烯烃的环氧化方法和系统技术方案

一种烯烃的环氧化方法，该方法包括在银基催化剂的存在下使包含烯烃、氧和反应调节剂的原料反应，其中反应调节剂以相对量Ｑ存在，该相对量Ｑ为原料中所存在的反应调节剂的活性物质的有效摩尔量与原料中所存在的烃的有效摩尔量之间的比率，并且所述方法包括如下步骤：在第一操作阶段中进行操作，其中Ｑ的值为Ｑ↓［１］，和随后在第二操作阶段中进行操作，其中原料组成不同于在第一操作阶段中所应用的原料组成，从而Ｑ的值为Ｑ↓［２］，并且Ｑ↓［２］／Ｑ↓［１］的商在０．５至１．５范围内；一种适合于实施所述方法的系统；以及一种适用于所述方法的计算机程序产品和计算机系统。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种烯烃的环氧化方法，该方法包括在高选择性银基催化剂的存在下，使含烯烃、氧和反应调节剂的原料反应。本专利技术还涉及适用于所述方法的系统。
技术介绍
应用银基催化剂进行烯烃的催化环氧化已经早就公知了。常规的银基催化剂为烯烃氧化物提供了非常低的选择性。例如，当在乙烯的环氧化方法中应用常规的催化剂时，以所转化的乙烯的分率表示，环氧乙烷的选择性不超过6/7或85.7mol％的界限。因此，该界限很长时间内被认为是该反应的最大理论选择性，这是以如下反应式的化学计量式为基准确定的参考Kirk-Othmer的《化工技术百科全书》(Encyclopedia ofChemical Technology)，第三版，Vol.9，1980年第445页。但是新的银基催化剂对烯烃氧化物的生产具有更高的选择性。当在乙烯的环氧化中应用新的催化剂时，环氧乙烷的选择性可以达到高于6/7或85.7mol％的参考界限。这种较高选择性的催化剂，可以包括作为活性组分的银、铼、至少一种其它元素和任选的铼共同促进剂，这种催化剂在EP-A-266015和随后的几个专利申请中进行了公开。除了更好的催化剂外，还发现可以加入到原料中的反应调节剂能够提高选择性(例如参考EP-A-352850)。相对于所希望的烯烃氧化物的形成来说，这些反应调节剂能够通过一种迄今无法解释的机理而抑制不希望的烯烃氧化或烯烃氧化物氧化为二氧化碳和水。合适的反应调节剂为有机卤化物。当应用反应调节剂时，可以适当选择原料中反应调节剂的浓度，从而使选择性处于最优值。选择性为最优时的浓度可以在环氧化过程的操作中通过试差法进行确定，即通过逐步改变反应调节剂的供应速率并监控其对选择性的影响而确定。但是，这种方法相当繁杂，并且其会使该方法在不是最经济的条件下操作阶段一段时间。另外，当进料组成改变时，为了针对新的反应条件调节反应调节剂的浓度，这种试差方法需要重新进行。专利技术概述本专利技术能够在原料组成改变时，使环氧化方法的操作者通过改变反应调节剂的浓度而使反应调节剂的相对量Q基本地，优选为完全保持在一个恒定的水平上，而避免不希望的选择性的变化。在这里，相对量Q基本为原料中反应调节剂的摩尔量与原料中烃的摩尔量之间的比率。换句话说，本专利技术的教导是达到对选择性一定影响所需的反应调节剂的浓度与原料中存在的烃的浓度成比例，并且作为结果，相对于烃浓度的任意改变来说，通过按比例或基本按比例改变反应调节剂浓度而改变原料组成，这种对选择性的影响可以得以保持。这一点独立于原料组成的任意改变，而是与烃和/或反应调节剂的变化相关。因此本专利技术的优点是相对于不用本专利技术来说，使得环氧化方法能够更加简单且更加平稳地进行控制。在很大意义上还发现在反应混合物中可能存在的各种烃的行为存在很大差别，因此当计算Q时，更优选的是用所谓的烃的有效摩尔量替代烃的摩尔量。原料中烃的有效摩尔量可以按下文所描述的原料组成来计算，从而考虑所存在的各种烃之间的行为差异。另外，在很大意义上还发现不同反应调节剂在行为上也存在差异，虽然在实践中经常应用反应调节剂的混合物。因此，当计算Q时，优选的是还用反应调节剂的活性物质的所谓有效摩尔量替代反应调节剂的摩尔量。原料中反应调节剂的活性物质的有效摩尔量可以按下文所述由原料组成来计算，从而考虑不同反应调节剂行为上的差异。不希望被任何理论所限制，据认为与原料中的其它组分不同，烃(如烯烃和饱和烃，如果存在的话)具有从催化剂中脱除或剥离反应调节剂的能力。本专利技术的教导是为了保持反应调节剂的效果，需要保持催化剂上调节剂的活性物质的浓度，与之相对的是在非催化剂表面的反应混合物中各处的反应调节剂的浓度。各种烃在脱除/剥离过程中能力的不同、各种反应调节剂的有效性的不同以及它们对脱除/剥离过程的敏感性均被认为是对计算和应用有效摩尔量的解释，正如上文所解释的。因此本专利技术提供一种烯烃的环氧化方法，该方法包括在银基催化剂的存在下使包含烯烃、氧和反应调节剂的原料反应，其中反应调节剂以相对量Q存在，该相对量Q为原料中所存在的反应调节剂的活性物质的有效摩尔量与原料中所存在的烃的有效摩尔量之间的比率，并且所述方法包括如下步骤-在第一操作阶段中进行操作，其中Q的值为Q1，和-随后在第二操作阶段中进行操作，其中原料组成不同于在第一操作阶段中所应用的原料组成，从而Q的值为Q2，并且Q2/Q1的商在0.5至1.5范围内。在一个具体的实施方案中，第二阶段在一定的原料烃组成和反应调节剂组成下操作，其中烃组成或反应调节剂组成中至少一个不同于第一操作阶段中所采用的原料烃组成和反应调节剂组成。本专利技术还提供一种适合实施本专利技术方法的系统，该系统包括一个装有银基催化剂的反应器；向反应器进料包含烯烃、氧和反应调节剂的进料装置；控制原料和/或原料组成的进料控制装置，所述控制装置包括用来控制在原料中以一定相对量Q存在的反应调节剂的调节剂控制装置，其中所述相对量Q为原料中所存在的反应调节剂的活性物质的有效摩尔量与原料中所存在的烃的有效摩尔量之间的比率，并且构造所述原料控制装置从而控制如下工艺步骤-在第一操作阶段中进行操作，其中Q的值为Q1，和-随后在第二操作阶段中进行操作，其中原料组成不同于在第一操作阶段中所应用的原料组成，从而Q的值为Q2，并且Q2/Q1的商在0.5至1.5范围内。本专利技术还提供一种计算机程序产品，该产品包括可机读的介质和可机读的程序代码，其中所述程序代码记录在可机读介质上，所述程序适合于指导计算机系统的数据处理系统执行本专利技术的计算。本专利技术还提供一种计算机系统，该系统包括本专利技术的计算机程序产品和数据处理系统，其中构造所述数据处理系统来接收读自计算机程序产品的指令从更广义的角度来看，本专利技术还提供一种烯烃的环氧化方法，该方法包括在银基催化剂的存在下，使包含烯烃、氧和反应调节剂的原料反应，该方法包括如下步骤-在第一操作阶段中进行操作，和-随后在第二操作阶段中进行操作，其中原料组成不同于在第一操作阶段中所应用的原料组成，并使催化剂上反应调节剂的活性物质的浓度基本上保持不变。专利技术的详细描述虽然本环氧化方法可以以许多种方式实施，但是优选的是以气相方法进行实施，即所述方法中原料以气相状态与通常在填料床层中作为固体材料而存在的催化剂接触。通常该方法以连续过程进行实施。在工业规模的操作中，本专利技术的方法通常可以包括至少10kg的催化剂量，例如至少20kg，通常在范围102至107kg内，更经常地在范围103至106kg内。在本专利技术的环氧化方法中应用的烯烃可以为任意的烯烃，例如芳族烯烃如苯乙烯，或二-烯烃，不管其是共轭的还是非共轭的，例如l，9-癸二烯或1，3-丁二烯。烯烃通常为单烯烃如2-丁烯或异丁烯。烯烃优选为单-α-烯烃，例如1-丁烯或丙烯。最优选的烯烃为乙烯。对本专利技术来说，原料中烯烃的浓度不是很重要，其可以在很宽的范围内选择。相对于总原料来说，原料中烯烃的浓度通常为至多80mol％。以相同的基准表示，其优选为0.5至70mol％，特别是1至60mol％。正如这里所应用的，原料被认为是与催化剂接触的组合物。本环氧化方法可以以空气为基础或者以氧为基础，参考Kirk-Othmer的《化工技术百科全书》(Encyclopedia of ChemicalTechnolog本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烯烃的环氧化方法，该方法包括在银基催化剂的存在下使包含烯烃、氧和反应调节剂的原料反应，其中反应调节剂以相对量Ｑ存在，该相对量Ｑ为原料中所存在的反应调节剂的活性物质的有效摩尔量与原料中所存在的烃的有效摩尔量之间的比率，并且所述方法包括如下步骤：－在第一操作阶段中进行操作，其中Ｑ的值为Ｑ↓［１］，和－随后在第二操作阶段中进行操作，其中原料组成不同于在第一操作阶段中所应用的原料组成，从而Ｑ的值为Ｑ↓［２］，并且Ｑ↓［２］／Ｑ↓［１］的商在０．５至１．５范围内。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：DS巴克尔，JM科博，JG舒仁，BM约翰逊，LI鲁宾斯坦，
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]