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。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1， 2-二醇。本专利技术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、乙醇胺和洗涂剂之类化学 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l，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 包括大量的所谓压栽气体(ballast gas)以便于在爆炸极限以外操作。 压载气体包括饱和烃，特别是曱烷和乙烷。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 压栽气体。在烯烃环氧化装置中通常釆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。通常通过烧结料:1 、、、、.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，以便环氧炕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ii族"是指元素周期表的第ii族。在一个实施方案中，本专利技术提供制备l，2-二醇的方法，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，-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 二氧化碳转化环氧烷形成1， 2-碳酸酯，和-在第二部分下游布置的一个或多个工艺微通道的第三部分内，用水或醇转化1， 2-碳酸酯形成1， 2-二醇。在另一实施方案中，本专利技术提供制备l，2-二醇的方法，该方法包 括在微通道反应器内的一个或多个工艺微通道内，用水或醇转化1，2-碳酸酯形成1，2-二醇。在另一实施方案中，本专利技术提供适用于制备1，2-二醇的反应器， 该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，-在第一部分下游布置的第二部分，其用于接收环氧烷、接收二氧 化碳和引起环氧烷转化形成1，2-碳酸酯，和-在第一部分下游布置的第三部分，其用于接收1,2-碳酸酯、接 收水或醇和引起1， 2-碳酸酯转化形成1， 2-二醇。后一实施方案的反应器可以还包括用于与所述工艺微通道的第一 部分换热的一个或多个第一换热通道、用于与所述工艺微通道的第二 部分换热的一个或多个第二换热通道、和用于与所述工艺微通道的第 三部分换热的一个或多个第三换热通道。此外， 一个或多个工艺微通道可以还包括在第一部分下游和第二 部分上游的用于控制环氧烷温度的第一中间部分、以及在第二部分下 游和第三部分上游的用于控制1， 2-碳酸酯温度的第二中间部分。特别地，反应器可以还包括用于与所述工艺微通道的第一中间部 分换热的一个或多个第四换热通道、以及用于与所述工艺微通道的第 二中间部分换热的一个或多个第五换热通道。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栽体，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栽气体，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。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+2004/099113 、 W0-A-01/12312 、 WO-01/54812 、 US+6440895 、US—A-6284217 、 US-A—6451864 、 US-A-6491880 、US+6666909 、 US-6811829 、 US-A-6851171 、 US+6494614 、 US-A-6228434和US-A-6192596中^>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，这些文献本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备１，２－二醇的方法，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，　－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，用二氧化碳转化环氧烷形成１，２－碳酸酯，和　－在第二部分下游布置的一个或多个工艺微通道的第三部分内，用水或醇转化１，２－碳酸酯形成１，２－二醇。

【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]