[发明专利]在利用高效催化剂制造环氧烷的工艺中保持环氧烷生产参数值的方法

说明书

技术领域

本公开总的来说涉及制造环氧烷的工艺，更具体来说，涉及在使用高效催化剂的环氧烷生产工艺中降低或保持环氧烷生产参数(即与环氧烷生产程度有关的变量)值的方法。

背景技术

已知通过在氧的存在下使用银基催化剂对烯烃进行催化环氧化来生产环氧烷。在这样的工艺中使用的常规银基催化剂通常提供相对较低的效率或“选择性”(即反应的烯烃转化成期望的环氧烷的百分率较低)。在某些示例性工艺中，当在乙烯的环氧化中使用常规催化剂时，转化成环氧乙烷的理论最高效率，用转化的乙烯分数表示，达不到高于6/7或85.7％的极限的值。因此，基于下面反应方程的化学计量，该极限长期被认为是该反应的理论最高效率：

7C₂H₄+6O₂→6C₂H₄O+2CO₂+2H₂O

参考文献：Kirk-Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology，第四版第9卷,1994,第926页。

某些现代的“高效”或“高选择性”银基催化剂对环氧烷生产具有高选择性。例如，当在乙烯的环氧化中使用某些现代催化剂时，转化成环氧乙烷的理论最高效率能够达到超过所指称的6/7或85.7％的极限的值，例如88％或89％或更高。当在本文中使用时，术语“高效催化剂”和“高选择性催化剂”是指能够以高于85.7％的效率从相应烯烃和氧生产环氧烷的催化剂。在某些条件下，取决于工艺变量、催化剂龄等，观察到的高效催化剂实际效率可能降到低于85.7％。然而，如果催化剂能够实现至少85.7％的效率，它就被认为是高效催化剂。这样的高效催化剂可能包含银、铼、至少一种其它金属和任选的铼共同助催化剂(co-promoter)作为其活性组分，其公开在EP0352850B1和随后的几篇专利公开中。“助催化剂”，有时被称为“抑制剂”或“调节剂”，是指通过提高期望的环氧烷形成的速率和/或相对于期望的环氧烷的形成，抑制烯烃或环氧烷向二氧化碳和水的不期望的氧化，来提高催化剂性能的材料。当在本文中使用时，术语“共同助催化剂”是指当与助催化剂组合时提高所述助催化剂的助催化效果的材料。此外，助催化剂也可以被称为“掺杂物”(dopant)。在提供高效率的那些助催化剂情况下，可以使用术语“高效掺杂物”或“高选择性掺杂物”。

“助催化剂”可以是在催化剂制备期间被引入到催化剂的材料(固相助催化剂)。此外，“助催化剂”也可以是引入到环氧化反应器进料中的气态材料(气相助催化剂)。在一个实例中，可以向环氧化反应器进料中连续添加有机卤化物气相助催化剂，以提高催化剂效率。对于银基乙烯环氧化催化剂来说，在任何商业化工艺中通常都需要固相和气相助催化剂两者。

常规催化剂相对于进料中的气相助催化剂浓度具有相对平坦的效率曲线，即在宽的助催化剂浓度范围内效率几乎不变(即随着进料中气相助催化剂浓度的变化，效率的变化小于0.1％/ppm)，并且在催化剂的长期运行期间，这种恒定性基本上不随着反应器温度的变化而改变(即随着反应器温度的变化，效率的变化小于0.1％/℃)。然而，常规催化剂相对于进料中气相助催化剂的浓度具有几乎线性的活性降低曲线，即随着进料中气相助催化剂浓度的增加必须提高温度，否则环氧烷生产速率将降低。

相反，随着气相助催化剂浓度远离提供最高效率的值，高效催化剂倾向于表现出相对陡的效率随气相助催化剂浓度变化的曲线(即当远离效率最大化浓度运行时，随着气相助催化剂浓度的变化，效率的变化为至少0.2％/ppm)。因此，助催化剂浓度的小的变化能够引起显著的效率变化，并且对于给定的反应温度和催化剂龄以及其它条件例如进料气体组成来说，效率在气相助催化剂的某浓度(或进料速率)处表现出明显的最大值，即最佳值。此外，效率曲线和最佳气相助催化剂浓度倾向于与反应温度强烈相关，因此如果改变反应温度以例如补偿催化剂活性的降低，两者将受到显著影响(即对于所选温度来说，当远离效率最大化助催化剂浓度运行时，随着反应器温度的变化，效率的变化可以为至少0.1％/℃)。另外，随着进料中气相助催化剂浓度的提高，高效催化剂表现出显著的活性增加，即随着进料中气相助催化剂浓度的提高，必须降低温度，否则生产速率将提高。