[发明专利]改善环氧乙烷催化剂选择性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于乙烯环氧化工艺操作的方法，其使用基于银的高选择性环氧化催化剂。本发明还涉及用于制备环氧乙烷、1，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或烷醇胺的方法。

发明背景

在烯烃环氧化中，烯烃与氧反应以形成烯烃环氧化物，其使用包括银组分的催化剂，通常含有与其一起沉积在载体上的一种或多种其它元素。氧化烯烃可以与水、醇、二氧化碳或胺反应以形成1，2-二醇、1，2-二醇醚、1，2-碳酸酯或烷醇胺。因此，1，2-二醇、1，2-二醇醚和烷醇胺可在包括烯烃的环氧化和用水、醇或胺转化所形成的氧化烯烃的多步骤工艺中来生产。

环氧化工艺的效果可以基于选择性、催化剂活性和操作稳定性来评价。所述选择性为烯烃被转化以产生所期望的氧化烯烃的摩尔分数。现代基于银的环氧化催化剂对氧化烯烃的生产来说具有高选择性。在乙烯的环氧化中使用现代催化剂时，对于环氧乙烷的选择性可以达到高于85摩尔％的数值。这样的高选择性催化剂的例子为包括银和铼助催化剂的催化剂，例如美国专利US专利号4,761,394和US专利号4,766,105。

数十年来，许多研究已经致力于改善催化剂的活性、选择性和使用寿命，并且致力于找到能够完全开发催化剂性能的工艺条件。反应改性剂，例如有机卤化物可以在环氧化工艺中添加至进料，以改善高选择性催化剂的选择性(例如参见EP-A-352850，US专利号4,761,394和US专利号4,766,105，所述文献通过引用并入本文)。相对于所期望的氧化烯烃的形成，所述反应改性剂抑制了不期望的烯烃或氧化烯烃至二氧化碳和水的氧化。EP-A-352850教导了根据所述进料中有机卤化物的量、在恒定的氧转化水平以及给定的反应条件下，存在选择性的最优值。

许多能够改善选择性的工艺改进是已知的。例如，已知低CO₂水平在改善高选择性催化剂的选择性方面是有用的。参见例如US专利号7,237,677、US专利号7,193,094、US公开专利申请2007/0129557、WO2004/07873、WO2004/07874和EP2,155,708。这些专利还公开了反应器进料中的水浓度应当保持为至多0.35摩尔％、优选小于0.2摩尔％的水平。其它的专利公开了控制氯化物缓和剂以维持良好的活性。参见例如US专利号7,657,331、EP1,458,698和US公开专利申请2009/0069583。更进一步，存在许多其它有关用以改善在所述工艺中的催化剂性能的处理环氧乙烷的工艺操作和手段的专利。例如参见US专利号7,485,597、7,102,022、6,717,001、7,348,444和US公开专利申请2009/0234144。

所有的催化剂必须首先以建立良好的选择性操作的方式进行启动。US专利号7,102,022涉及环氧化工艺的启动，其中使用了高选择性催化剂。在该专利中，公开了改善的启动步骤，其中，在高于高选择性催化剂的正常操作温度的温度下(即，高于260℃)使所述催化剂与包含氧的进料接触，从而使高选择性催化剂经受热处理。US公开专利申请2004/0049061涉及改善具有低银密度的高选择性催化剂的选择性的方法。该文献公开了一种方法，其中使高选择性催化剂进行热处理，包括在高于高选择性催化剂的常规操作温度的温度下(即，高于250℃)使所述催化剂与包含氧的进料相接触。US专利号4,874,879涉及使用高选择性催化剂的环氧化工艺的启动，其中在低于催化剂的正常操作温度的温度下，所述高选择性催化剂首先与包含有机氯化物缓和剂和乙烯、以及任选的载气(ballast gas)的进料接触。EP-B1-1532125涉及一种改善的启动步骤，其中，在含有有机卤化物的进料的存在下，使高选择性催化剂首先经历预浸渍阶段，并且然后在不含有机卤化物或可以含有少量的有机卤化物的进料的存在下，使其经历剥除阶段。所述剥除阶段被教导持续大于16小时至最多200小时的时长。US专利申请号2009/0281339涉及启动，其中将进料中的有机氯化物调节至足以以明显最优化的选择性产生环氧乙烷的数值。

在启动周期的末期，通常调整氯化物水平以找到在期望的环氧乙烷生产速率下获得最大选择性的氯化物水平。然后将该装置的氯化物水平设定在等于这一所谓的“氯化物最优值”，并开始催化剂的正常操作，持续直至从反应器中排出催化剂。在催化的正常操作期间，可能会发生多个常规事件：

·催化剂会失活。为了保持恒定的生产速率，反应温度将随着催化剂的失活而升高。