[发明专利]纯化一氧化二氮的方法

说明书

本发明涉及纯化包含一氧化二氮的气体混合物的方法，所述方法至少包括将包含一氧化二氮的气体混合物G-I至少部分冷凝获得包含一氧化二氮的液体组合物C-1，和使组合物C-1与气体混合物M-1接触获得组合物C-2和气体混合物M-2。

现有技术公开了一氧化二氮的各种制备方法和纯化方法。还已知一氧化二氮可例如用作烯烃的氧化剂。

例如WO 98/25698公开了通过用氧气催化部分氧化NH₃制备一氧化二氮的方法。根据WO 98/25698，使用由锰氧化物、铋氧化物和氧化铝组成的催化剂，其高选择性地生成一氧化二氮。类似的催化剂体系还具体描述于科学研究中(Noskov等，Chem.Eng.J.91(2003)235-242)。US 5,849,257也公开了通过将氨氧化制备一氧化二氮的方法。氧化在铜-锰氧化物催化剂存在下进行。

在WO 00/01654公开的方法中，一氧化二氮通过将包含NO_x和氨的气流还原而制备。

例如GB 649,680或同族的US 2,636,898描述了利用一氧化二氮将烯属化合物氧化为醛或酮。两篇文献非常概括性地公开了氧化原则上可在合适的氧化催化剂存在下进行。

更近科学论文G.I.Panov等，“利用一氧化二氮非催化液相氧化烯烃。1.将环己烯氧化为环己酮”，React.Kinet.Catal.Lett.第76卷，第2期(2002)第401-405页和K.A.Dubkov等，“利用一氧化二氮非催化液相氧化烯烃。2.将环戊烯氧化为环戊酮”，React.Kinet.Catal.Lett.第77卷，第1期(2002)第197-205页也描述了利用一氧化二氮将烯属化合物氧化。科技论文“利用一氧化二氮将烯烃液相氧化为羰基化合物”，E.V.Starokon等，Adv.Synth.Catal.2004，346，268-274也包括了利用一氧化二氮在液相中将烯烃氧化的机械研究。

利用一氧化二氮由烯烃合成羰基化合物也描述于各种国际专利申请中。例如WO 03/078370公开了利用一氧化二氮由脂族烯烃制备羰基化合物的方法。反应在20-350℃的温度和0.01-100个大气压的压力下进行。WO 03/078374公开了制备环己酮的相应方法。根据WO 03/078372，制备具有4-5个碳原子的环酮。根据WO 03/078375，在这些工艺条件下由具有7-20个碳原子的环烯烃制备环酮。WO 03/078371公开了由取代的烯烃制备取代的酮的方法。WO 04/000777公开了使二-和多烯烃与一氧化二氮反应获得相应羰基化合物的方法。在这些文献中没有提及一氧化二氮的纯化。

还已知包含一氧化二氮的尾气料流可用于其它反应。在各种化学工艺中作为不需要的副产物获得一氧化二氮，尤其在利用硝酸的氧化中，此时非常特别在将环己酮和/或环己醇氧化为己二酸中。其中作为不需要的副产物获得一氧化二氮的方法的其它实例为利用硝酸将环十二酮和/或环十二醇氧化获得十二烷二甲酸、利用硝酸将乙醛氧化为乙二醛和将NH₃部分氧化为NO。

例如，WO 2005/030690、WO 2005/030689和WO 2004/096745公开了利用一氧化二氮氧化烯烃，尤其是氧化环十二碳三烯、环十二烯和环戊烯的方法。所有三个申请均公开了除其它一氧化二氮源外，也可使用在将它们用作氧化剂之前可例如通过蒸馏方法纯化的尾气料流。

在一氧化二氮的制备和尾气料流的使用中，作为与其它组分的稀气体混合物首先获得N₂O。这些组分可分为对特定应用具有破坏作用的那些和表现为惰性的那些。就用作氧化剂而言，具有破坏作用的气体包括NO_x或例如氧气(O₂)。在本发明上下文中将术语“NO_x”理解为指除N₂O外的所有化合物N_aO_b，其中a为1或2，b为1-6的数值。术语“氮氧化物”代替术语“NO_x”也用于本发明上下文中。破坏性次级组分还包括NH₃和有机酸。

对特定应用而言，在反应之前需要纯化所用一氧化二氮。例如，对将一氧化二氮用作氧化剂而言，需要去除破坏性次级组分如氧气或氮氧化物NO_x。