[发明专利]预处理过的环氧化催化剂以及使用所述催化剂生产烯烃的方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及用于化学反应的催化剂。更具体来说，本发明涉及预处理过的催化剂，其用于反应、例如通过将烯烃与过氧化物化合物在所述预处理过的催化剂存在下进行反应以生产环氧乙烷的方法中。更具体来说，本发明涉及例如使用所述预处理过的催化剂例如预处理过的钛硅分子筛催化剂将烯丙基氯环氧化成环氧氯丙烷的方法。

背景和相关技术描述

使用钛硅分子筛催化剂和过氧化氢(H₂O₂)将烯丙基氯环氧化成环氧氯丙烷的反应是众所周知的方法，其公开在例如美国专利号No.7,323,578中。到目前为止，用于将烯丙基氯环氧化成环氧氯丙烷的已知方法尚未被商业化。

此外，众所周知，为了获得高活性，甲醇是使用钛硅分子筛催化剂将烯丙基氯环氧化成环氧氯丙烷的方法的所需反应组分；并且典型情况下，在这样的已知方法中甲醇以大量过量(过量50-90wt.％)使用，以确保反应混合物保持为单一液相。然而，大量过量甲醇的使用导致从甲醇与水的反应形成副产物，其通过甲醇增溶，与环氧氯丙烷一起溶解在有机相中。在商业化规模上，这些大量的甲醇还导致对预计的纯化所需的大型塔和高能量消耗的预算。

此外，在已知方法中存在低的烯烃选择性和分离困难的问题；然而，这样的问题可以通过降低甲醇浓度或从方法中完全除去甲醇来解决。在许多烯烃的环氧化中，在已知方法中降低或消除甲醇浓度仍然产生具有两种液相的反应体系，这导致较低的环氧化物产率、H₂O₂对环氧氯丙烷的较低的选择性和/或较长的反应时间。

中国专利申请号CN 200710039080.1描述了在不存在任何溶剂、包括甲醇的情况下，使用钛硅分子筛和H₂O₂将烯丙基氯环氧化成环氧氯丙烷的反应条件。CN 200710039080.1的教导包括烯丙基氯与H₂O₂的摩尔比为1-100∶1，H₂O₂与催化剂的重量比为0.2-200，反应温度为25-100℃，压力为0.1-0.2MPa，反应时间为0.1-48小时。所使用的催化剂是钛硅分子筛，并且SiO₂/TiO₂比率为10-200。CN 200710039080.1中描述的实施例具有高于95％的H₂O₂转化率和高于92％的H₂O₂对环氧氯丙烷的选择性。然而，在CN 200710039080.1中给出的条件下使用可商购的钛硅分子筛催化剂导致H₂O₂对环氧氯丙烷的选择性低至81％。CN 200710039080.1提到它的“减溶剂体系”简化了产物分离和纯化并降低其中的能量消耗，但是CN 200710039080.1没有提供使用它的方法降低能量的任何示例或证据。

发明概述

本发明涉及一种具有MFI结构的改性的钛硅分子筛-1(TS-1)催化剂以及用于制造这样的改性催化剂的方法。

在一个实施方案中，本发明包括改性的TS-1催化剂，其包含在使用所述催化剂之前已用甲醇进行处理的TS-1催化剂。任选地，在使用这样的改性催化剂之前，可以对所述催化剂进一步进行过滤和/或空气干燥。本发明的TS-1催化剂在所述催化剂用于化学反应之前进行改性，通过用甲醇进行预处理产生TS-1的活化。在反应组合物中不需要使用额外溶剂，这促进两种液相的形成。

通过用甲醇对TS-1催化剂进行预处理，然后任选对所述催化剂进行过滤，然后任选对所述催化剂进行空气干燥，可以获得预处理过的活化的催化剂。这种活化的TS-1可用于环氧化反应中，不需向反应混合物添加甲醇。本发明的活化的TS-1催化剂与在使用未改性催化剂的反应期间使用大量过量甲醇的已知TS-1催化剂相比，具有等同的催化活性。利用本发明的预处理过的催化剂，通过消除在反应期间对额外甲醇的需要，使由溶剂分解引起的环氧氯丙烷的损失显著地最小化。本发明还解决了从在50wt％或以上的甲醇存在下进行的反应中分离环氧化物所需的昂贵分离装置的问题。

在其他实施方案中，本发明的预处理过的催化剂也可用于环氧化其他烯烃，或氧化脂族或芳香族烃类。