształtki wytłaczane lub formowane. Do potrzeb kształtowania, katalizator może zawierać od 1 do 99% środka wiążącego lub nośnika, przy czym jako środek wiążący lub nośnik nadają się wszystkie materiały, które nie reagują z nadtlenkiem wodoru lub z epoksydem w warunkach reakcji wybranych do epoksydowania. Jako katalizatory stałe korzystnie stosuje się kształtki wytłaczane o średnicy 1 do 5 mm.
Podczas realizacji niniejszego wynalazku jest korzystne, żeby łączny strumień wsadu do reaktora zawierał wodny roztwór nadtlenku wodoru, olefinę i rozpuszczalnik organiczny. Tym samym składniki te mogą być wprowadzane do reaktora jako niezależne wsady, lub jeden lub więcej z nich można zmieszać przed wprowadzeniem do reaktora.
PL 211 100 B1
Z wykorzystaniem sposobu według wynalazku moż na epoksydować dowolne olefiny, w szczególności olefiny zawierające 2 do 6 atomów węgla. Sposób według wynalazku nadaje się szczególnie do epoksydowania propenu do tlenku propylenu. Ze względów ekonomicznych byłoby korzystne w skali przemysłowej wykorzystywanie nie czystego propenu, lecz jego technicznej mieszaniny z propanem, zawierającej z reguły 1 do 15% objętościowych propanu. Propen można wprowadzać w postaci cieczy jak też w postaci gazowej do układu reakcyjnego.
Nadtlenek wodoru stosuje się w sposobie według wynalazku w postaci wodnego roztworu o zawartości nadtlenku wodoru od 1 do 90% wagowych, korzystnie 10 do 70% wagowych a szczególnie korzystnie 30 do 50% wagowych. Nadtlenek wodoru może być stosowany w postaci stabilizowanych roztworów dostępnych w handlu. Nadają się także niestabilizowane, wodne roztwory nadtlenku wodoru, takie jakie uzyskuje się w antrachinonowym procesie wytwarzania nadtlenku wodoru.
Reakcję prowadzi się korzystnie w obecności rozpuszczalnika, w celu zwiększenia rozpuszczalności olefiny, korzystnie propanu, w fazie ciekłej. Jako rozpuszczalniki nadają się wszystkie rozpuszczalniki, które nie ulegają utlenianiu łub utleniają się tylko nieznacznie pod działaniem nadtlenku wodoru w wybranych warunkach reakcji i które rozpuszczają się w ilości większej niż 10% wagowych w wodzie. Najbardziej korzystnymi rozpuszczalnikami są rozpuszczalniki, które całkowicie mieszają się z wodą. Odpowiednie rozpuszczalniki obejmują alkohole, takie jak metanol, etanol lub t.-butanol; glikole, takie jak na przykład, glikol etylenowy, 1,2-propendiol lub 1,3-propendiol; etery cykliczne, takie jak na przykład, tetrahydrofuran, dioksan lub tlenek propylenu; etery glikoli, takie jak na przykład, eter monometylowy glikolu etylenowego, eter monoetylowy glikolu etylenowego, eter monobutylowy glikolu etylenowego lub eter monometylowy glikolu propylenowego i ketony, takie jak na przykład aceton lub 2-butanon. Jako rozpuszczalnik szczególnie korzystnie stosowany jest metanol.
Olefinę stosuje się korzystnie w nadmiarze w stosunku do nadtlenku wodoru, w celu uzyskania znacznego wykorzystania nadtlenku wodoru, a molowy stosunek olefiny, korzystnie propenu do nadtlenku wodoru, wybrany jest korzystnie w zakresie od 1,1 do 30. Rozpuszczalnik dodaje się korzystnie w stosunku wagowym od 0,5 do 20 w stosunku do ilości stosowanego roztworu nadtlenku wodoru. Ilość stosowanego katalizatora może zmieniać się w szerokich granicach i korzystnie wybrana jest tak, żeby zużycie nadtlenku wodoru wynosiło więcej niż 90%, korzystnie więcej niż 95% w ciągu 1 minuty do 5 godzin w stosowanych warunkach reakcji.
Według jednej z postaci wykonania niniejszego wynalazku, wyboru warunków reakcji, takich jak temperatura, ciśnienie, wyboru olefiny, wyboru rozpuszczalnika i względnych ilości składników mieszaniny reakcyjnej dokonuje się tak, aby zapewnić istnienie tylko jednej wodnej fazy ciekłej, w której rozpuszczona jest olefina. Może znajdować się tam także dodatkowa faza gazowa zawierająca olefinę.
Korzystne jest jednak przeprowadzanie epoksydowania olefin za pomocą nadtlenku wodoru w wielofazowej mieszaninie reakcyjnej zawierającej ciekłą fazę wodną bogatą w nadtlenek wodoru, zawierającą rozpuszczalnik organiczny o rozpuszczalności w wodzie przynajmniej 10% wagowych w 25°C i ciekłą fazę organiczn ą bogatą w olefinę . W takich warunkach uzyskuje się nawet lepszą selektywność produktu.
Jak to jest wiadome fachowcom obecność dwóch nie mieszających się faz ciekłych w środowisku reakcji, zawierających olefinę, rozpuszczalnik organiczny mieszający się z wodą i wodny roztwór nadtlenku wodoru, będzie zależeć od wielu czynników. Przede wszystkim, obecność dodatkowej ciekłej fazy organicznej bogatej w olefinę będzie zależeć od temperatury i ciśnienia panującego w reaktorze i wybranej olefiny. Korzystnie przykładane ciśnienie znajduje się w pobliżu lub powyżej prężności par olefiny w wybranej temperaturze. Ponadto, będzie ono zależeć od wyboru rozpuszczalnika organicznego. Jako rozpuszczalniki organiczne nadają się wszystkie rozpuszczalniki, które rozpuszczają się w ilości większej niż 10% wagowych w wodzie w 25°C. Korzystne są rozpuszczalniki, które rozpuszczają się w ilości większej niż 30% wagowych w wodzie w 25°C a korzystnie w ilości większej niż 50% wagowych w wodzie w 25°C. Najbardziej korzystne rozpuszczalniki całkowicie mieszają się z wodą. W zasadzie wszystkie rozpuszczalniki, jakie przykładowo podano wyżej mogą być także stosowane w tej korzystnej postaci wykonania, o ile spełnione są warunki zapewnienia obecności dwóch faz ciekłych.
Dodatkowo obecność drugiej fazy organicznej bogatej w olefinę będzie zależeć od względnych ilości olefiny, wody i rozpuszczalnika. Ilość rozpuszczalnika wybrana jest tak, aby uzyskać wystarczającą rozpuszczalność olefiny w fazie wodnej bogatej w nadtlenek wodoru, w celu nadania odpowiedniej szybkości reakcji. W danej temperaturze, pod danym ciśnieniem, dla określonej olefiny i rozpuszczalnika, względne ilości składników można nastawić tak, aby zapewnić utworzenie się drugiej ciekłej
PL 211 100 B1 fazy organicznej. To znaczy, w celu zapewnienia utworzenia drugiej fazy organicznej bogatej w olefinę, ilość olefiny musi być wybrana z nadmiarem w stosunku do ilości rozpuszczalnej w fazie wodnej w danej temperaturze i pod danym ciś nieniem.
Prostym sposobem doświadczalnego potwierdzenia obecności drugiej ciekłej fazy organicznej w warunkach reakcji jest pobranie próbki mieszaniny reakcyjnej do pojemnika wyposażonego w szkło wziernikowe w temperaturze i pod ciśnieniem stosowanym w procesie. Alternatywnie reaktor może być wyposażony w szkło wziernikowe w miejscu odpowiednim dla obserwowania granicy faz bezpośrednio podczas reakcji. W przypadku ciągłego reaktora przepływowego szkło wziernikowe umieszczone jest korzystnie blisko wylotu dla odcieku z reaktora, dla zapewnienia optymalnej kontroli, że dwie fazy ciekłe występują w ciągu całego czasu przebywania reagentów w reaktorze.
Tak więc specjalista z tej dziedziny może bez trudu ocenić, czy gdy dokona określonego wyboru olefin, rozpuszczalników i parametrów reakcji, uzyska układ dwufazowy, jak to jest wymagane w niniejszym wynalazku i może dostosować układ reakcyjny przez zmianę parametrów, jak to podano wyżej szczegółowo, w celu spowodowania powstania drugiej ciekłej fazy organicznej.
Zgodnie z najbardziej korzystną postacią wykonania niniejszego wynalazku wybraną olefiną jest propen a metanol jest stosowany jako rozpuszczalnik. Na przykład, dla mieszaniny reakcyjnej zawierającej propen, metanol i wodny roztwór nadtlenku wodoru w temperaturze reakcji między 30°C a 80°C, pod ciśnieniem od 5 do 50 barów stosunek przepływu propenu do przepływu strumienia całkowitego, w przypadku cią głego przepływu strumieni, powinien być nastawiony w zakresie 0,1 do 1, korzystnie 0,2 do 1 dla uzyskania drugiej fazy ciekłej.
Według niniejszego wynalazku, w środowisku reakcji może znajdować się dodatkowa faza gazowa zawierająca pary olefiny i ewentualnie gaz obojętny, tzn. gaz, który nie wpływa na epoksydowanie. Dodawanie gazu obojętnego jest pomocne do utrzymania stałego ciśnienia wewnątrz reaktora i do usuwania gazowego tlenu tworzącego się przez rozkład niewielkiej części nadtlenku wodoru ładowanego do reaktora.
Niniejszy wynalazek zostanie wyjaśniony bardziej szczegółowo w odniesieniu do następujących dalej przykładów.
Przykłady 1 i 2 oraz przykłady porównawcze 1 - 4
We wszystkich przykładach stosuje się katalizator krzemianowo-tytanowy. Proszek krzemianowo-tytanowy kształtuje się do postaci wytłoczek o wymiarach 2 mm, stosując zol krzemionki jako środek wiążący zgodnie z przykładem 5 opisu patentowego EP 00 106 671.1. Stosowany H2O2 wytwarza się w procesie antrachinonowym w postaci roztworu wodnego o stężeniu 40%.
Epoksydowanie prowadzi się w sposób ciągły w rurze reakcyjnej o objętości 300 ml, średnicy 10 mm i długości 4 m. Reaktor wyposażony jest dalej w trzy zbiorniki dla cieczy, odpowiednie pompy i zbiornik separatora dla cieczy. Trzy zbiorniki dla cieczy zawierają metanol, 40% H2O2 i propen. Wartość pH 40% roztworu H2O2 nastawia się na 4,5 za pomocą amoniaku. Temperaturę reakcji kontroluje się za pomocą wodnego płynu chłodzącego cyrkulującego w płaszczu chłodzącym, przy czym temperaturę płynu chłodzącego kontroluje się za pomocą termostatu. Ciśnienie bezwzględne w reaktorze wynosi 25 barów. Przepływ masowy pomp zasilających nastawia się tak, żeby uzyskać stężenie wsadu propenu wynoszące 21,5% wagowych, stężenie wsadu metanolu 57% wagowych i stężenie wsadu H2O2 9,4% wagowych.
Przy realizacji przykładów i przykładów porównawczych zmienia się sposób przepływu (przepływ opadowy (DF) i przepływ wznoszący (UF) oraz temperaturę płaszcza chłodzącego i całkowity przepływ masowy, jak to wskazano w tabeli 1. Nastawia się natężenie przepływu w celu uzyskiwania porównywalnych konwersji. Wydajność produktu określa się za pomocą chromatografii gazowej a konwersję H2O2 przez miareczkowanie. Selektywność propenu oblicza się jako stosunek ilości utworzonego tlenku propylenu w stosunku do łącznej ilości tlenku propanu i wszystkich węglowodorów zawierających tlen, powstających podczas reakcji epoksydowania, takich jak 1-metoksy-2-propanol, 2-metoksy-1-propanol i 1,2-propandiol.
PL 211 100 B1
T a b e l a 1
| Nr | Sposób | Temperatura płaszcza chłodzącego [°C] | Natężenie przepływu kg/h | % konwersji H2O2 [%] | Selektywność tlenku propenu [%] | Wydajność tlenku propylenu w stosunku do H2O2 [%] |
| P.Por.1 | UF | 30 | 0,35 | 81 | 95 | 77 |
| P.Por.2 | UF | 40 | 0,55 | 96 | 93 | 89 |
| P.Por.3 | UF | 60 | 1,8 | 92 | 85 | 78 |
| P.Por.4 | UF | 80 | 4,1 | 87 | 70 | 61 |
| P.1 | DF | 40 | 0,35 | 96 | 96 | 92 |
| P.2 | DF | 40 | 0,7 | 81 | 98 | 79 |
Gdy porównuje się przykłady porównawcze P.Por 1 i P.Por.2 z P.Por.3 i P.Por.4 jest wyraźnie widoczne, że selektywność produktu zależy silnie od temperatury reakcji, ze zmniejszeniem selektywności ze wzrostem temperatury. Tak więc ważne jest dobre rozpraszanie ciepła i jednorodna temperatura. W związku z tym fachowiec powinien preferować pracę w reżimie wznoszącym. Niespodziewanie, jak to można zauważyć z porównania P.1 i P.Por.2 wyniki dla pracy w systemie opadowym są w tej samej temperaturze nawet lepsze.
UF = sposób wznoszący
DF = sposób opadowy.
Claims (14)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób katalitycznego epoksydowania olefin za pomocą nadtlenku wodoru w ciągłym układzie reakcji przepływowej, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez stałe złoże katalizatora w opadowym systemie pracy, przy czym stosuje się reaktor ze złożem stałym z urządzeniem do chłodzenia i podczas reakcji przynajmniej częściowo usuwa się ciepło reakcji, przy czym jako katalizator stosuje się zeolit zawierający tytan.
- 2. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że reaktor ze złożem stałym jest reaktorem rurowym, a urządzeniem do chłodzenia jest płaszcz chłodzący.
- 3. Sposób według zastrz. 1 - 2, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez złoże katalizatora z prędkością powierzchniową liczoną na przekrój pustego aparatu wynoszącą od 1 do 100 m/h, korzystnie 5 do 50 m/h, najbardziej korzystnie 5 do 30 m/h.
- 4. Sposób według zastrz. 1 - 3, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez złoże katalizatora z godzinową prędkością objętościową przepływu cieczy (LVSV) od 1 do 20 h-1, korzystnie 1,3 do 15-1.
- 5. Sposób według zastrz. 1 - 4, znamienny tym, że stałe złoże katalizatora jest utrzymywane w stanie złoża ociekowego.
- 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że złoże w stanie ociekowym utrzymywane jest w następujących warunkach przepływu:G/λ < 2000 m/h iLψ < 50 m/h, gdzie:G jest prędkością powierzchniową gazu liczoną na przekrój pustego aparatu określaną jako natężenie przepływu gazu w m3/h w ciągłym reaktorze przepływowym dzielona przez przekrój złoża katalizatora w m2,L jest prędkością powierzchniową cieczy liczoną na przekrój pustego aparatu określaną jako natężenie przepływu cieczy w m3/h w ciągłym reaktorze przepływowym dzielona przez przekrój złoża katalizatora w m2,PL 211 100 B1PG jest gęstością fazy gazowej w g/cm3,PL jest gęstością fazy ciekłej w g/cm3,PW jest gęstością wody w g/cm3,PAIR jest gęstością powietrza w g/cm3, aw jest napięciem powierzchniowym wody w dynach/cm, σι_ jest napięciem powierzchniowym fazy ciekłej w dynach/cm, μι_ jest lepkością fazy ciekłej w centypuazach, μW jest lepkością wody w centypuazach.
- 7. Sposób według zastrz. 1 - 6, znamienny tym, że temperatura reakcji wynosi od 30°C do 80°C, korzystnie od 40°C do 60°C.
- 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że profil temperatury w reaktorze utrzymuje się w taki sposób, żeby temperatura środka chłodzącego w urządzeniu do chłodzenia wynosiła co najmniej 40°C, a maksymalna temperatura w obrębie złoża katalizatora wynosiła co najwyżej 60°C.
- 9. Sposób według zastrz. 1 - 8, znamienny tym, że ciśnienie w reaktorze utrzymuje się w zakresie 5 do 50 barów, korzystnie 15 do 30 barów.
- 10. Sposób według zastrz. 1 - 9, znamienny tym, że całkowity strumień wsadu do reaktora zawiera wodny roztwór nadtlenku wodoru, olefinę i rozpuszczalnik organiczny.
- 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w wielofazowej mieszaninie reakcyjnej zawierającej ciekłą fazę wodną bogatą w nadtlenek wodoru, zawierającą rozpuszczalnik organiczny o rozpuszczalności w wodzie przynajmniej 10% wagowych w 25°C i ciekłą fazę organiczną bogatą w olefinę.
- 12. Sposób według zastrz. 10 i 11, znamienny tym, że organicznym rozpuszczalnikiem jest metanol.
- 13. Sposób według zastrz. 1 - 12, znamienny tym, że olefiną jest propen.
- 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że katalitycznie epoksyduje się propen za pomocą nadtlenku wodoru w ciągłym układzie reakcji przepływowej w wielofazowej mieszaninie reakcyjnej, zawierającej ciekłą fazę wodną bogatą w nadtlenek wodoru, zawierającą metanol i ciekłą fazę organiczną bogatą w propen, i przy czym mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez stałe złoże katalizatora w opadowym systemie pracy, przy czym stosuje się reaktor ze złożem stałym z urządzeniem do chłodzenia i podczas reakcji przynajmniej częściowo usuwa się ciepło reakcji, przy czym jako katalizator stosuje się zeolit zawierający tytan.Departament Wydawnictw UP RP
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01105247A EP1247805A1 (en) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | Process for the epoxidation of olefins |
| PCT/EP2002/002286 WO2002085873A1 (en) | 2001-03-05 | 2002-03-04 | Process for the epoxidation of olefins |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL362715A1 PL362715A1 (pl) | 2004-11-02 |
| PL211100B1 true PL211100B1 (pl) | 2012-04-30 |
Family
ID=8176670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL362715A PL211100B1 (pl) | 2001-03-05 | 2002-03-04 | Sposób katalitycznego epoksydowania olefin |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP1247805A1 (pl) |
| JP (1) | JP4320178B2 (pl) |
| KR (1) | KR100874603B1 (pl) |
| CN (1) | CN1235894C (pl) |
| AR (1) | AR032927A1 (pl) |
| AT (1) | ATE298326T1 (pl) |
| BR (1) | BR0207852B1 (pl) |
| CA (1) | CA2440098C (pl) |
| DE (1) | DE60204761T3 (pl) |
| ES (1) | ES2240736T5 (pl) |
| MY (1) | MY122867A (pl) |
| PL (1) | PL211100B1 (pl) |
| RU (1) | RU2291152C2 (pl) |
| TW (1) | TW574218B (pl) |
| WO (1) | WO2002085873A1 (pl) |
| ZA (1) | ZA200306928B (pl) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1403259A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-03-31 | Degussa AG | Process for the epoxidation of olefins |
| DE10317520A1 (de) | 2003-04-16 | 2004-11-04 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung eines Alkenoxids |
| WO2006108748A1 (de) | 2005-04-12 | 2006-10-19 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur herstellung von wasserstoffperoxid |
| ITMI20070932A1 (it) | 2007-05-08 | 2008-11-09 | Basf Ag | Procedimento per la preparazione di un ossido olefinico |
| WO2008140714A1 (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Billig Barry J | Start-up of high selectivity catalysts in olefin oxide plants |
| RU2372343C1 (ru) * | 2008-03-03 | 2009-11-10 | Алексей Николаевич Савельев | Способ получения пропиленоксида из пропилена и пероксида водорода |
| RU2472786C1 (ru) * | 2011-05-13 | 2013-01-20 | Закрытое акционерное общество "Химтэк Инжиниринг" | Способ получения оксида пропилена |
| CN103998436B (zh) | 2011-11-04 | 2016-07-06 | 蓝立方知识产权有限责任公司 | 生产氧杂环丙烷类化合物的系统和方法 |
| US10100024B2 (en) | 2014-07-29 | 2018-10-16 | Evonik Degussa Gmbh | Process for the epoxidation of an olefin |
| DE102014217974B4 (de) * | 2014-09-09 | 2022-07-14 | Ford Global Technologies, Llc | Antriebsrad mit Elektro-Radnabenmotor für Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeug |
| US10053438B2 (en) | 2015-01-14 | 2018-08-21 | Evonik Degussa Gmbh | Integrated process for making propene oxide and an alkyl tert-butyl ether |
| US10053440B2 (en) | 2015-01-14 | 2018-08-21 | Evonik Degussa Gmbh | Integrated process for making propene oxide and an alkyl tert-butyl ether |
| EA031789B1 (ru) | 2015-04-28 | 2019-02-28 | Эвоник Дегусса Гмбх | Способ эпоксидирования пропена |
| CN106467504A (zh) * | 2015-08-20 | 2017-03-01 | 陕西煤业化工集团(上海)胜帮化工技术有限公司 | Hppo法制环氧丙烷并联反应方法 |
| EA035146B1 (ru) | 2015-11-25 | 2020-05-06 | Эвоник Оперейшнс Гмбх | Способ получения 1,2-пропандиола из пропена и пероксида водорода |
| KR102022226B1 (ko) | 2015-11-26 | 2019-09-18 | 에보닉 데구사 게엠베하 | 프로펜 옥사이드를 정제하기 위한 프로세스 |
| EA033968B1 (ru) | 2015-11-26 | 2019-12-16 | Эвоник Дегусса Гмбх | Способ эпоксидирования олефина |
| CN113149934A (zh) | 2015-11-26 | 2021-07-23 | 赢创运营有限公司 | 生产环氧丙烷的设备 |
| KR102648943B1 (ko) * | 2015-11-26 | 2024-03-18 | 에보닉 오퍼레이션스 게엠베하 | 프로펜의 에폭시화를 위한 방법 및 반응기 |
| TWI707847B (zh) | 2015-11-26 | 2020-10-21 | 德商贏創運營有限公司 | 丙烯之環氧化方法 |
| ES2772695T3 (es) | 2015-12-02 | 2020-07-08 | Evonik Operations Gmbh | Procedimiento para la epoxidación de propeno |
| CN108473453B (zh) | 2016-01-19 | 2020-08-04 | 赢创运营有限公司 | 烯烃的环氧化方法 |
| WO2017162446A1 (en) | 2016-03-21 | 2017-09-28 | Evonik Degussa Gmbh | Process for the epoxidation of propene |
| EP3246323A1 (en) | 2016-05-17 | 2017-11-22 | Evonik Degussa GmbH | Integrated process for making propene oxide from propane |
| WO2018205244A1 (en) | 2017-05-12 | 2018-11-15 | Evonik Degussa Gmbh | Process for the epoxidation of propene |
| EP3406603A1 (en) | 2017-05-22 | 2018-11-28 | Evonik Degussa GmbH | Process for the epoxidation of propene |
| EP3438101A1 (en) | 2017-08-01 | 2019-02-06 | Evonik Degussa GmbH | Process for the epoxidation of propene |
| EP3812374A1 (en) | 2019-10-21 | 2021-04-28 | Evonik Operations GmbH | Process for the epoxidation of propene |
| EP3812375A1 (en) | 2019-10-21 | 2021-04-28 | Evonik Operations GmbH | Process for the epoxidation of propene |
| CN114436777B (zh) * | 2020-10-31 | 2024-06-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 去除醇类溶剂中醛的方法 |
| PT4288420T (pt) | 2021-02-03 | 2025-09-16 | Evonik Operations Gmbh | Processo de epoxidação de propeno |
| EP4063355A1 (en) | 2021-03-22 | 2022-09-28 | Evonik Operations GmbH | Integrated process and plant for making styrene and propene oxide |
| ES3029833T3 (en) | 2021-05-10 | 2025-06-25 | Evonik Operations Gmbh | An integrated plant and an integrated process for making propene oxide |
| EP4166545B1 (en) | 2021-10-14 | 2024-09-04 | Evonik Operations GmbH | Process for making propene oxide |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2137310C (en) * | 1993-12-20 | 2004-02-17 | John C. Jubin Jr. | Catalytic converter and method for highly exothermic reactions |
| DE19623611A1 (de) * | 1996-06-13 | 1997-12-18 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Epoxiden aus Olefinen und Wasserstoffperoxid |
| US5912367A (en) † | 1997-07-01 | 1999-06-15 | Arco Chemical Technology, L.P. | High efficiency epoxidation process |
| DE19936547A1 (de) † | 1999-08-04 | 2001-02-15 | Basf Ag | Verfahren zur Umsetzung einer organischen Verbindung mit einem Hydroperoxid |
-
2001
- 2001-03-05 EP EP01105247A patent/EP1247805A1/en not_active Withdrawn
- 2001-04-03 TW TW90108013A patent/TW574218B/zh active
-
2002
- 2002-01-28 MY MYPI20020314A patent/MY122867A/en unknown
- 2002-03-01 AR ARP020100745A patent/AR032927A1/es not_active Application Discontinuation
- 2002-03-04 ES ES02726127T patent/ES2240736T5/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-04 PL PL362715A patent/PL211100B1/pl unknown
- 2002-03-04 BR BRPI0207852-0A patent/BR0207852B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2002-03-04 AT AT02726127T patent/ATE298326T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-03-04 JP JP2002583400A patent/JP4320178B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-04 EP EP02726127A patent/EP1373235B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-04 KR KR1020037011567A patent/KR100874603B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-04 WO PCT/EP2002/002286 patent/WO2002085873A1/en not_active Ceased
- 2002-03-04 CA CA2440098A patent/CA2440098C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-04 DE DE60204761T patent/DE60204761T3/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-04 CN CNB02806013XA patent/CN1235894C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-04 RU RU2003129066/04A patent/RU2291152C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-09-04 ZA ZA2003/06928A patent/ZA200306928B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2440098A1 (en) | 2002-10-31 |
| DE60204761T3 (de) | 2009-07-09 |
| CA2440098C (en) | 2010-05-18 |
| ZA200306928B (en) | 2005-02-23 |
| MY122867A (en) | 2006-05-31 |
| BR0207852A (pt) | 2004-03-23 |
| ES2240736T5 (es) | 2009-05-01 |
| WO2002085873A1 (en) | 2002-10-31 |
| CN1235894C (zh) | 2006-01-11 |
| JP4320178B2 (ja) | 2009-08-26 |
| ES2240736T3 (es) | 2005-10-16 |
| DE60204761T2 (de) | 2006-05-18 |
| BR0207852B1 (pt) | 2012-11-27 |
| EP1373235A1 (en) | 2004-01-02 |
| CN1494536A (zh) | 2004-05-05 |
| JP2004526783A (ja) | 2004-09-02 |
| EP1373235B2 (en) | 2008-12-17 |
| ATE298326T1 (de) | 2005-07-15 |
| RU2291152C2 (ru) | 2007-01-10 |
| EP1373235B1 (en) | 2005-06-22 |
| KR100874603B1 (ko) | 2008-12-19 |
| EP1247805A1 (en) | 2002-10-09 |
| DE60204761D1 (de) | 2005-07-28 |
| RU2003129066A (ru) | 2005-04-10 |
| KR20030082953A (ko) | 2003-10-23 |
| PL362715A1 (pl) | 2004-11-02 |
| AR032927A1 (es) | 2003-12-03 |
| TW574218B (en) | 2004-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL211100B1 (pl) | Sposób katalitycznego epoksydowania olefin | |
| EP1419145B1 (en) | Process for the epoxidation of olefins | |
| JP4307082B2 (ja) | オレフィンのエポキシド化法 | |
| PL216070B1 (pl) | Sposób epoksydowania olefin | |
| JP4301814B2 (ja) | オレフィンをエポキシ化するための方法 | |
| US6596881B2 (en) | Process for the epoxidation of olefins | |
| US6600055B2 (en) | Process for the epoxidation of olefins | |
| US6610865B2 (en) | Process for the epoxidation of olefins | |
| WO2001057011A1 (en) | Process for the epoxidation of olefins |