[发明专利]制备氧化烯的方法

说明书

发明领域

本发明属石油化学领域并涉及使用结构化微型反应器制备氧化乙烯或 氧化丙烯的改良方法。

现有技术

诸如氧化乙烯和氧化丙烯之类的氧化烯，属于最重要的石油基工业化 学品。氧化乙烯(EO)特别是用于制造乙二醇的原料，其作为防冻剂例如 加入航空汽油中。由于氧化乙烯和氧化丙烯另外也和所有具有酸性氢原子 的各类物质发生反应而消耗掉。所以它们适于例如加成到醇或胺中，形成 聚亚烷基二醇链，使这些物质具有亲水性质。这类化合物的主要出售品 (Auslass)是非离子型表面活剂，其特别用于洗涤剂和化妆品。氧化乙烯或氧 化丙烯与氨反应产生链烷醇酰胺，它与二氧化碳反应制得碳酸亚乙酯或碳 酸亚丙酯，其同样是工业化学中有用的中间产品。

现今，氧化乙烯和氧化丙烯几乎只通过相应的烯烃在银催化剂上直接 氧化来制备：

例如对氧化乙烯而言，反应放热量为120kj/mol，并且与乙烯的完全燃烧成 二氧化碳相竞争，完全燃烧具有大于1300kj/mol的强烈得多的放热量。工 业制造氧化乙烯通常例如在管束式反应器中进行，其可包含至多达1000个 单管，并从外部用液态热载体如四氢化萘予以冷却，以便即使在递进的完 全氧化情况下，也能保持230-270℃的氧化温度。催化剂，例如15重量％ 的银/Al₂O₃在管中作为填料。通常优选用氧进行氧化。然而，人们把乙烯转 化率限制在约10-15％，因为只有这样才能使选择性最高达75-80％。约四分 之一的昂贵的原料也就这样烧成二氧化碳。此外，终产品中通常有至多2.5 体积％的水和至多10体积％的二氧化碳，在进一步利用前其必须以高技术 复杂度予以分离。在制备氧化丙烯时存在类似的问题。

由Ind.Eng.Chem.Res41，701-719(2002)上Schuth等人的论文中已知用 微型反应器将乙烯经银催化而氧化成氧化乙烯。这里作为氧化剂使用纯氧。 由德国专利说明书DE10257239B3(ACA)知道一种方法，其中烯烃例如也 为乙烯，在光敏感剂存在下进行氧化，其中反应是以许多相互平行伸展的 微型降膜反应器中进行。作为氧化剂这里也使用氧。国际专利申请WO 01/083466A1(Merck)中提出一种官能化烯烃的环氧化方法，其中，反应同样 在微型反应器中进行，但其在温和条件下在液相中进行。而且反应不用催 化剂进行。由日本专利申请JP2004-285001A2(Sumitomo)已知一种用于制备 药物活性成分的类似方法，其中提出将不饱和原料如3-二甲基-2-(2-甲基-1- 丙烯)-环丙烷-羧酸甲酯在液相中与臭氧反应，其中反应可在微型反应器中 进行，但乙烯或丙烯的氧化在这里没有提及。

因此，本发明的目的是提供一种用于工业生产氧化乙烯或氧化丙烯的 方法，它没有现有技术中所述的缺点，并特别以高转化率提供改善的选择 性以及改善的时空收率，并尽可能抑制原料的不希望的完全氧化作用。

发明的描述

本发明的主题是通过乙烯和/或丙烯与氧化剂接触(inkontaktbringen)来 制备氧化乙烯和/或氧化丙烯的方法，其特征在于：

(i)在一种微型反应系统(μ-反应器)中进行反应，及

(ii)作为氧化剂使用过氧化物。

现已意外发现，不仅乙烯而且丙烯以及这两种气体的混合物可以不虑 及爆炸极限而与氧化剂如臭氧或过氧化氢进行反应。特别是在使用臭氧时， 可用工业上可能的最大浓度进行操作，通过本发明方法不仅改善了选择性 而且也改善了时空收率。这使目标产物的制备基本上是经济的，同时大大 避免了完全氧化作用，这不仅节省了原料，而且反应产物基本上没有付产 品。因此，在其它情况下强制的且工艺上复杂的干燥和CO₂分离也可免除。 同时该方法允许进行氧的循环。最后，另一个优点是不用催化剂就能进行 反应。

结构化的反应器及微型反应系统