制备可由环氧烷衍生的化学品的方法和适用于这一方法的反应器技术

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环氧化可由环氧烷衍生的化学品的方法。本发明专利技术还提供微通道反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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l，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺。本发 明还涉及适用于这一方法的反应器。
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l，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。 压栽气体包括饱和烃，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 为笫11族金属(特别是银)和促进剂组分。通常仔细地选择成型栽体材 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，本专利技术提供制备l，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的第一部分内包含的 环氧化催化剂存在下，使含烯烃和氧气的原料反应形成环氧烷，和-在第一部分下游布置的一个或多个工艺微通道的第二部分内用 水、醇、二氧化碳或胺转化环氧烷，以形成l，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺。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 工艺微通道内使环氧烷与水、醇、二氧化碳或胺反应，以形成l，2-二 醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺。在另一实施方案中，本专利技术提供适用于制备制备1，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或链烷醇胺的反应器，所述反应器是含一个或多 个工艺微通道的微通道反应器，所述工艺微通道包括-上游端，-下游端，-第一部分，其用于包含环氧化催化剂、接收含烯烃和氧气的原料 和在环氧化催化剂存在下引起至少一部分原料转化形成环氧烷，和-在第一部分下游布置的第二部分，其用于接收环氧烷、接收水、 醇、二氧化碳或胺、和引起环氧烷转化形成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 -环氧化催化剂不是必须涉及使用成型载体，这可省去生产成型载 体的步骤。-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。-可有利地在高的烯烃、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。-在微通道反应器的工艺微通道内部转化环氧烷成为1，2-二醇、 1, 2-二醇醚、1， 2-碳酸酯或链烷醇胺的有利效果在于不需要反应器内 的反应物以相对高的稀释程度存在。当这些反应在常规设备中进行时， 经常应用相对高的稀释程度，例如通过使相对大量过量的如水、醇或 胺作为稀释剂存在。以相对冷的组分加入到反应混合物中的相对大量的稀释剂起吸热器作用。起吸热器作用意味着通过具有吸收反应热的 能力而防止温度大增。使用相对大量的稀释剂的缺点在于增加了反应 时间和/或反应器体积，和产生相对大的循环物流，这些均以不利的方 式影响工艺经济性。通过应用微通道反应器，可以避免高的稀释程度。 但在存在较少稀释剂的情况下，特别是存在略微过量的水、醇或胺时， 所需产物的选择性变低。W0-A-2004/099113 、 WO+01/12312 、 WO-01/54812 、US-A-6440895 、 US-A本文档来自技高网...

【技术保护点】
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的第一部分内包含的环氧化催化剂存在下，使含烯烃和氧气的原料反应形成环氧烷，和　－在第一部分下游布置的一个或多个工艺微通道的第二部分内用水、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。

【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]