[发明专利]在反应器内安装环氧化催化剂的方法、制备环氧烷或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

说明书

技术领域

本发明涉及在反应器内安装环氧化催化剂的方法。本发明还涉及 用于烯烃环氧化的方法。本发明还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、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。

背景技术

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 包括大量的所谓压载气体(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 为第11族金属(特别是银)和促进剂组分。通常仔细地选择成型载体材 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。

发明内容

本发明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，本发明提供在微通道反应器的一个或多个工 艺微通道内安装环氧化催化剂的方法，该方法包括：

在所述工艺微通道的至少一部分壁上沉积第11族金属或第11族 金属阳离子组分，

在沉积第11族金属或第11族金属阳离子组分之前、同时或之后， 在至少一部分相同壁上沉积一种或多种促进剂组分，和

若沉积第11族金属阳离子组分，则还原第11族金属阳离子组分 的至少一部分。

在另一实施方案中，本发明提供用于烯烃环氧化的方法，该方法 包括：

-通过如下步骤在微通道反应器的一个或多个工艺微通道内安装 环氧化催化剂：在所述工艺微通道的至少一部分壁上沉积第11族金属 或第11族金属阳离子组分，在沉积第11族金属或第11族金属阳离子 组分之前、同时或之后，在至少一部分相同壁上沉积一种或多种促进 剂组分，和若沉积第11族金属阳离子组分，则还原第11族金属阳离 子组分的至少一部分，和

-在一个或多个工艺微通道内安装的环氧化催化剂存在下，使含烯 烃和氧气的原料反应。