制备环氧烷或可由环氧烷衍生的化学品的方法技术

本发明专利技术涉及改进的环氧化方法和改进的环氧化反应器。本发明专利技术利用含多个微通道的反应器。可调整这种工艺微通道，以便可在微通道内发生环氧化和任选的其它工艺，和以便它们与用于包含换热流体的通道处于换热关系。含这种工艺微通道的反应器被称为“微通道反应器”。本发明专利技术提供用于烯烃环氧化的方法和制备可由环氧烷衍生的化学品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于烯烃环氧化的方法。本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术提供这种改进的环氧化方法和改进的环氧化反应器。本专利技术的实施方案 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，本专利技术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，本专利技术提供制备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专利技术的实 施中使用时其操作的示意图。本专利技术的微通道反应器可包括多个这种重复单元。具体实施例方式使用本专利技术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。_有利地在高的烯烃、氧气和环氧烷的总浓度条件下进行在工艺微通道内的环氧 化，这可导致较高的环氧化速率和/或较低的环氧化反应温度。降低环氧化反应温度可 导致改进的选择性和改进的催化剂寿命。使用高的烯烃、氧气和环氧烷的总浓度还可省 去压载气体，这将提供更加有效的处理和降低循环成本。-可在氧气或环氧烷的 高转化率水平下操作在工艺微通道内进行的环氧化。特别 地，当在高转化率水平下进行该工艺时，有利的是按照单程操作进行环氧化方法，这暗 含没有采用循环物流。另外，有利的是，在这种情况下空气而不是从空气中分离的氧气 可进料到工艺微通道中，这可省去空气分离单元。-在工艺微通道内进行烯烃环氧化能在相同工艺微通道内骤冷并用至少一部分所 产生的环氧烷转化同时形成的二氧化碳，并任选冷凝通常含水的含未转化的环氧烷和1， 2-碳酸酯的液体混合物。在其组成方面，剩余的可能含未转化的乙烯和氧气的气体物流适用于循环。这可降低进一步处理产物和循环物流的复杂度，省去例如环氧烷回收单元 和二氧化碳除去单元。 -在工艺微通道内进行烯烃环氧化能在相同的工艺微通道内转化所形成的环氧烷 成为1，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺。这可省去用于这种进一步转 化的附加的反应器。它也可省去环氧烷回收单元和/或二氧化碳除去单元，且它可减少 对换热设备的需求。因此，它可降低在制备装置内通常采用的附加处理例如产物回收的 复杂度。在工艺微通道内转化环氧烷还减少副产物例如醛和羧酸的形成。WO-A-2004/099113, WO-A-Ol/12312、WO-Ol/54812、US-A-6440895、 US-A-6284217、US-A-6451864、US-A-6491880、US-A-6666909、US-6811829、 US-A-6851171、US_A_6494614、US-A-6228434 和 US_A_6192596 中公开了适用于在本 专利技术中使用的微通道反应器及其操作，这些文献在此作为参考引入。正如这些参考文献 中所述，可通过其对微通道反应器进行制造、负载催化剂和操作的方法通常可应用于本 专利技术的实施中。参考图1，微通道反应器100可由工艺顶管(header) 102、多个工艺微通道104和 工艺底管(footer) 108组成。工艺顶管102提供流体流入到工艺微通道104内的通路。工 艺底管108提供流体从工艺微通道104中流出的通路。在微通道反应器内包含的工艺微通道的数目可能变化很大。例如，数目可以是 最多105，或甚至最多106，或最多2X106。通常工艺微通道的数目可以是至少10或至少 100，或甚至至少1000。工艺微通道通常平行排列，例如它们可形成平面内的微通道的阵列。该工艺 微通道可具有高度或宽度的至少一个内部尺寸为最多15mm，例如0.05-10mm，特别是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JW博尔克，ANR鲍斯，WE伊万斯，JR洛克米耶尔，PM麦卡利斯特，BFJM拉玛克斯，DM雷克斯，MJP斯拉帕克，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]