專利名稱：在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的方法
在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷(EO)的改進(jìn)方法， 其中將含乙烯的料流和含氧氣或氧源的料流加入微通道反應(yīng)器中，并在含 催化劑的微通道反應(yīng)器中進(jìn)行向環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化。
從乙烯制備環(huán)氧乙烷在原則上屬于環(huán)氧化反應(yīng)，是氧化反應(yīng)的 一個分 支。此外，在這些術(shù)語之間沒有區(qū)別，所以乙烯的氧化涵蓋乙烯的環(huán)氧化。
各種制備環(huán)氧乙烷的方法是公知的，已有描述。因此，通過用分子氧 將乙烯氣相環(huán)氧化來制備環(huán)氧乙烷的工業(yè)方法一般在管直徑為20-50mm 的外冷卻的管殼式反應(yīng)器中以及在具有松散催化劑床和冷卻管的反應(yīng)器中 進(jìn)行，例如在DE-A 34 14 717、 EP-A 82 609和EP-A 339 748中描述的反 應(yīng)器。在這里，約10-20%的加入反應(yīng)器中的乙烯被轉(zhuǎn)化成環(huán)氧乙烷和不需 要的副產(chǎn)物二氧化碳。未反應(yīng)的原料一般在循環(huán)氣體中循環(huán)(參見Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry,第5版，A10巻；117-135、 123-125 頁；VCH Verlagsgesellschaft; Weinheim 1987 )。
US 2006/0036106描述了通過在微通道反應(yīng)器中反應(yīng)來制備環(huán)氧乙烷。 一般，這種操作模式可以是有利的；因此，例如，改進(jìn)的除熱和原料分子 (乙烯和氧源)的更深入接觸是可能的。
但是，如果要實(shí)現(xiàn)高效率的目標(biāo)的話，在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙 烷的公知方法在實(shí)踐中從工藝工程方面而言是復(fù)雜的。必須采用較高的反 應(yīng)溫度以確保高的時(shí)空產(chǎn)率，但是這會對環(huán)氧乙烷的選擇性產(chǎn)生不利的影 響。例如，在EP266015第11頁表2中公開了對于催化劑而言180-325°C
的溫度范圍。另外，在高溫下，在常規(guī)反應(yīng)器中存在不能有效除去產(chǎn)生的 反應(yīng)熱的風(fēng)險(xiǎn)。這會導(dǎo)致反應(yīng)器中的反應(yīng)失控。
所以，本發(fā)明的目的是提供一種在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的改進(jìn)方法，此方法能避免上述缺點(diǎn)，并能在工藝工程方面有效且簡單地制備 環(huán)氧乙烷。
因此，我們發(fā)現(xiàn)了一種在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的方法，其中 將含乙烯的料流和含氧氣或氧源的料流加入微通道反應(yīng)器中，并在含催化 劑的微通道反應(yīng)器中進(jìn)行向環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化，其中將烷基面化物以按體積
計(jì)0.3-50 ppm的濃度連續(xù)地加入微通道反應(yīng)器中，基于引入反應(yīng)器中的所 有料流的總體積流計(jì)。
在另 一個實(shí)施方案中，我們發(fā)現(xiàn)了 一種在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙 烷的方法，其中將含乙烯的料流和含氧氣或氧源的料流加入微通道反應(yīng)器 中，并在含催化劑的微通道反應(yīng)器中進(jìn)行向環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化，其中將含氮 化合物以按體積計(jì)0.3-50 ppm的濃度連續(xù)地加入微通道反應(yīng)器中，基于引 入反應(yīng)器中的所有料流的總體積流計(jì)。
為了本發(fā)明目的，作為本發(fā)明烷基面化物和含氮化合物的濃度基準(zhǔn)的 總體積是引入反應(yīng)器中的所有料流的總體積，特別是02、乙烯和任何所含 的惰性氣體組分，例如N2、甲烷，和任何其它存在的雜質(zhì)，例如C02、 CO、 Ar和H;sO。
在加入微通道反應(yīng)器中的總料流中存在的任何co2的比例有利地保持 在低水平。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于本發(fā)明通過乙烯氧化制備環(huán)氧乙烷的方法的有
效性而言，在微通道反應(yīng)器中，小于2體積％、特別是小于1體積％的C02
濃度是特別有利的。
在另 一個本發(fā)明方法的實(shí)施方案中，可以加入烷基卣化物和含氮化合
物兩者，在這種情況下，這兩種額外引入的料流的總濃度是按體積計(jì)的 0.6-100ppm,基于引入反應(yīng)器中的所有料流的總體積流計(jì)，其中烷基鹵化 物的比例優(yōu)選是約0.1-1，特別優(yōu)選0.3-1,基于加入的這兩種料流總和計(jì)。 烷基卣化物和/或含氮化合物按照本發(fā)明濃度范圍的、有目標(biāo)的連續(xù)添 加實(shí)現(xiàn)了催化劑選擇性的持續(xù)改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明引入烷基卣化物和/或含氮 化合物，減少了由于乙烯的完全氧化而形成二氧化碳。這與在不引入烷基 卣化物和/或含氮化合物的情況下在微通道反應(yīng)器中將乙烯氧化成環(huán)氧乙烷的方法相比，有利地實(shí)現(xiàn)了選擇性增加0.1-10%。催化劑的活性也可以
通過這種引入而受到影響或設(shè)定，這是因?yàn)榭梢孕纬捎欣谝蚁┭趸拇?化劑相。
對于在微通道反應(yīng)器中制備領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員而言，將不會考慮 到根據(jù)本發(fā)明按照上述濃度范圍有目標(biāo)的連續(xù)引入這些物質(zhì)以改進(jìn)生產(chǎn)工藝。
US 2006/0036106僅僅一般性地提到進(jìn)料流可以含有烷基卣化物(第4 頁0066段)，但沒有詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員不會找到關(guān)于在有目標(biāo)的 連續(xù)添加過程中采用本發(fā)明的濃度范圍能獲得有利效果方面的信息。
EP 266015的第11頁表2公開了引入按體積計(jì)0.3-20ppm的烷基卣化 物作為反應(yīng)調(diào)節(jié)劑。EP 266015的第11頁第3行中提到的例子是l,2-二氯 乙烷、氯乙烯和氯化聚苯基化合物。
發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的濃度范圍在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的方法中是特 別有利的。在更低濃度的情況下，由于乙烯完全氧化形成的C02會增加， 這會顯著降低選擇性。催化劑的活性也受到不利影響，這是因?yàn)闆]有形成 活性相或僅僅延遲形成活性相。在更高濃度的情況下，烷基卣化物會在催 化劑上聚集，例如這是由于過度添加引起的，這導(dǎo)致催化劑活性和/或選擇 性降低以致催化劑中毒。
在本發(fā)明方法中特別推薦的烷基卣化物和/或含氮化合物的濃度取決 于具體條件。因此，要根據(jù)本發(fā)明加入的烷基卣化物或含氮化合物的料流 取決于溫度、進(jìn)料氣體的組成、所用催化劑的類型以及烷基鹵化物或含氮 化合物的分子結(jié)構(gòu)。
已知的微通道反應(yīng)器一般適用于進(jìn)行本發(fā)明方法。與常規(guī)的反應(yīng)裝置 如管/管殼式或流化床反應(yīng)器對比，微通道反應(yīng)器提供尺寸非常小的反應(yīng)通 道(在至少一個空間方向上的尺寸〈3mm,優(yōu)選〈lmm)，因此具有固有 的安全性，即火焰的傳播或爆炸是不可能的(該直徑低于最小猝滅直徑)。 根據(jù)這樣的方式進(jìn)行本方法，由于在該反應(yīng)器內(nèi)不必考慮或遵守爆炸極限， 因此增加了選擇有機(jī)物/氧或空氣之比的自由度。不需要考慮最高爆炸壓力
6來設(shè)計(jì)反應(yīng)器。此外，在微觀結(jié)構(gòu)內(nèi)的短擴(kuò)散路徑導(dǎo)致大大地改進(jìn)傳質(zhì)和 傳熱，其可以比傳統(tǒng)反應(yīng)裝置的傳質(zhì)和傳熱大許多倍。傳統(tǒng)管殼式反應(yīng)器 中常常存在的傳送局限因此而大大減少。此外，微通道反應(yīng)器脫除潛在的 高熱使得溫度控制更精密，因此，例如熱點(diǎn)的形成可以被抑制并且可以使 得有可能在最佳選擇的軸向溫度分布下進(jìn)行操作。在該反應(yīng)器中可以有效 地防止失控反應(yīng)。
在例如US 2006 / 0036106 Al和WO 02 / 18042 Al中找到，將其在此引入 作為參考。
為了本發(fā)明的目的，微通道反應(yīng)器或微型反應(yīng)器是一般來說其反應(yīng)通 道的特征尺寸(即在至少一個空間方向的尺寸，例如高度或?qū)挾然蛑睆? 范圍為數(shù)微米至數(shù)毫米、優(yōu)選〈3mm的那些反應(yīng)器。
在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用中，也保持反應(yīng)空間的所述特征尺寸。生產(chǎn)量的增 加通過數(shù)量的增加來實(shí)現(xiàn)，從而省去了成本和耗時(shí)的擴(kuò)大。因此生產(chǎn)裝置 的尺寸是靈活的，可以廉價(jià)地與需求匹配。各種方式可以用于將催化劑引 入到微通道反應(yīng)器中(具有活性材料的壁涂層，微型固定床，金屬箔等)。
由于所提到的微觀效應(yīng)，微通道反應(yīng)器原則上適用于具有快速動力學(xué) (清除擴(kuò)散限制)、高熱流(改進(jìn)的溫度控制)和物質(zhì)爆炸危害(失控反 應(yīng)或爆炸是不可能的)的反應(yīng)。微通道反應(yīng)器的使用可以使工藝有可能更 深入(更高的時(shí)空產(chǎn)率、產(chǎn)物產(chǎn)率、選擇性)。所以，可以同時(shí)降低資本 成本(更小、更緊湊的裝置)和各種成本(原料成本)。
本發(fā)明方法使用微通道反應(yīng)器制備環(huán)氧乙烷的方法能有利地實(shí)現(xiàn)工藝 的深入。這特別導(dǎo)致與常規(guī)管式反應(yīng)器相比，在微通道反應(yīng)器中在特定溫 度下使用相同催化劑時(shí)的催化劑生產(chǎn)率增加，即時(shí)空產(chǎn)率增加。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在相當(dāng)?shù)墓に嚄l件下制備環(huán)氧乙烷時(shí)，與常規(guī)管式反應(yīng)器 相比，采用微通道反應(yīng)器和提高到50ppm (按體積計(jì))的烷基鹵化物濃度 對于催化劑的選擇性和活性具有特別有利的作用。在這里，與在沒有增加 引入烷基鹵化物的情況下在微通道反應(yīng)器中將乙烯氧化成環(huán)氧乙烷的方法相比，有利地實(shí)現(xiàn)了選擇性增加0.1-5%。
作為烷基卣化物，優(yōu)選氯乙烯、氯乙烷、二氯乙烷或它們的混合物作 為反應(yīng)調(diào)節(jié)劑加入微通道反應(yīng)器中，特別優(yōu)選氯乙烷。在操作中提高烷基 卣化物的濃度也可以對于優(yōu)化性能而言是有利的。
此外，除了烷基卣化物之外，引入按體積計(jì)0.3-50ppm的含氮化合物 對在微通道反應(yīng)器中的催化劑性能也有有利影響。優(yōu)選的含氮化合物是 NH3、 NO、 N02、 N20、 N203、 N203，有機(jī)硝基化合物，例如硝基曱烷、 硝基乙烷、1-硝基丙烷或2-硝基丙烷。特別優(yōu)選使用NO。含氮化合物的 引入特別與催化活性組合物中的硝酸鹽或亞硝酸鹽促進(jìn)劑 一起進(jìn)行，例如 石咸金屬硝酸鹽促進(jìn)劑，優(yōu)選KN03。
根據(jù)本發(fā)明，也可以考慮加入僅僅一種含氮化合物，其總濃度是按體 積計(jì)的0.3-50ppm,基于引入反應(yīng)器中的所有原料的總體積計(jì)，特別是02、 乙烯和任何惰性氣體組分，例如N2、甲烷，和任何其它存在的雜質(zhì)(在循 環(huán)氣體中)，例如C02、 CO、 Ar和H20。在這里，與在沒有引入含氮化 合物的情況下在微通道反應(yīng)器中將乙烯氧化成環(huán)氧乙烷的方法相比，也有 利地實(shí)現(xiàn)了選擇性增加0.1-5%。
雖然甲烷可以用作進(jìn)料氣體中的惰性氣體，但是在進(jìn)料中存在的高級 烷烴例如乙烷、丙烷、丁烷和甚至更高級的烷烴抑制了所加入的烷基鹵化 物的有利作用。所以，在進(jìn)料中的高級烷烴的總濃度優(yōu)選小于5體積％， 特別優(yōu)選小于1體積％。在進(jìn)料中的高級烷烴的總濃度非常特別優(yōu)選小于 500ppm體積。在這方面，術(shù)語"高級烷烴"表示所有經(jīng)驗(yàn)式為CnR2n+j々 飽和爛，其中R^H， n>2。本發(fā)明方法有效性因此可以通過減少高級烷烴 的含量而進(jìn)一步提高。
即使所加入的烷基卣化物的量更低或者完全不加入烷基卣化物，減少 在進(jìn)料中的高級烷烴含量也是有利的。
根據(jù)本發(fā)明通過引入烷基卣化物和/或含氮化合物所實(shí)現(xiàn)的EO催化劑 的性能改進(jìn)需要精確連續(xù)的計(jì)量添加。計(jì)量添加通常通過在反應(yīng)器入口經(jīng) 由進(jìn)料氣體引入烷基卣化物和/或含氮化合物來實(shí)現(xiàn)。但是，會在反應(yīng)條件下出現(xiàn)烷基卣化物和/或含氮化合物的分解或氧化，使得所計(jì)量添加的烷基 卣化物和/或含氮化合物的有效濃度沿著反應(yīng)器的長度而變化。另外，會出 現(xiàn)烷基卣化物和/或含氮化合物在催化劑上的聚集，這是由于例如過高的入 口濃度而導(dǎo)致過量添加，這還引起催化劑性能下降。這樣，在反應(yīng)器的所 有長度上將不能確保所加入的烷基卣化物和/或含氮化合物的最佳濃度。
所以，在特別有利的實(shí)施方案中，將烷基卣化物和/或含氮化合物漸進(jìn) 地加入在反應(yīng)器長度上的反應(yīng)空間中。此實(shí)施方案使得烷基面化物和/或含 氮化合物能非常精確且逐步地引入。因此可以設(shè)定對于一種或多種催化劑 和/或一個或多個操作點(diǎn)而言有利的在反應(yīng)器長度上的濃度分布(濃度降
低、恒定或增加)，并可以實(shí)現(xiàn)對EO催化劑的進(jìn)一步性能改進(jìn)。
漸進(jìn)添加可以例如如下實(shí)現(xiàn)將要計(jì)量加入的烷基卣化物和/或含氮化 合物的總量分成相同尺寸或不同尺寸的子料流，并且在反應(yīng)器入口經(jīng)由進(jìn) 料氣體計(jì)量加入一種子料流，和在反應(yīng)器入口下游，在計(jì)量點(diǎn)將至少一種 其它子料流引入反應(yīng)器中，或者在多于兩種子料流的情況下在多個計(jì)量點(diǎn) 引入。在反應(yīng)器入口下游沿著反應(yīng)器長度排列的用于子料流的計(jì)量點(diǎn)是有 利的，使得在全部催化劑組合物上實(shí)現(xiàn)最佳的催化劑性能，即特別是最大 的選擇性。
例如，全部料流可以被分成四個子料流，其中將反應(yīng)器長度LR分成四 個區(qū)段，例如具有長度U/4的區(qū)段。將第一子料流經(jīng)由反應(yīng)器入口計(jì)量加 入第一反應(yīng)器區(qū)段。其它三個子料流則在反應(yīng)器長度IW4、 2* 1^/4和3* LR/4之后51入在第 一反應(yīng)器區(qū)段之后的三個反應(yīng)器區(qū)段中。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，在微通道反應(yīng)器中將乙烯放熱氧化 成環(huán)氧乙烷的反應(yīng)是與吸熱反應(yīng)偶聯(lián)的，從而能利用或除去在EO合成中 釋放的熱量。在這方面，偶聯(lián)表示熱偶聯(lián)。在這里，用于制備環(huán)氧乙烷的 放熱反應(yīng)和熱偶聯(lián)的吸熱反應(yīng)都在微通道反應(yīng)器中發(fā)生，優(yōu)選在相鄰的反 應(yīng)通道中進(jìn)行。由于在微通道反應(yīng)器中在如果合適的相鄰反應(yīng)通道中發(fā)生 這兩種反應(yīng)，所以通過反應(yīng)通道的壁實(shí)現(xiàn)了良好的換熱，這進(jìn)一步改進(jìn)了 整個工藝的有效性。這種用于在微通道反應(yīng)器中偶聯(lián)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的反應(yīng)通道的具體構(gòu)造是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。在這方面的信息可以參
見例如US2006/0036106A1第16頁第143段。在這里，公開了為了從乙烯 形成環(huán)氧乙烷的放熱環(huán)氧化反應(yīng)除去熱，可以使用合適的公知傳熱介質(zhì)或 者將此反應(yīng)以熱方式與吸熱反應(yīng)偶聯(lián)。所提到的例子一般是蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng) 和脫氫反應(yīng)。熱偶聯(lián)優(yōu)選通過醇的轉(zhuǎn)化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)榇朔磻?yīng)在與制 備環(huán)氧乙烷相同的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。但是，來自轉(zhuǎn)化反應(yīng)的產(chǎn)物含有H2 和CO，但是這些物質(zhì)不能用于制備環(huán)氧乙烷的工藝中。
此外，US 2006/0036106A1第4頁第68段建議在微通道反應(yīng)器中在環(huán) 氧乙烷制備工藝的上游進(jìn)行乙烷的氧化脫氫，其中以此方式形成的乙烯能 與氧源一起經(jīng)過EO催化劑，從而得到環(huán)氧乙烷。但是，已證明所提到的 上述反應(yīng)在與本發(fā)明制備環(huán)氧乙烷的工藝一起使用時(shí)是不利的。因此，盡 管在乙烷的氧化脫氫中獲得的乙烯可以原則上作為用于制備環(huán)氧乙烷的原 料，但是在這里仍然可能存在的乙烷如上所述顯著損害了所加入的烷基鹵 化物的有利作用。所以，在乙烷的氧化脫氫之后必須進(jìn)行額外的提純步驟。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，環(huán)氧乙烷的放熱制備工藝按照上述 方式與乙醇脫水的吸熱反應(yīng)一起熱偶聯(lián)。發(fā)現(xiàn)這是特別有利的，因?yàn)橐蚁?可以作為產(chǎn)物以非常高的產(chǎn)率獲得。另一個優(yōu)點(diǎn)是所形成的乙烯可以加入 環(huán)氧乙烷的合成工藝中。在脫水中形成的水和/或所形成的其它產(chǎn)物優(yōu)選通 過例如冷凝從所得的乙烯中分離出來，然后將乙烯加入環(huán)氧乙烷合成工藝中。
乙烯可以 一般通過油或石腦油的蒸汽裂解或通過乙烷的蒸汽裂解來制 備。乙烯也可以通過乙烷的催化脫氫、氧化脫氫或自熱脫氫來制備。制備 乙烯的其它方法是曱烷的氧化偶聯(lián)或高級烯烴例如丙烯的易位反應(yīng)。所有 這些方法的實(shí)質(zhì)缺點(diǎn)是對化石原料例如油和天然氣的依賴性。
但是，除了上述方法之外，也可以通過乙醇的催化脫水來制備乙烯。 乙醇的催化脫水是吸熱反應(yīng)。作為催化劑，可以是使用氧化催化劑(例如 A1203、 Zr02 ( Bull.Soc.Chem.Jpn. ， 1975， 48, 3377 ),鹽(碌u酸鹽 U.Catal.1971， 22， 23)、磷酸鹽(Kinet.Katal.1964， 5, 347)、(雜)多磷酸(Chem丄e仏1981, 391; Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.1981, 20，
734 (S: >97%， Y: >90%， T: <300°C ))、離子交換樹脂或負(fù)載的無機(jī) 酸在最高400。C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。特別優(yōu)選的用于乙醇脫水的催化劑是 可以在200-300。C溫度范圍內(nèi)使用的沸石(例如ZSM-5(J.Cata1.1978， 53， 40)，選擇性98%，轉(zhuǎn)化率100%)。
在銀催化劑上合成EO的工藝通常在200-30(TC的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。所 以，本發(fā)明的一個特別有利的實(shí)施方案是將在微通道反應(yīng)器中從乙烯向環(huán) 氧乙烷的放熱合成反應(yīng)與乙醇向乙烯的吸熱催化脫水反應(yīng)偶聯(lián)。在這里， "偶聯(lián)"再次表示上述在優(yōu)選相鄰微通道中的熱偶聯(lián)。
還發(fā)現(xiàn)有利的是將乙烯向環(huán)氧乙烷的放熱氧化反應(yīng)與吸熱反應(yīng)偶聯(lián)， 即使在沒有根據(jù)本發(fā)明連續(xù)添加烷基卣化物或或含氮化合物的情況下在微 通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的情況下。
作為微通道反應(yīng)器中的催化劑，可以使用所有含銀的催化劑，如果合 適的話在合適的載體材料上，它們通常適用于從乙烯和氧氣制備環(huán)氧乙烷。 適用于此目的的常規(guī)促進(jìn)劑摻雜的銀催化劑的例子是例如DE-A 23 00 512、 DE-A 25 21卯6、 EP-A 14 457、 DE-A 24 54 972、 EP-A 172 565、 EP-A 357 293、 EP-A 11 356、 EP-A 85 237、 DE-A 25 60 684、 DE-A 27 53 359 和EP 266015中描述的銀催化劑。
特別適用于EO催化劑的促進(jìn)劑是元素氮、硫、磷、硼、氟、IA族金 屬、IIA族金屬、錸、鉬、鴒、鉻、鎳、銅、鉑、把、鈦、鉿、鋯、釩、 鉈、釷、鉭、鈮、鎵、銦、錫和鍺，以及它們的混合物。
為了更好地說明在本發(fā)明方法中使用的催化劑類型，可以例如提到具 有以下組成的銀催化劑基于全部催化劑組合物計(jì)，銀含量為5-50重量％、 特別是6-30重量％，輕質(zhì)堿金屬鋰和/或鈉的含量是l-5000ppm重量，重 質(zhì)堿金屬橋和/或銫的含量是l-5000ppm重量，鎢含量是l-5000ppm重量， 鉬含量是1-3000 ppm重量，和/或錸含量是l-10，000ppm重量，硫和/或磷 和/或硼的含量是1-3000 ppm重量，基于全部催化劑組合物計(jì)。
作為載體材料，原則上可以使用任何在環(huán)氧乙烷合成條件下穩(wěn)定的多孔材料，例如活性碳、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯或二氧化硅或其它陶
瓷組合物或相應(yīng)的混合物。
銀可以以例如箔或網(wǎng)或氈的形式用做微通道反應(yīng)器中的催化劑。 本發(fā)明方法提供了在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的有效且簡單的方
式。由于在所述范圍內(nèi)有目標(biāo)的連續(xù)添加烷基卣化物和/或含氮化合物，實(shí)
現(xiàn)了有效性的顯著增加。這些優(yōu)點(diǎn)在漸進(jìn)添加的情況下進(jìn)一步增加。
權(quán)利要求
1. 一種在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的方法，其中將含乙烯的料流和含氧氣或氧源的料流加入微通道反應(yīng)器中，并在含催化劑的微通道反應(yīng)器中進(jìn)行向環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化，其中將烷基鹵化物以按體積計(jì)0.3-50ppm的濃度連續(xù)地加入微通道反應(yīng)器中，基于引入反應(yīng)器中的所有料流的總體積流計(jì)。
2. —種在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的方法，其中將含乙烯的料流 和含氧氣或氧源的料流加入微通道反應(yīng)器中，并在含催化劑的微通道反應(yīng) 器中進(jìn)行向環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化，其中將含氮化合物以按體積計(jì)0.3-50 ppm的 濃度連續(xù)地加入孩吏通道反應(yīng)器中，基于引入反應(yīng)器中的所有料流的總體積 流計(jì)。
3. —種在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的方法，其中將含乙烯的料流 和含氧氣或氧源的料流加入微通道反應(yīng)器中，并在含催化劑的微通道反應(yīng) 器中進(jìn)行向環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化，其中將烷基卣化物和含氮化合物以按體積計(jì) 0.3-50 ppm的濃度連續(xù)地加入微通道反應(yīng)器中，各自基于引入反應(yīng)器中的 所有料流的總體積流計(jì)。
4. 權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中烷基鹵化物和/或含氮化合物漸 進(jìn)地力口入。
5. 權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中進(jìn)入微通道反應(yīng)器的料流中的 高級烷烴含量在這些料流進(jìn)入微通道反應(yīng)器之前降低到低于5體積％。
6. 權(quán)利要求1和3-5中任一項(xiàng)的方法，其中作為烷基鹵化物加入氯乙坑。
7. 權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)的方法，其中作為含氮化合物加入NO。
8. 權(quán)利要求l-7中任一項(xiàng)的方法，其中環(huán)氧乙烷的制備與吸熱反應(yīng)偶聯(lián)。
9. 權(quán)利要求8的方法，其中乙醇向乙烯的催化脫水作為吸熱反應(yīng)偶聯(lián)。
10. 權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，其中基于銀的催化劑含有銀和至少一種其它元素或其化合物，其中其它元素選自氮、硫、磷、硼、氟、IA族 金屬、IIA族金屬、錸、鉬、鴒、鉻、鎳、銅、鉑、把、鈦、鉿、鋯、釩、 鉈、釷、鉭、鈮、鎵、銦、錫和鍺，以及它們的混合物，它們在載體、特 別是cc -氧化鋁載體上，或涂到微通道壁上或涂到存在于微通道壁上的氧化 物材料中間層上，特別是ot-氧化鋁。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中基于銀的催化劑含有銀、錸或其化合物 和至少一種其它元素或其化合物，其中其它元素選自氮、硫、磷、硼、氟、 IA族金屬、IIA族金屬、鉬、鴒、鉻、鎳、銅、鉑、把、鈦、鉿、鋯、釩、 鉈、釷、鉭、鈮、鎵、銦、錫和鍺，以及它們的混合物，以及任選的錸助 促進(jìn)劑，錸助促進(jìn)劑可以選自硫、磷、硼或其化合物中的一種或多種，它 們在載體、特別是oc-氧化鋁載體上，或涂到微通道壁上或涂到存在于微通 道壁上的氧化物材料中間層上，特別是ct-氧化鋁。
12. 權(quán)利要求l-ll中任一項(xiàng)的方法，其中在加入微通道反應(yīng)器中的總 體積料流中的C02濃度設(shè)定為小于2體積％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在微通道反應(yīng)器中制備環(huán)氧乙烷的方法，其中將含乙烯的料流和含氧氣或氧源的料流加入微通道反應(yīng)器中，并在含催化劑的微通道反應(yīng)器中進(jìn)行向環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化。將烷基鹵化物以按體積計(jì)0.3-50ppm的濃度連續(xù)地加入微通道反應(yīng)器中，基于引入反應(yīng)器中的所有料流的總體積流計(jì)。
文檔編號C07D301/10GK101448804SQ200780018628
公開日2009年6月3日 申請日期2007年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者F·羅索夫斯基, M·吉特爾, T·莫伊雷爾 申請人:巴斯夫歐洲公司