[发明专利]制备环氧烷或可由环氧烷衍生的化学品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于烯烃环氧化的方法。本发明还涉及制备可由环氧烷衍生的化学品的方法。特别地，这种化学品可以是1，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺。

背景技术

环氧乙烷和其它环氧烷是重要的工业化学品，它们用作制备诸如乙二醇、丙二醇、乙二醇醚、碳酸亚乙酯、乙醇胺和洗涤剂之类化学品的原料。制备环氧烷的一种方法是烯烃环氧化，亦即用氧气催化部分氧化烯烃得到环氧烷。如此制备的环氧烷可与水、醇、二氧化碳或胺反应产生1，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺。通常独立于环氧烷的制备进行1，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺的这种制备，在任何情况下，这两种工艺通常在分开的反应器内进行。

在烯烃环氧化中，含烯烃和氧气的原料通过在维持于一定反应条件下的反应区内包含的催化剂床。商业环氧化反应器通常为管壳式换热器形式，其中用成型催化剂颗粒填充多个基本上平行的细长的相对窄的管形成填充床，和其中壳内含有冷却剂。与所使用的环氧化催化剂的类型无关，在商业操作中，内管直径范围通常为20-40mm，和每一反应器中管数可以是数千个，例如最多12,000个。

通常在相对低的烯烃转化率和氧气转化率下进行烯烃环氧化。通常循环未转化的烯烃和氧气，以提高工艺的经济性。一般地，原料还包括大量的所谓压载气体(ballast gas)以便于在爆炸极限以外操作。压载气体包括饱和烃，特别是甲烷和乙烷。结果，循环通常涉及处理大量的工艺物流，这些工艺物流包括未转化的烯烃、未转化的氧气和压载气体。在烯烃环氧化装置中通常采用的循环物流的处理也相当复杂，因为它涉及环氧烷的回收、二氧化碳的除去、除水和再加压。使用压载气体不仅造成处理成本增加，而且它降低环氧化反应速度。

环氧化催化剂通常含有在成型载体材料上的催化活性物质，通常为第11族金属(特别是银)和促进剂组分。通常仔细地选择成型载体材料以满足例如强度和耐磨性、表面积和孔隙率的要求。通常通过烧结所选的无机材料到它们具有所需性能的程度来制备所述成型载体材料。

在环氧化过程中，催化剂经历性能下降，这本身表示为在形成所需的环氧烷过程中催化剂的活性和选择性损失。为了应对活性损失，可升高环氧化反应温度，以便环氧烷的生产速度得到维持。商业反应器的操作通常受到反应温度的限制，当可采用的温度极限已经达到时，环氧烷的生产必须中断，以便用新鲜的进料更换已有的环氧化催化剂进料。

如果可获得改进的环氧化方法和改进的环氧化反应器，则将很有价值。

发明内容

本发明提供这种改进的环氧化方法和改进的环氧化反应器。本发明的实施方案利用含多个微通道(下文称为“工艺微通道”)的反应器。可调整所述工艺微通道，以便可在所述微通道内发生环氧化和任选的其它工艺，和以便它们与用于含有换热流体的通道(下文称为“换热通道”)处于换热关系。含工艺微通道的反应器此处用术语“微通道反应器”指代。此处所使用的术语“第11族”是指元素周期表的第11族。

在一个实施方案中，本发明提供用于烯烃环氧化的方法，该方法包括在微通道反应器的一个或多个工艺微通道内包含的环氧化催化剂存在下，使包含相对于全部原料总量为至少50mol％的烯烃和氧气的原料反应。

在另一实施方案中，本发明提供制备1，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺的方法，该方法包括：

-在微通道反应器的一个或多个工艺微通道内包含的环氧化催化剂存在下，使包含相对于全部原料总量为至少50mol％的烯烃和氧气的原料反应形成环氧烷，和

-用水、醇、二氧化碳或胺转化环氧烷，以形成1，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺。

附图说明

图1示出了微通道反应器及其主要组成部分的示意图。

图2示出了含工艺微通道和换热通道的重复单元的典型实例和当在本发明的实施中使用时其操作的示意图。本发明的微通道反应器可包括多个这种重复单元。

具体实施方式

使用本发明的微通道反应器导致一个或多个下述优点：

-在工艺微通道内部骤冷环氧烷使得当在爆炸极限以内的条件应用到常规的管壳式换热器反应器中时，能在这种条件下操作。可通过在工艺微通道内使富含氧气的原料组分与富含烯烃的原料组分接触来实现这种条件，其中所述富含氧气的原料组分和富含烯烃的原料组分通常在爆炸极限以外。在工艺微通道内部骤冷还减少副产物例如醛和羧酸的形成。