UA124171C2 - Спосіб епоксидування пропену - Google Patents

Abstract

У заявці описано, що проведення в способі епоксидування пропену шляхом введення пропену в реакцію з пероксидом водню в присутності розчинника-метанолу і титановмісного цеолітного каталізатора епоксидування стадій: виділення з реакційної суміші неочищеного пропеноксиду і суміші розчинників, яка містить метанол, воду і пероксиди; обробки суміші розчинників шляхом каталітичного гідрування з метою гідрування вказаних пероксидів з одержанням гідрованої суміші розчинників, яка містить від 1 до 1000 мг/кг ацетальдегіду; поділу гідрованої суміші розчинників при проведенні принаймні однієї стадії дистиляції при додаванні кислоти до гідрованої суміші розчинників або при проведенні принаймні однієї стадії дистиляції з одержанням витягнутого метанолу у вигляді головного продукту; пропускання витягнутого метанолу через шар кислої іонообмінної смоли з одержанням обробленого метанолу; і рециркуляції обробленого метанолу на стадію проведення реакції епоксидування, запобігає інактивації каталізатора епоксидування, що виникає внаслідок рециркуляції ацетальдегіду разом з метанолом.

Description

Галузь техніки, до якої відноситься винахід

Даний винахід відноситься до способу епоксидування пропену з використанням пероксиду водню в присутності титано-силікалітного каталізатора.

Рівень техніки

Епоксидування пропену з використанням пероксиду водню в присутності титано- сілікалітного каталізатора відоме з ЕР 0100119 АТ. Реакцію пропену з пероксидом водню в присутності титановмісного цеолітного каталізатора зазвичай проводять у розчиннику-метанолі для забезпечення високих швидкостей перебігу реакцій і селективності одержання продукту. На додаток до пропеноксиду в ході реакції епоксидування утворюються побічні продукти, такі як формальдегід, ацетальдегід і гідропероксиди, які утворюються за реакціями пероксиду водню з пропеноксидом, які призводять до розкриття циклу.

Побічні продукти, ацетальдегід і пропіоновий альдегід, важко відокремити від продукту - пропеноксиду. У УМО 2004/048355 розкритий спосіб відокремлення метанолу і ацетальдегіду від неочищеного пропеноксиду в одній дистиляційній колоні шляхом екстрактивної дистиляції, де в положенні, що знаходиться в положенні завантаження неочищеного пропеноксиду або вище нього, додатково завантажують сполуку, яка містить незаміщену групу МНе і здатна вступати в реакцію з ацетальдегідом при умовах проведення дистиляції. В ролі сполуки, яка додатково завантажується, переважно використовують водний розчин гідразину. Особливо переважним розчинником для екстракції є вода. Спосіб забезпечує одержання пропеноксиду, який має високу чистоту, придатну для одержання простих ефірів поліолів.

У МО 03/093255 описане гідрування потоку розчинника, витягнутого після епоксидування олефіну з використанням пероксиду водню, за допомоги гетерогенного каталізатора при умовах, при яких непрореагований пероксид водню, формальдегід, ацетальдегід |і гідропероксиди, такі як 1-гідроперокси-2-пропанол і 2 гідроперокси-1-пропанол, які утворюються при реакції епоксидування, гідруються до рециркуляції розчинника на стадію реакції епоксидування. У цьому контексті в МО 03/093255 описано, що наявність таких домішок, як метілформіат, формальдегід, ацетальдегід, диметоксиметан і 1,1-диметоксиетан, призводить до інактивації каталізатора.

У МО 2004/029032 описане проведення реакції епоксидування олефінів з використанням

Зо пероксиду водню в присутності титановмісного цеолітного каталізатора у водній реакційній суміші, яка містить менше 100 мас.част/млн сильних основ або катіонів таких основ, які мають значення рКВ, які дорівнюють менше 4,5, і не менше 100 мас.част/млн слабких основ або катіонів таких основ, які мають значення рКВ, які дорівнюють не менше 4,5. Обмеження кількості сильних основ зменшує або запобігає інактивації каталізатора протягом тривалих періодів часу, тоді як наявність слабкої основи покращує селективність одержання епоксиду без здійснення впливу на активність каталізатора протягом тривалих періодів часу. Органічні аміни є сильними основами, які зазвичай мають значення рКВ, яке дорівнює менше 4,5, і тому варто уникати додавання таких амінів на стадії проведення реакції епоксидування з рециркульованим потоком розчинника, щоб підтримувати активність і селективність каталізатора епоксидування протягом тривалих періодів часу.

У УМО 2004/048354 описане витягання потоку розчинника з реакційної суміші, одержаної при епоксидуванні олефіну з використанням пероксиду водню в присутності титановмісного цеолітного каталізатора, де витягнутий потік розчинника обробляють таким чином, щоб він містив менше 50 мас.част/млн азоту, який знаходиться у формі органічних азотовмісних сполук, до його рециркуляції на стадію епоксидування, щоб зменшити інактивацію каталізатора при рециркуляції розчинника. Переважно, якщо обробка розчинника являє собою обробку кислотою.

У УМО 2004/048354 описано, що обробку кислотою можна провести шляхом додавання карбонової кислоти або неорганічної кислоти до потоку розчинника до або під час витягання розчинника шляхом дистиляції у вигляді головного продукту або шляхом обробки головного продукту, одержаного при дистиляції, кислим йонообмінником.

Короткий виклад суті винаходу

Автори даного винаходу виявили, що обробка потоку розчинника-метанолу, витягнутого після реакції епоксидування пропену, шляхом гідрування, як це описано в УМО 03/093255, і подальше видалення органічних азотовмісних сполук з гідрованого потоку розчинника шляхом додавання кислоти до гідрованого потоку розчинника до або під час дистиляції, яка проводиться для витягання метанолу у вигляді головного продукту, забезпечує одержання витягнутого метанолу, який може містити кількість ацетальдегіду, яка перевищує його кількість у гідрованому потоці розчинника, якщо при гідруванні не відбувається перетворення всієї кількості ацетальдегіду і ацеталів ацетальдегіду. Рециркуляція витягнутого таким чином бо метанолу на стадію реакції епоксидування призводить до інактивації каталізатора. Автори винаходу також виявили, що обробка витягнутого таким чином метанолу шляхом його додаткового пропускання через шар кислого йонообмінника забезпечує перетворення більшої частини ацетальдегіду в 1,1-диметоксиетан і що рециркуляція обробленого таким чином метанолу запобігає інактивації каталізатора епоксидування, попри те, що можна було б очікувати з отриманих у УМО 03/093255 результатів, що відносяться до 1,1-діметоксиетану, що спричиняє інактивацію каталізатора.

Тому об'єктом даного винаходу є спосіб епоксидування пропену, який включає стадії а) введення пропену в реакцію з пероксидом водню в присутності розчинника-метанолу і титановмісного цеолітного каталізатора епоксидування з одержанням реакційної суміші, р) виділення з реакційної суміші, одержаної на стадії а), неочищеного пропеноксиду і суміші розчинників, яка містить метанол, воду і пероксиди, с) обробки суміші розчинників, виділеної на стадії Б), шляхом каталітичного гідрування з метою гідрування вказаних пероксидів з одержанням гідрованої суміші розчинників, яка містить від 1 до 1000 мг/кг ацетальдегіду, а) поділу гідрованої суміші розчинників, одержаної на стадії с), при проведенні принаймні однієї стадії дистиляції при додаванні кислоти до гідрованої суміші розчинників, одержаної на стадії с), або при проведенні принаймні однієї стадії дистиляції з одержанням витягнутого метанолу у вигляді головного продукту, е) пропускання витягнутого метанолу, одержаного на стадії (4), через шар кислої йонообмінної смоли з одержанням обробленого метанолу, і

У рециркуляції обробленого метанолу, одержаного на стадії е), на стадію а).

Короткий опис креслень

На фіг. представлені концентрації ацетальдегіду в гідрованій суміші розчинників (А) і метанолі, витягнутому шляхом дистиляції, до (В) і після (С) обробки йонообмінною смолою, визначеною в прикладі 2.

Детальний опис винаходу

На стадії а) способу, запропонованого в даному винаході, пропен вводять у реакцію з пероксидом водню в присутності розчинника-метанолу і титановмісного цеолітного каталізатора епоксидування з одержанням реакційної суміші.

Зо Переважно, якщо пропен використовують при молярному надлишку щодо кількості пероксиду водню, переважно при відношенні кількості молей пропену до кількості молей пероксиду водню, що складає від 1,1:1 до 301, білош переважно від 2:71 до 10:1 і найбільш переважно від 3:11 до 5:11. У переважному варіанті здійснення пропен використовують у надмірній кількості, достатній для забезпечення додаткової збагаченої пропеном рідкої фази під час проведення стадії а). Пропен може містити пропан, переважно, якщо відношення кількості молей пропану до кількості молей пропену складає від 0,001 до 0,15 і більш переважно від 0,08 до 0,12.

Пероксид водню можна використовувати у вигляді водного розчину, який переважно містить від ЗО до 75 мас.95 і найбільш переважно від 40 до 70 мас.9о пероксиду водню. Переважно, якщо водний розчин пероксиду водню одержують за методикою з використанням антрахінону.

Розчинником-метанолом може бути метанол технічної чистоти, потік розчинника, витягнутий при обробці реакційної суміші, одержаної при епоксидуванні, або суміш їх обох. Розчинник- метанол може містити незначні кількості інших розчинників, таких як етанол, причому переважно, якщо кількість таких інших розчинників складає менше 2 мас.95. Розчинник-метанол також може містити воду, переважно від 2 до 8 мас.9о води. Переважно, якщо в реакції епоксидування розчинник-метанол використовують при відношенні його маси до сумарної маси води і пероксиду водню, яке складає від 0,5 до 20.

Переважно, якщо каталізатором епоксидування, який використовується на стадії а), є цеоліт, який містить титан і містить в кристалічній решітці атоми титану в положеннях атомів кремнію. Переважно, якщо використовують титано-силікалітний каталізатор, який переважно має кристалічну структуру МЕЇ або МЕГ. Найбільш переважно, якщо використовують титано- силікалітний каталізатор 1, який має структуру МЕ, відомий з ЕР 0100119 АТ. Переважно, якщо титано-силікалітний каталізатор використовують у вигляді формованого каталізатора, який перебуває у вигляді гранул, екструдатів або формованих матеріалів. Для проведення формування каталізатор може містити від 1 до 9995 матеріалу сполучної речовини або носія, придатними є всі матеріали сполучних речовин і носіїв, які не вступають в реакцію з пероксидом водню або пропеноксидом при умовах проведення реакції що використовуються при епоксидуванні, причому в ролі сполучної речовини переважним є діоксид кремнію. У ролі формованих каталізаторів переважно використовувати екструдати діаметром від 1 до 5 мм. бо Кількість використаного каталізатора може змінюватися в широких межах і його переважно вибирати таким, щоб при використаних умовах проведення реакції епоксидування витрата пероксиду водню, яка перевищує 909565, переважно перевищує 9595, встановлювалася за час, який складав від 1 хв до 5 год.

Переважно, якщо на стадії а) реакцію епоксидування проводять при температурі, яка дорівнює від 20 до 809С, більш переважно від 25 до 602С. Переважно, якщо реакцію епоксидування проводять при тиску, який перевищує тиск пари пропену при температурі проведення реакції, щоб підтримувати пропен розчиненим у розчиннику або, щоб він містився у вигляді окремої рідкої фази. Переважно, якщо на стадії а) тиск дорівнює від 1,9 до 5,0 МПа, більш переважно від 2,1 до 3,6 МПа і найбільш переважно від 2,4 до 2,8 МПа. Використання надлишку пропена при високому тиску забезпечує високу швидкість перебігу реакції і ступінь перетворення пероксиду водню, і в той же час високу селективність одержання пропеноксиду.

Переважно, якщо реакцію епоксидування проводять з додаванням аміаку для підвищення селективності утворення епоксиду, як це описано в ЕР 0230949А2. Переважно, якщо аміак додають при відношенні маси аміаку до початкової маси пероксиду водню, яке складає від 0,0001 до 0,003.

Переважно, якщо на стадії а) реакцію епоксидування проводять у реакторі з нерухомим шаром шляхом пропускання суміші, яка містить пропен, пероксид водню та розчинник-метанол, над нерухомим шаром, який містить формований титановмісний цеолітний каталізатор.

Переважно, якщо реактором з нерухомим шаром є кожухотрубний реактор і нерухомий шар каталізатора розташований всередині труб, які знаходяться в реакторі. Переважно, якщо реактор з нерухомим шаром забезпечений охолоджувальними пристроями і його охолоджують рідким охолоджувальним середовищем. Профіль температури за довжиною нерухомого шару каталізатора регулюють таким чином, щоб підтримувати температуру реакції за довжиною нерухомого шару каталізатора, яка складає від 70 до 9895, переважно за довжиною, яка складає від 80 до 9595 від довжини нерухомого шару каталізатора, яка дорівнює менше 52С, яка переважно знаходиться в діапазоні від 0,5 до З32С. Переважно, якщо температуру охолоджувального середовища, яке подається в охолоджувальні пристрої, встановлюють на 3- 13"С7 нижче максимальної температури в нерухомому шарі каталізатора. Переважно, якщо суміш для реакції епоксидування пропускають через шар каталізатора у вигляді спадного потоку, переважно з поверхневою швидкістю, яка дорівнює від 1 до 100 м/год, більш переважно дорівнює від 5 до 50 м/год, найбільш переважно дорівнює від 5 до 30 м/год. Поверхнева швидкість визначена, як відношення (об'ємна швидкість потоку)/поперечний переріз шару каталізатора). Крім того, переважно, якщо суміш пропускають через шар каталізатора при годинній об'ємній швидкості рідини (ГОШР), яка дорівнює від 1 до 20 год", переважно дорівнює від 1,3 до 15 год". Під час реакції епоксидування особливо переважно підтримувати шар каталізатора в режимі зрошування. Умови, які підходять для підтримки режиму зрошування під час реакції епоксидування, розкриті в УМО 02/085873, від стор. 8 рядок 23 до стор. 9 рядок 15.

Найбільш переважно, якщо реакцію епоксидування проводять з використанням нерухомого шару каталізатора, підтримуваного в режимі зрошування, при тиску, близькому до тиску пари пропену при температурі проведення реакції, з використанням надлишку пропену, що забезпечує одержання реакційної суміші, яка містить дві рідкі фази, збагачену метанолом фазу і збагачену пропеном рідку фазу. Для забезпечення перебігу епоксидування в безперервному режимі при регенерації каталізатора епоксидування можна використовувати два або більшу кількість реакторів з нерухомим шаром, розташованих паралельно або послідовно. Регенерацію каталізатора епоксидування можна провести шляхом прожарювання, шляхом обробки нагрітим газом, переважно газом, який містить кисень, або шляхом промивання розчинником, переважно шляхом періодичної регенерації, описаної в М/О 2005/000827. Переважно, якщо регенерацію каталізатора епоксидування проводять без його витягання з реактора з нерухомим шаром.

Можна використовувати комбінацію різних методик регенерації.

На стадії Б) способу, запропонованого в даному винаході, неочищений пропеноксид виділяють з реакційної суміші, одержаної на стадії а), і суміш розчинників, яка містить метанол, воду і пероксиди, виділяють з реакційної суміші, одержаної на стадії а). Виділення з реакційної суміші неочищеного пропеноксиду і суміші розчинників можна провести за методиками, відомими з попереднього рівня техніки. Переважно, якщо виділення суміші розчинників з реакційної суміші проводять з одержанням суміші розчинників, яка містить менше 5 мабс.9о пропену і менше 2 мас.9о пропеноксиду.

Переважно, якщо реакційну суміш обробляють шляхом зниження тиску і пари пропену, одержані при зниженні тиску, повторно стискають і охолоджують для витягання пропену шляхом конденсування. Переважно, якщо стиснені пари пропену завантажують в дистиляційну колону бо для пропену і поділяють на головний продукт, який містить непрореагований пропен, і кубовий продукт, який містить сполуки, які мають більш високу температуру кипіння, ніж пропен, такі як пропеноксид і розчинник-метанол. Головний продукт, який містить непрореагований пропен, можна рециркулювати на стадію реакції епоксидування. Кубовий продукт можна об'єднати з рідкою сумішшю, яка залишилась після зниження тиску. Переважно, якщо рідку суміш, яка залишилась після зниження тиску, поділяють шляхом перегонки в колоні для попереднього поділу і у вигляді головного продукту одержують неочищений пропеноксид, який містить пропеноксид, метанол і залишкову кількість пропену, і у вигляді кубового продукту одержують суміш розчинників, яка містить метанол, воду і пероксиди. Переважно, якщо колона для попереднього поділу працює таким чином, що одержують головний продукт, який містить від 20 до 6095 метанолу, який міститься в рідкій фазі, одержаній на останній стадії зниження тиску.

Переважно, якщо колона для попереднього поділу містить від 5 до 20 теоретичних ступенів поділу в секції відпарювання і менше З теоретичних ступенів поділу в ректифікаційній секції, і найбільш переважно, якщо вона працює без кип'ятіння і без ректифікаційної секції для зведення до мінімуму часу перебування пропеноксиду в колоні для попереднього поділу. Переважно, якщо колона для попереднього поділу працює при тиску, який дорівнює від 0,16 до 0,3 МПа.

Пропеноксид і метанол конденсують з головного продукту, одержаного в колоні для попереднього поділу, і переважно, якщо пропен витягують з одержаного конденсату в колоні для відпарювання пропену, що забезпечує одержання кубового потоку, який містить пропеноксид і метанол, який загалом не містить пропен.

Переважно, якщо очищений пропеноксид витягують з кубового потоку, одержаного в колоні для відпарювання пропену, шляхом екстрактивної дистиляції з використанням води в ролі розчинника для екстракції. Переважно, якщо екстрактивну дистиляцію проводять з додатковим додаванням реакційноздатної сполуки, яка містить незаміщену групу МН» і здатна під час екстракційної дистиляції вступати в реакцію з ацетальдегідом, як це описано в УМО 2004/048335.

Проведення екстрактивної дистиляції з використанням реакційноздатної сполуки забезпечує одержання пропеноксиду, який має високу чистоту і містить менше 50 част./млн карбонільних сполук.

На стадії с) способу, запропонованого в даному винаході, суміш розчинників, виділену на стадії Б), обробляють шляхом каталітичного гідрування з метою гідрування пероксидів, що

Зо містяться в суміші розчинників. Умови проведення такої реакції каталітичного гідрування вибирають таким чином, щоб одержати гідровану суміш розчинників, яка містить від 1 до 1000 мг/кг ацетальдегіду.

Переважно, якщо каталітичне гідрування проводять при парціальному тиску водню, що дорівнює від 0,5 до 30 МПа, більш переважно від 1 до 25 МПа і найбільш переважно від 1 до 5

МПа. Переважно, якщо температура знаходиться в діапазоні від 80 до 1802С, більш переважно від 90 до 1502С. Каталітичне гідрування проводять у присутності каталізатора гідрування, переважно гетерогенного каталізатора гідрування. В ролі каталізатора гідрування можна використовувати нікель Ренея і кобальт Ренея. Переважно, якщо використовують нанесений на підкладку каталізатор на основі металу, який містить один або більшу кількість металів, вибраних з групи, яка складається з таких: Ки, КП, Ра, Рі, Ад, Іг, Ее, Си, Мі ї Со, нанесених на підкладку для каталізатора. Переважно, якщо металом є платина, паладій, рутеній або нікель і найбільш переважно, якщо ним є рутеній або нікель. Підкладкою для каталізатора може бути будь-яка тверда речовина, яка є інертною і не руйнується при умовах проведення гідрування.

Відповідними для використання в ролі підкладки для каталізатора є активоване вугілля, оксиди 5ІО», Ті», 2тО» і Аіг29Оз, і змішані оксиди, які містять принаймні два з таких: кремній, алюміній, титан і цирконій. Переважно, якщо в ролі підкладки для нанесеного на підкладку каталізатора використовують активоване вугілля. Переважно, якщо підкладка для каталізатора сформована в сфери, пелети, таблетки, гранули або екструдати. Переважними є екструдати, які мають діаметр від 0,5 до 5 мм, особливо переважно від 17 до З мм, і довжину від 1 до 10 мм.

Переважно, якщо нанесений на підкладку каталізатор на основі металу містить від 0,01 до 60 мас. металу. Переважно, якщо нанесені на підкладку каталізатори на основі благородного металу містять від 0,1 до 595 металу. Переважно, якщо нанесені на підкладку каталізатори на основі нікелю і кобальту містять від 10 до 6095 металу. Нанесений на підкладку каталізатор на основі металу можна одержати за методиками, відомими в цій галузі техніки, переважно шляхом просочення підкладки для каталізатора сіллю металу і подальшим відновленням солі металу з одержанням каталітично активного металу. Відповідні нанесені на підкладку каталізатори на основі металу є в продажу, наприклад, випускаються фірмами Сіагіапі під торговою назвою МІ5АТ? і фірмою Емопік Іпаивігіеє5 під торговою назвою Мобіузіє.

За допомоги каталітичного гідрування непрореагований пероксид водню перетворюють у бо воду і побічні продукти - пероксиди, 1-гідроперокси-2-пропанол і 2-гідроперокси-1-пропанол, що утворюються на стадії а), перетворюють в 1,2-пропандіол і запобігають утворенню побічних продуктів внаслідок розкладу пероксиду на наступних стадіях обробки. Переважно, якщо каталітичне гідрування проводять до забезпечення такого ступеню перетворення пероксиду водню, при якому одержують гідровану суміш розчинників, яка містить менше 0,1 мас.9о пероксиду водню.

За допомоги гідрування побічні продукти - альдегід і кетон також перетворюють у відповідні спирти, при цьому ступінь перетворення залежить від використаного каталізатора та умов проведення реакції. Перетворення ацетальдегіду в етанол, яке перебігає при гідруванні, можна регулювати шляхом зміни тривалості проведення реакції і парціального тиску водню і температури, які використовуються при каталітичному гідруванні, щоб одержати гідровану суміш розчинників, яка містить від 1 до 1000 мг/кг ацетальдегіду. Залежно від умов проведення реакції також може статися гідрування частини ацеталів альдегідів, утворених з метанолом і 1,2-пропандіолом. Однак гідрована суміш розчинників, яка містить від 1 до 1000 мг/кг ацетальдегіду, зазвичай містить значні кількості 1,1-диметоксиетану і 2,4-диметил-1,3- діоксолану, які є ацеталями ацетальдегіду, утвореними з метанолом і 1,2-пропандіолом.

На стадії а) способу, запропонованому в даному винаході, гідровану суміш розчинників, одержану на стадії с), поділяють при проведенні принаймні однієї стадії дистиляції з одержанням метанолу в ролі головного продукту. Кислоту додають до гідрованої суміші розчинників, одержаної на стадії с), або при проведенні принаймні однієї стадії дистиляції. Якщо кислоту додають на стадії дистиляції, то переважно, якщо її завантажують у положенні завантаження, яке знаходиться вище положення завантаження гідрованої суміші розчинників і нижче капітелі колони. Кислоту також можна додати разом з флегмою, що повертається в дистиляційну колону. Найбільш переважно, якщо гідровану суміш розчинників поділяють шляхом проведення двох послідовних стадій дистиляції з витяганням на обох стадіях метанолу в ролі головного продукту, причому кислоту додають до гідрованої суміші розчинників до її обробки на першій стадії дистиляції. Переважно, якщо дві стадії дистиляції проводять таким чином, що на другій стадії використовують більш високий тиск і для економії енергії пари головного продукту, одержаного на другій стадії, використовують для нагрівання випарника, який знаходиться в нижній частині колони для проведення першої стадії. Проведене на стадії а)

Зо додавання кислоти зменшує вміст летючих органічних амінів у витягнутому метанолі і запобігає інактивації каталізатора епоксидування за допомоги органічних амінів, якщо витягнутий метанол рециркулюють на стадію а).

Переважно, якщо кислоту додають у кількості, яка забезпечує вміст азоту, який знаходиться у формі органічних азотовмісних сполук, у витягнутому метанолі, який складає менше 250 мас.част./млн, більш переважно в кількості, яка забезпечує вміст азоту, який знаходиться у формі органічних азотовмісних сполук, який складає менше 50 мас.част./млн. Кислотою може бути неорганічна кислота, така як азотна кислота, сірчана кислота, соляна кислота, фосфорна кислота або хлорна кислота; сульфонова кислота, така як метансульфонова кислота; або карбонова кислота, така як мурашина кислота, оцтова кислота, пропіонова кислота, масляна кислота, пентанова кислота, гексанова кислота, гептанова кислота, октанова кислота, нонанова кислота, деканова кислота, ундеканова кислота, додеканова кислота, щавлева кислота, малонова кислота, бурштинова кислота, глутарова кислота, адипінова кислота, малеїнова кислота або фумарова кислота. Переважними є сірчана кислота і фосфорна кислота, найкращою є сірчана кислота. Кількість азоту, що знаходиться у формі органічних азотовмісних сполук, можна визначити за різницею між повною кількістю азоту і кількістю азоту, що знаходиться у формі неорганічних азотовмісних сполук. Загальну кількість азоту можна визначити за методикою К'єльдаля, описаною в стандарті СІМ 53625. Видалений метанол зазвичай містить неорганічні сполуки, які відрізняються від аміаку, і тому кількість азоту, що знаходиться у формі неорганічних азотовмісних сполук, можна визначити за допомоги йонної хроматографії підкисленого зразку шляхом визначення кількості йонів амонію.

Переважно, якщо кислоту додають у кількості, що забезпечує уявне значення рН кубового продукту, яке залишилося після витягання метанолу, яке дорівнює від 1,7 до 5,0, більш переважно, від 1,8 до 4,0. При використанні в цьому винаході термін "уявне значення рн" означає значення, визначене при 202С за допомоги рН-метра, забезпеченого чутливим до зміни значення рН скляним електродом, відкаліброваним з використанням водних буферних розчинів.

Підтримка уявного значення рН в межах цих діапазонів забезпечує одержання витягнутого метанолу, який має низький вміст алкіламінів, і в той же час зменшення або запобігання кислотної корозії обладнання для дистиляції.

Витягнутий метанол, одержаний на стадії а), може містити ацетальдегід при концентрації, бо більш високій, ніж концентрація в гідрованій суміші розчинників, одержаній на стадії с),

внаслідок каталізованого кислотою гідролізу 1,1-диметоксиетану і 2,4-диметил-1,3-діоксолану, який перебігає під час проведення дистиляції.

На стадії е) способу, запропонованого в даному винаході, витягнутий метанол, одержаний на стадії 4), пропускають через шар кислої йонообмінної смоли і одержують оброблений метанол. Можна використовувати сильнокислі йонообмінні смоли і слабкокислі йонообмінні смоли. Переважними є сильнокислі йонообмінні смоли, які містять групи 5ОЗН, і слабкокислі йонообмінні смоли, які містять групи СООН. Найбільш переважними є сильнокислі йонообмінні смоли, які містять сульфогрупи. Переважно, якщо основою для кислих йонообмінних смол є органічний полімер, такий як зшитий полістирол, або неорганічний гібридний полімер, такий як полісилоксан. Кислі йонообмінні смоли можуть являти собою гелеподібну тверду речовину або макропористу тверду речовину. Переважно, якщо два шари йонообмінних смол розташовані паралельно, щоб забезпечити можливість регенерації йонообмінної смоли без переривання обробки метанолу. Переважно, якщо стежать за уявним значенням рН обробленого метанолу та кислу йонообмінну смолу замінюють або регенерують, якщо уявне значення рН обробленого метанолу перевищує порогове значення. Переважно, якщо це порогове значення вибране таким чином, що воно на 2-4 одиниці рН вище, ніж уявне значення рН обробленого метанолу, одержаного з використанням свіжої або регенерованої кислої йонообмінної смоли.

Оброблений метанол, одержаний на стадії е), зазвичай містить ацетальдегід при концентрації, нижчій, ніж його концентрація у витягнутому метанолі, одержаному на стадії 9), і 1,1-диметоксиетан при більш високій концентрації внаслідок ацеталізації ацетальдегіду метанолом, що каталізується кислою йонообмінною смолою.

На стадії Її) способу, запропонованого в даному винаході, оброблений метанол, одержаний на стадії е), рециркулюють на стадію а). Автори даного винаходу встановили, що, попри те, що можна було б очікувати з одержаних в УМО 03/093255 результатів, що відносяться до 1,1- діметоксиетану, що спричиняє інактивацію каталізатора, рециркуляція обробленого метанолу, одержаного на стадії е), на стадію епоксидування а) не призводить до суттєвої інактивації титановмісного цеолітного каталізатора епоксидування, тоді як рециркуляція витягнутого метанолу, одержаного на стадії 4), без проведення обробки кислою йонообмінною смолою дійсно призводить до інактівації титановмісного цеолітного каталізатора епоксидування.

Зо Переважно, якщо стадії а) - УЖ способу, запропонованого в даному винаході, проводять у безперервному режимі, більш переважно з використанням реакторів, які працюють у безперервному режимі, на стадіях а) і с) і ректифікаційних колон, які працюють у безперервному режимі, на стадіях поділу Б) і а).

У переважному варіанті здійснення способу, запропонованого в даному винаході, неочищений пропеноксид, який містить від 15 до 97 мас.9о пропеноксиду, від 2 до 84 мас.9о метанолу і ацетальдегід, виділяють на стадії Б) і цей неочищений пропеноксид обробляють шляхом екстрактивної дистиляції в колоні для екстрактивної дистиляції. Використовують водний розчинник для екстракції і реакційноздатну сполуку, яка містить групу МН» і здатна вступати в реакцію з ацетальдегідом при умовах проведення екстрактивної дистиляції, завантажують у колону для екстрактивної дистиляції разом з потоком сировини або окремо в положенні завантаження, що знаходиться вище положення завантаження неочищеного пропеноксиду.

Після екстрактивної дистиляції одержують головний продукт - очищений пропеноксид і кубовий продукт, який містить воду і метанол, і цей кубовий продукт, який містить воду і метанол, обробляють шляхом каталітичного гідрування, яке проводиться на стадії с), з метою гідрування продуктів реакції, одержаних при реакції ацетальдегіду з реакційноздатною сполукою, яка містить групу МН».

Неочищений пропеноксид, який містить від 15 до 97 мас.9о пропеноксиду, від 2 до 84 мас.9Уо метанолу і ацетальдегід, можна виділити на стадії Б) шляхом проведення послідовності операцій зниження тиску, дистиляції в колоні для попереднього поділу і витягання пропену в колоні для відпарювання пропену, додатково описаної вище.

Екстрактивну дистиляцію цього неочищеного пропеноксиду проводять у колоні для екстрактивної дистиляції. Колона для екстрактивної дистиляції може являти собою тарілчасту колону, яка містить окремі тарілки, такі як сітчасті тарілки або ковпачкові тарілки. Колона для екстрактивної дистиляції також може являти собою насадкову колону і можна використовувати невпорядковані насадки, а також структуровані насадки, такі як металеві сітчасті насадки.

Колона для екстрактивної дистиляції також може включати комбінацію секцій, що містять окремі тарілки, і секцій, що містять насадки. Колона для екстрактивної дистиляції також зазвичай включає принаймні один розташований зверху холодильник і принаймні один ребойлер для колони. Переважно, якщо колона для екстрактивної дистиляції включає принаймні два 60 положення завантаження, положення завантаження А, призначене для завантаження неочищеного пропеноксиду, що знаходиться в середній секції колони для екстрактивної дистиляції, і положення завантаження В, призначене для завантаження водного розчинника для екстракції що знаходиться вище положення завантаження А. Положення завантаження визначають три секції дистиляційної колони, секцію відпарювання, розташовану між основою колони і положенням завантаження А, секцію екстракції, розташовану між положенням завантаження А і положенням завантаження В, і ректифікаційну секцію, розташовану між положенням завантаження В і капітеллю колони для екстрактивної дистиляції. Переважно, якщо використовують дистиляційну колону, яка має ефективність поділу, що складає від 10 до 30 теоретичних ступенів у секції відпарювання, ефективність поділу, що складає від 15 до 40 теоретичних ступенів у секції екстракції, і ефективність поділу, що складає від 20 до 60 теоретичних ступенів у ректифікаційній секції, тобто переважно, якщо положення завантаження

В знаходиться на 15-40 теоретичних ступенів поділу вище положення завантаження А і на 20-60 теоретичних ступенів поділу нижче капітелі колони для екстрактивної дистиляції.

Переважно, якщо водний розчинник для екстракції містить більше 80 мас.9о води, більш переважно більше 90 мас.ус води. Переважно, якщо водний розчинник для екстракції на додаток до води не містить інший розчинник. Переважно, якщо розчинник для екстракції завантажують у кількості, що забезпечує відношення маси розчинника для екстракції до маси метанолу, що міститься у завантаженому неочищеному пропеноксиді, яке складає від 0,01 до 1, більш переважно від 0,03 до 0,2. Використання такої кількості водного розчинника для екстракції забезпечує ефективну екстракцію метанолу та одержання продукту-пропеноксиду, який має низький вміст метанолу, і в той же час дозволяє уникнути гідролізу пропеноксиду в колоні для екстрактивної дистиляції.

На додаток до водного розчинника для екстракції в колону для екстрактивної дистиляції завантажують реакційноздатну сполуку, яка містить групу МНео і здатна вступати в реакцію з ацетальдегідом при умовах проведення екстрактивної дистиляції, разом з потоком сировини, який завантажується в колону для екстрактивної дистиляції, або окремо в положенні завантаження, що знаходиться вище положення завантаження неочищеного пропеноксиду.

Переважно, якщо реакційноздатну сполуку завантажують у колону для екстрактивної дистиляції у вигляді суміші з розчинником для екстракції. Переважно, якщо кількість реакційноздатної

Зо сполуки, яка завантажується в дистиляційну колону, вибирають таким чином, що відношення кількості молей реакційноздатної сполуки до кількості молей ацетальдегіду знаходиться в діапазоні від 0,5 до 10. Використання такої кількості реакційноздатної сполуки забезпечує ефективне перетворення карбонільних сполук у висококиплячі сполуки і забезпечує одержання продукту-пропеноксиду, який має низький вміст ацетальдегіду і інших карбонільних сполук. У той же час кількість побічних продуктів, що утворюються при реакціях реакційноздатної сполуки з пропеноксидом, можна підтримувати на низькому рівні.

У переважному варіанті здійснення реакційноздатна сполука має структуру К"-У-МН», в якій

У позначає кисень або МЕ: і КЕ! і Б? незалежно один від одного позначають водень, алкільну групу або арильну групу. Переважною сполукою, яка має структуру В!-У-МН», є гідразин. Замість гідразину можна використовувати гідразингідрат і солі гідразину. При цьому переважно, якщо кількість реакційноздатної сполуки, яка завантажується в дистиляційну колону, вибирають таким чином, що відношення кількості молей реакційноздатної сполуки до кількості молей ацетальдегіду знаходиться в діапазоні від 0,5 до 2.

В іншому переважному варіанті здійснення реакційноздатною сполукою є діаміноалкан, який містить від 2 до б атомів вуглецю, переважно 1,2-діаміноетан, 1,2-діамінопропан або 1,3- діамінопропан, і найбільш переважно 1,2-діаміноетан. При цьому переважно, якщо кількість реакційноздатної сполуки, яка завантажується в дистиляційну колону, вибирають таким чином, що відношення кількості молей реакційноздатної сполуки до кількості молей ацетальдегіду знаходиться в діапазоні від 0,5 до 10, більш переважно, від З до 8. На відміну від використання реакційноздатної сполуки, яка має структуру К'-У-МН», використання в ролі реакційноздатної сполуки діаміноалкану зменшує кількість утворених летючих амінів, коли продукти реакції, одержані при реакції ацетальдегіду з реакційноздатною сполукою, яка містить групу МН», гідруються на наступній стадії гідрування кубового продукту, одержаного після екстрактивної дистиляції.

Кубовий продукт, одержаний після екстрактивної дистиляції, містить воду, метанол і продукти реакції, одержані при реакції ацетальдегіду з реакційноздатною сполукою, яка містить групу МН». Цей кубовий продукт обробляють шляхом каталітичного гідрування, проведеного на стадії с), з метою гідрування продуктів реакції, одержаних при реакції ацетальдегіду з реакційноздатною сполукою, яка містить групу МН». Оксими і гідразони, що утворюються при бо використанні реакційноздатної сполуки, яка має структуру К'-Х-МН», гідрують, при цьому відбувається гідрогеноліз за зв'язком кисень-азот або зв'язком азот-азот. Іміни, які уу'ворюються при реакції ацетальдегіду і діаміноалканів, гідруються з одержанням відповідних амінів.

Переважно, якщо кубовий продукт, одержаний після екстрактивної дистиляції, до його обробки шляхом каталітичного гідрування, проведеного на стадії с), об'єднують із сумішшю розчинників, виділеною на стадії б).

Приклади

Приклад 1

Ацеталізація ацетальдегіду метанолом, яка каталізується кислою йонообмінною смолою 1500 мас.част./млн ацетальдегіду і 1490 мас.част./млн пропіонового альдегіду додавали до метанолу і 300 мл одержаного розчину перемішували з 160 г йонообмінної смоли ООМУ/ЕХ "М

Магаїйоп'"М С при температурі, яка дорівнює приблизно 202С, протягом 4 год. Одержаний розчин аналізували за допомоги ГХ (газова хроматографія) і він містив 200 част./млн ацетальдегіду, 230 част./млн пропіонового альдегіду, 1930 част./млн 1,1-диметоксиетану і 1810 част./млн 1,1-диметоксипропану.

Приклад 2

Епоксидування пропена, яке проводиться з витяганням суміші розчинників, гідруванням суміші розчинників, витяганням метанолу шляхом дистиляції з додаванням кислоти і обробкою витягнутого метанолу йонообмінною смолою до рециркуляції на стадію епоксидування.

Пропен епоксидували в охолоджуваному кожухотрубному реакторі, який містить нерухомий шар каталізатора, з використанням екструдованого титано-силікалітного каталізатора, розташованого всередині труб, які знаходяться в реакторі. Суміш, яка містить 40 мас.95 пропену, 7,7 мас.9о пероксиду водню, 3,3 мас.9о води, 49 мас.9о метанолу і 80 част./млн аміаку, завантажували у верхню частину реактора і пропускали через нерухомий шар каталізатора, підтримуваний у режимі зрошення. Тиск у реакторі підтримували рівним 2,66 МПа шляхом додавання азоту. Температуру в реакторі підтримували загалом постійною, яка знаходилась у діапазоні від 25 до 602С, регулюючи температуру під час реакції епоксидування для підтримки загалом постійного ступеню перетворення пероксиду водню, який дорівнює 97965.

Тиск реакційної суміші, яка виходить з реактора, скидали до рівного 0,25 МПа і одержану при скиданні тиску рідину завантажували в колону для попереднього поділу і одержували головний продукт, який містить пропеноксид, метанол, кількість пропену, що залишився, і ацетальдегід, і кубовий продукт, який містить метанол, воду і непрореагований пероксид водню.

Пропеноксид і метанол конденсували з головного продукту, одержаного в колоні для попереднього поділу, і пропен витягали з одержаного конденсату в колоні для відпарювання пропену і у вигляді кубового продукту одержували неочищений пропеноксид, який містить 23 мас.уо пропеноксиду, 70 мас.бо метанолу і 380 част.//млн ацетальдегіду. Неочищений пропеноксид очищали за допомоги екстрактивної дистиляції з використанням у ролі розчинника для екстракції 55 г 0,8 мас.Уе водного розчину гідразингідрату в перерахунку на 1 кг неочищеного пропеноксиду. У вигляді головного продукту, який виходить з колони, одержували очищений пропеноксид, який містить менше 5 част./млн метанолу і ацетальдегіду.

Кубовий продукт, одержаний у колоні екстрактивної дистиляції, об'єднували з кубовим продуктом, одержаним у колоні для попереднього поділу, і обробляли шляхом проведеного в безперервному режимі гідрування з використанням каталізатора гідрування на основі нікелю в реакторі зі зрошуваним шаром. Гідрування проводили при 1002 і тиску, який дорівнює 1,5 МПа, і при СШПС (середньогодинна швидкість подання сировини), яка дорівнює 4 год". За даними аналізу за допомоги ГХ одержана гідрована суміш розчинників в середньому містила 78 мас.9о метанолу, 17 мас.95 води і 80 част./млн ацетальдегіду.

Тиск гідрованої суміші розчинників скидали і її завантажували в положенні ступеню 14 (вважаючи з капітелі) першої дистиляційної колони для відгону метанолу, що містить 20 теоретичних ступенів і працює в безперервному режимі при тиску, який дорівнює 0,5 МПа. У вигляді головного продукту одержували перший потік витягнутого метанолу, який містить 96 мас.9о метанолу і 4 мас.95 води. Кубовий продукт завантажували в другу дистиляційну колону для відгону метанолу, що містить 30 теоретичних ступенів і працює в безперервному режимі при тиску, який дорівнює 1,0 МПа. У вигляді головного продукту одержували другий потік витягнутого метанолу, який містить 96 мас.Уо метанолу і 4 мас.9Уо води. До завантаження гідрованої суміші розчинників у першу дистиляційну колону для відгону метанолу до неї додавали концентровану сірчану кислоту при швидкості, яка забезпечує уявне значення рн кубового продукту, одержаного в другій дистиляційній колоні для відгону метанолу, яке дорівнює 2,2. Головні продукти, одержані в першій і в другій дистиляційній колоні для відгону метанолу, об'єднували. Об'єднані головні продукти, які містять потоки метанолу, витягнуті вище по потоку щодо йонообмінника, в середньому мали вміст ацетальдегіду, який складає 100 част./млн.

Об'єднані головні продукти пропускали через одну з розташованих паралельно йонообмінних колон, які містять йонообмінну смолу ООУМЕХ"М Магашоп"М С, при середній тривалості перебування, яка складає 5 хв. Після обробки йонообмінною смолою витягнутий метанол в середньому містив 15 част./млн ацетальдегіду.

На фіг. представлені концентрації ацетальдегіду в гідрованій суміші розчинників (А) і метанолі, витягнутому шляхом дистиляції, до (В) і після (С) обробки йонообмінною смолою протягом проміжку часу, який складає 140 год.

Claims (16)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб епоксидування пропену, який включає стадії: а) введення пропену в реакцію з пероксидом водню в присутності розчинника-метанолу і титановмісного цеолітного каталізатора епоксидування з одержанням реакційної суміші, Юр) виділення з реакційної суміші, одержаної на стадії а), неочищеного пропеноксиду і суміші розчинників, яка містить метанол, воду і пероксиди, с) обробки суміші розчинників, виділеної на стадії Б), шляхом каталітичного гідрування з метою гідрування вказаних пероксидів з одержанням гідрованої суміші розчинників, яка містить від 1 до 1000 мг/кг ацетальдегіду, а) поділу гідрованої суміші розчинників, одержаної на стадії с), при проведенні принаймні однієї стадії дистиляції при додаванні кислоти до гідрованої суміші розчинників, одержаної на стадії с), або при проведенні принаймні однієї стадії дистиляції з одержанням відновленого метанолу у вигляді головного продукту, е) пропускання відновленого метанолу, одержаного на стадії 4), через шар кислої іонообмінної смоли з одержанням обробленого метанолу, і У рециркуляції обробленого метанолу, одержаного на стадії е), на стадію а).

2. Спосіб за п. 1, в якому на стадії а) кислоту додають у кількості, яка забезпечує вміст азоту, який знаходиться у формі органічних азотовмісних сполук, у відновленому метанолі, яка складає менше 250 мас. част./млн.

3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому на стадії а) додають сірчану кислоту.

4. Спосіб за будь-яким із пп. 1-3, в якому кисла іонообмінна смола, яка використовується на стадії е), містить сульфогрупи.

5. Спосіб за будь-яким із пп. 1-4, в якому стежать за уявним значенням рН обробленого метанолу, одержаного на стадії е), і кислу іонообмінну смолу замінюють або регенерують, якщо уявне значення рН обробленого метанолу перевищує порогове значення.

6. Спосіб за п. 5, в якому порогове значення на 2-4 одиниці рН вище, ніж уявне значення рн обробленого метанолу, одержаного з використанням свіжої або регенерованої кислої іонообмінної смоли.

7. Спосіб за будь-яким із пп. 1-6, в якому на стадії а) додають аміак при відношенні маси аміаку до початкової маси пероксиду водню, яке складає від 0,0001 до 0,003.

8. Спосіб за будь-яким із пп. 1-7, в якому стадії а)-ї) проводять у безперервному режимі.

9. Спосіб за будь-яким із пп. 1-8, в якому на стадії Б) неочищений пропеноксид, який містить від 15 до 97 мас. 95 пропеноксиду, від 2 до 84 мас. 95 метанолу і ацетальдегід, виділяють, вказаний неочищений пропеноксид обробляють шляхом екстрактивної дистиляції в колоні для екстрактивної дистиляції з використанням водного розчинника для екстракції і реакційноздатну сполуку, яка містить групу МНеа і здатна вступати в реакцію з ацетальдегідом при умовах проведення вказаної екстрактивної дистиляції, завантажують у зазначену колону для екстрактивної дистиляції разом з потоком сировини, який завантажується в колону для екстрактивної дистиляції, або окремо в положенні завантаження, що знаходиться вище положення завантаження неочищеного пропеноксиду, і одержують головний продукт - очищений пропеноксид і кубовий продукт, який містить воду і метанол, і вказаний кубовий продукт, який містить воду і метанол, обробляють шляхом каталітичного гідрування, проведеного на стадії с), з метою гідрування продуктів реакції, одержаних при реакції ацетальдегіду із вказаною реакційноздатною сполукою, яка містить групу МН».

10. Спосіб за п. 9, в якому реакційноздатну сполуку вибрано серед таких: гідразин, гідразинмоногідрат і солі гідразину.

11. Спосіб за п. 9, в якому реакційноздатну сполуку вибрано з групи, яка складається з таких: 1,2-діаміноетан, 1,2-діамінопропан і 1,3-діамінопропан. 60

12. Спосіб за п. 11, в якому реакційноздатною сполукою є 1,2-діаміноетан.

13. Спосіб за будь-яким із пп. 9-12, в якому реакційноздатну сполуку завантажують у колону для екстрактивної дистиляції у вигляді суміші з розчинником для екстракції.

14. Спосіб за будь-яким із пп. 9-13, в якому кубовий продукт, одержаний після вказаної екстрактивної дистиляції, до його обробки шляхом каталітичного гідрування, проведеного на стадії с), об'єднують із сумішшю розчинників, виділеною на стадії б).

15. Спосіб за будь-яким із пп. 9-14, в якому відношення кількості молей реакційноздатної сполуки до кількості молей ацетальдегіду знаходиться в діапазоні від 0,5 до 10.

16. Спосіб за будь-яким із пп. 9-15, в якому відношення маси розчинника для екстракції до маси метанолу, що міститься в завантажуваному неочищеному пропеноксиді, складає від 0,01 до 1.

. | | во як | | ше ва а в ще | | ЕЕ: Ж | | а | . і: | | | ж 0 ше й :: вай а : ві : ; ши нн п ке о во. ш чи ! аа : : Я ! й й в Фо в й : : а ши | ще : ох ! ва ДФ Ф.Ф." н днндин дина нттима пийнитни 0 20 «0 БО що що ї5а ке я год вд авВвис

Фіг.