СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОПИЛЕНОКСИДА Российский патент 2008 года по МПК C07D301/12 C07D301/32 

Настоящее изобретение касается способа получения пропиленоксида, причем в рамках этого способа смесь, содержащую в основном пропиленоксид и, по меньшей мере, один растворитель, предпочтительно метанол, разделяют перегонкой. В рамках такого разделения вторичный пар (выпар) перегонной колонны, который содержит в основном пропиленоксид, сжимают, в результате чего получают газообразный, находящийся под определенным давлением вторичный пар. Согласно предпочтительной форме осуществления изобретения содержащуюся в сжатом вторичном паре энергию, по меньшей мере, частично повторно используют в способе отгонки, причем применяют ее, например, по меньшей мере, в одном испарителе перегонной колонны. Согласно другой предпочтительной форме осуществления настоящее изобретение касается других аспектов, которые позитивно влияют на энергобаланс всего способа.

Из многочисленных публикаций в области получения пропиленоксида лишь некоторые касаются интегрированных способов, при осуществлении которых накопленную на стадии перегонки энергию вторичного пара целенаправленно повторно используют на других стадиях способа. В особенности это касается способов, при которых пропиленоксид перегонкой выделяют из растворителя или следовых количеств растворителя.

WO 02/14298 А1 описывает способ непрерывного получения оксида олефина. В рамках стадии способа описывается, что теплота конденсации, полученная в верхней части колонны, может быть возвращена для некоторых или всех стадий перегонки способа. В упомянутой колонне смесь, содержащую растворитель, кислород и инертный газ, разделяют перегонкой. Особые способы повторного использования теплоты конденсации здесь не описаны.

В WO 00/07965 описан способ получения пропиленоксида, при котором из смеси через верхнюю часть перегонной колонны выделяют смесь из пропена, пропиленоксида и метанола, причем в частичном конденсаторе в верхней части колонны конденсируют необходимую для выделения в колонне флегму.

Если при получении пропиленоксида, исходя из пропена, в качестве растворителя используют, например, метанол, это является выгодным для стадии процесса, то есть для осуществления взаимодействия пропена и гидропероксида, такого как, например, перекись водорода, в особенности, если в качестве катализатора взаимодействия используют содержащий титан силикалитный катализатор типа TS-1. С другой стороны, очистка пропиленоксида затрудняется присутствием метанола.

При нормальном или повышенном давлении, которое, как правило, составляет от 1 до 5 бар, дистилляционное отделение пропиленоксида и метанола возможно осуществлять на основе медленной азеотропной перегонки лишь при одновременном использовании перегонной колонны, включающей огромное количество теоретических разделительных тарелок, а также при установлении очень высокого флегмового числа.

При работе в области низких давлений задачу разделения смеси выполнить легче, хотя низкое давление негативно сказывается на температуре конденсации, поскольку эта температура, которая в зависимости от давления, например, может составлять примерно 15°С, связана с установлением высокой холодопроизводительности конденсации. При осуществлении способа в промышленном масштабе именно это обуславливает непомерные затраты.

Положенная в основу данного изобретения задача состоит в разработке способа, который по сравнению с описанными в уровне техники способами получения пропиленоксида характеризуется значительно улучшенным энергобалансом.

Таким образом, настоящее изобретение касается способа получения пропиленоксида, который включает, по меньшей мере, стадии (iii) и (iv):

(iii) дистилляционное отделение пропиленоксида из смеси (G1), содержащей пропиленоксид и, по меньшей мере, один растворитель, при использовании перегонной колонны, при этом получают поток нижней части колонны и поток вторичного пара, содержащий в основном пропиленоксид;

(iv) сжатие потока вторичного пара согласно (iii) с помощью, по меньшей мере, одного компрессора до получения сжатого вторичного пара.

В качестве растворителя, который согласно (iii) содержится в смеси (G1), в основном используют любой растворитель, который применяют в рамках процесса получения пропиленоксида.

Особое предпочтение отдают таким растворителям, как

- вода;

- спирты, предпочтительно содержащие менее 6 атомов углерода, а также метанол, этанол, пропанолы, бутанолы, пентанолы;

- диолы или полиолы, предпочтительно содержащие менее 6 атомов углерода;

- простые эфиры, такие как, например, диэтиловый эфир, тетрагидрофуран, диоксан, 1,2-диэтоксиэтан, 2-метоксиэтанол;

- сложные эфиры, такие как, например, метилацетат или бутиролактон;

- амиды, такие как, например, диметилформамид, диметилацетамид, N-метилпирролидон;

- кетоны, такие как, например, ацетон;

- нитрилы, такие как, например, ацетонитрил;

- или смеси двух или более указанных соединений.

Особенно предпочтительно при осуществлении способа согласно изобретению используют смесь (G1), которая наряду с пропиленоксидом в качестве растворителя содержит метанол или воду или воду и метанол. Наиболее предпочтительно смесь (G1) в качестве растворителя содержит метанол.

Таким образом, настоящее изобретение касается описанного выше способа, который отличается тем, что, по меньшей мере, один растворитель является метанолом.

Содержание растворителя и особенно предпочтительно содержание метанола в выделенном согласно стадии (iii) из смеси (G1) пропиленоксиде составляет, как правило, не более 500 ч./млн, предпочтительно не более 200 ч./млн, еще более предпочтительно не более 100 ч./млн, особенно предпочтительно не более 50 ч./млн, наиболее предпочтительно не более 20 ч./млн, абсолютно предпочтительно не более 15 ч./млн, в особенности не более 10 ч./млн, в пересчете на общий вес отделенной пропиленоксидной фракции.

В качестве перегонной колонны в основном может быть использована любая колонна. В особенности предпочтение отдают перегонной колонне, которая выполнена в виде насадочной колонны, причем особое предпочтение отдают насадочной колонне с упорядоченной насадкой. Такая колонна проявляет высокую разделительную производительность на метр насадки, а также лишь незначительную потерю давления.

В то время как указанные выше упорядоченные насадки могут быть выполнены произвольно, предпочтение отдают таким насадкам, удельная поверхность которых составляет от 100 до 750 м²/м³. При этом могут быть использованы жестяные насадки, например, фирмы Montz (тип В1 100 - В1 500) или фирмы Sulzer ChemTech (тип Mellapak 125 - Mellapak 750) или тканевые насадки фирмы Montz (тип A3 500 - A3 750) или фирмы Sulzer ChemTech (тип ВХ или CY). Показатель м²/м³ относится к геометрической поверхности выполненного для насадки материала на кубометр насадки.

В то время как перегонку согласно (iii) в основном можно осуществлять в любых подходящих условиях, в рамках данного изобретения предпочтение отдают таким формам осуществления перегонки согласно (iii), при которых смесь (G1) разделяют в вакууме. Под понятием "перегонка в вакууме", как оно используется в рамках данного изобретения, подразумевают любую перегонку, которая может быть осуществлена при давлении менее 1,013 бар.

Таким образом, перегонку согласно (iii) в основном осуществляют при давлении менее 1,013 бар, предпочтительно не более 1 бар, особенно предпочтительно от 300 до 900 мбар, наиболее предпочтительно от 400 до 800 мбар и особенно предпочтительно от 450 до 750 мбар.

Поэтому настоящее изобретение касается также описанного выше способа, который отличается тем, что используемую для разделения перегонкой согласно (iii) перегонную колонну эксплуатируют, как правило, при давлении от 450 до 750 мбар.

Согласно стадии (iv) способа согласно изобретению полученный в верхней части перегонной колонны вторичный пар, состоящий в основном из пропиленоксида, сжимают.Такое сжатие можно осуществлять всеми общеизвестными подходящими методами. В особенности вторичный пар сжимают механическим или термическим способом, причем сжатие можно осуществлять в одном или нескольких устройствах. В соответствии с этим можно сжимать вторичный пар механическим способом, по меньшей мере, в одном компрессоре или сжимать вторичный пар термическим способом, по меньшей мере, в одном компрессоре или сжимать парогазовую смесь механическим путем сначала, по меньшей мере, в одном компрессоре, а затем сжимать его термически, по меньшей мере, в одном компрессоре или сжимать вторичный пар термически сначала, по меньшей мере, в одном компрессоре, а затем сжимать его механически, по меньшей мере, в одном компрессоре.

В качестве устройства для механического сжатия используют роторно-поршневой компрессор, винтовой компрессор, турбокомпрессор аксиальной или радиальной конструкции, мембранный компрессор или компрессор низкого давления. Для осуществления процесса сжатия согласно изобретению может быть использовано одно из этих устройств или комбинация из двух и более таких устройств, причем каждый из компрессоров может быть одноступенчатым или многоступенчатым.

В качестве устройства для термического сжатия используют пароструйный компрессор, оснащенный неподвижным или регулируемым реакционным соплом.

Особенно предпочтительно вторичный пар в рамках данного изобретения сжимают механическим способом, причем предпочтение отдают сжатию в одном единственном устройстве. Кроме того, предпочтение отдают использованию турбокомпрессора, а особое предпочтение - использованию одноступенчатого одновалкового компрессора.

Таким образом, настоящее изобретение касается описанного выше способа, который отличается тем, что сжатие вторичного пара осуществляют в турбокомпрессоре.

Согласно последующей предпочтительной форме осуществления способа согласно изобретению вторичный пар после выхода из компрессора находится под давлением от 1,5 до 5 бар, предпочтительно от 2 до 4 бар и особенно предпочтительно от 2,5 до 3,5 бар.

В общем путем сжатия вторичного пара его устанавливают на такую температуру, которая, по меньшей мере, на 1°С выше температуры испаряющейся среды в нижней части перегонной колонны. Предпочтительно путем сжатия вторичного пара его устанавливают на такую температуру, которая на 2-25°С, особенно предпочтительно на 5-20°С и наиболее предпочтительно на 8-20°С, выше температуры испаряющейся в перегонной колонне среды.

Таким образом, настоящее изобретение касается также описанного выше способа, который отличается тем, что вторичный пар согласно (iv) сжимают до давления от 2 до 5 бар, а сжатый вторичный пар имеет температуру на 8-20°С выше, чем температура испаряющейся согласно (iii) в перегонной колонне среды.

При осуществлении сжатия согласно изобретению удается достичь описанных выше выгодных диапазонов давления ниже 1,013 бар, предпочтительно от 450 до 750 мбар, без необходимости учитывать возможные убытки, причиненные низкой температурой конденсации и связанной с ней высокой холодопроизводительности.

В зависимости от состава притока и требуемой чистоты пропиленоксида относительно остаточной концентрации растворителя, предпочтительно метанола, мощность компрессора составляет от 3 до 9 МВт. Соответствующая производительность конденсация/холодопроизводительность при температуре от 12 до 20°С составляла бы от 15 до 25 МВт.

Энергия, дополнительно накопленная при сжатии вторичного потока, может быть предпочтительно подведена для осуществления, например, любого способа, причем предпочтение отдают повторному использованию энергии в способе согласно изобретению. Как правило, энергию можно полностью или частично подавать на каждую стадию способа. Особое предпочтение при этом отдают повторному использованию, по меньшей мере, части накопленной при сжатии парогазовой смеси энергии на стадии перегонки согласно (iii). Кроме того, особое предпочтение отдают способу, в котором накопленная при сжатии парогазовой смеси энергия приводит в действие, по меньшей мере, один испаритель перегонной колонны, например, по меньшей мере, один промежуточный испаритель или основной испаритель или, по меньшей мере, один промежуточный испаритель и основной испаритель. При осуществлении способа согласно изобретению таким интегрированным методом удается реализовать тепловой насос.

Согласно особенно предпочтительной форме осуществления данного изобретения сжатый газообразный вторичный пар сжижают, по меньшей мере, в одном конденсаторе, а теплоту конденсации, по меньшей мере, частично используют для приведения в действие, по меньшей мере, одного указанного выше испарителя. Особое предпочтение отдают приведению в действие основного испарителя перегонной колонны согласно (iii).

Таким образом, настоящее изобретение касается также описанного выше способа, который дополнительно включает стадию (v):

(v) конденсация полученного согласно (iv) вторичного пара при повторном использовании, по меньшей мере, части теплоты конденсации, по меньшей мере, в одном испарителе перегонной колонны, используемой согласно (iii).

При этом конденсацию согласно (v) можно осуществлять в выполненном любым образом испарителе. Примерами различных видов выполнения испарителя являются испаритель с естественной циркуляцией, испаритель с искусственной циркуляцией или испаритель с падающим слоем. Предпочтение в рамках изобретения отдают испарителям, выполненным в виде испарителя с естественной циркуляцией.

После выгрузки из, по меньшей мере, одного конденсатора согласно (v) температура охлажденного конденсата при осуществлении способа согласно изобретению составляет в основном от 40 до 75°С, предпочтительно от 45 до 70°С и особенно предпочтительно от 45 до 65°С.

В общем возможно также для приведения в действие испарителя использовать лишь полученную при конденсации сжатого вторичного пара энергию. Согласно предпочтительной форме осуществления способа согласно изобретению дополнительно предусматривают, по меньшей мере, еще один испаритель, предназначенный для улавливания перепадов энергии конденсации и испарения, а также функционирующий в качестве дополнительного или побочного испарителя.

Такой дополнительный испаритель может быть выполнен любой формы. Примерами различных видов выполнения дополнительного испарителя являются испаритель с естественной циркуляцией, испаритель с искусственной циркуляцией или испаритель с падающим слоем. Предпочтение в рамках изобретения отдают испарителям, выполненным в виде испарителя с естественной циркуляцией.

Согласно еще одной предпочтительной форме осуществления способа согласно изобретению, по меньшей мере, часть полученного согласно (v) конденсата далее охлаждают в, по меньшей мере, одном теплообменнике, при этом снова высвобождается энергия, которая может быть повторно использована в любом другом способе или предпочтительно в способе согласно изобретению.

Предпочтительно эту часть конденсата охлаждают в, по меньшей мере, одном теплообменнике до температуры от 10 до 30°С и особенно предпочтительно от 12 до 20°С.

В особенно предпочтительной форме выполнения изобретения охлажденный после выгрузки из этого, по меньшей мере, одного теплообменника конденсат повторно используют в качестве флегмы в эксплуатируемой согласно (iii) перегонной колонне.

Таким образом, настоящее изобретение касается также описанного выше способа, который дополнительно включает стадию (vi):

(vi) охлаждение, по меньшей мере, части полученного согласно (v) конденсата в, по меньшей мере, одном теплообменнике до температуры от 10 до 30°С и повторное использование части охлажденного конденсата в качестве флегмы в эксплуатируемой согласно (iii) перегонной колонне.

Необходимую для охлаждения конденсата в теплообменнике согласно (vi) холодопроизводительность получают согласно изобретению предпочтительно, по меньшей мере, одним частичным процессом выполнения способа согласно изобретению. Например, в теплообменнике согласно (vi) можно отводить холодопроизводительность от одного холодильного агента, который на последующих стадиях способа вновь возвращает себе утраченное количество холода. Кроме того, возможно также в теплообменнике передавать потребляемую холодопроизводительность непосредственно от вещества или смеси веществ, которая может существовать в любом агрегатном состоянии. Так, например, при осуществлении способа согласно изобретению сжатый поток подают в камеру теплообменника для снижения давления и, по меньшей мере, частично, предпочтительно полностью, испаряют и полученную при этом холодопроизводительность передают находящемуся в другой камере теплообменника конденсату. При этом предпочтение отдают такой форме осуществления способа, при которой таким сжатым потоком является пропеновый поток. Особенно предпочтительно под пропеновым потоком подразумевают сжатый пропеновый поток, который сначала, как описано выше, расширяют в теплообменнике, затем испаряют в теплообменнике и после этого используют на описанной ниже стадии (i) способа согласно изобретению.

Особенно предпочтительно сжатый пропеновый поток полностью испаряют в, по меньшей мере, одном используемом согласно (vi) испарителе.

Таким образом, настоящее изобретение касается также описанного выше способа, который отличается тем, что пропен, сжатый в, по меньшей мере, одном используемом согласно (vi) теплообменнике, при снижении давления (расширении) полностью испаряют.

Пропеновый поток, например, при температуре от 5 до 30°С, предпочтительно от 10 до 30°С, особенно предпочтительно от 15 до 30°С и наиболее предпочтительно от 20 до 30°С, сжимают до давления от 20 до 35 бар, после чего согласно изобретению на стадии (vi) снижают его давление (расширяют) до 4-10 бар, предпочтительно 5-9 бар и особенно предпочтительно до 5-8 бар, и путем подачи тепла полностью испаряют. При этом высвобождается примерно половина холода расширения пропена.

Снижение давления (расширение) сжатого потока согласно (vi) осуществляют в выполненном любым образом теплообменнике. Примерами различных видов выполнения теплообменника являются кожухотрубный теплообменник, спиральный теплообменник или пластинчатый теплообменник. Предпочтение в рамках изобретения отдают теплообменникам, выполненным в виде кожухотрубного теплообменника.

Полученный согласно (iii) поток нижней части колонны в соответствии с предпочтительной формой способа согласно изобретению может также быть использован с целью энергетически более интегрированного осуществления способа согласно изобретению.

Таким образом, количество теплоты, содержащееся в полученном согласно (iii) потоке нижней части колонны, по меньшей мере, частично используют для нагрева смеси (G1) до подачи ее в перегонную колонну согласно (iii). В особенности с этой целью предпочтительно используют теплообменник, выполненный в виде теплообменника с противотоком (пластинчатого теплообменника).

Таким образом, настоящее изобретение касается описанного выше способа, который отличается тем, что энергию, высвобожденную из полученного согласно (iii) потока нижней части колонны, по меньшей мере, частично используют для нагрева смеси (G1) перед ее разделением перегонкой согласно (iii).

Используемую согласно (iii) смесь (G1) получают, как правило, на любой стадии способа при получении пропиленоксида с условием, что получают именно описанную выше смесь (G1).

Особенно предпочтительно смесь (G1) получают при осуществлении способа, согласно которому пропен подвергают взаимодействию с гидропероксидом в метаноле в качестве растворителя в присутствии цеолитного катализатора.

В способе согласно изобретению для взаимодействия пропена используют, по меньшей мере, один гидропероксид. В рамках данного изобретения под понятием "гидропероксид" понимают соединение общей формулы . Подробная информация касательно получения гидропероксида и самих гидропероксидов, используемых в рамках способа согласно изобретению, изложена в DE-A 19835907, содержание которой включено в контекст данной заявки. Примерами используемых согласно изобретению гидропероксидов являются трет-бутилгидропероксид, этилбензолгидропероксид, трет-амилгидропероксид, куменгидропероксид, циклогексилгидропероксид, метилциклогексилгидропероксид, тетрагидронафталингидропероксид, изобутилбензолгидропероксид, этилнафталингидропероксид, надкислоты, такие как, например, надуксусная кислота, или перекись водорода. Кроме того, согласно изобретению могут быть использованы также смеси двух или более гидропероксидов. Предпочтительно в рамках данного изобретения в качестве гидропероксида используют перекись водорода, причем особое предпочтение отдают водному раствору перекиси водорода.

Относительно используемых в рамках данного изобретения цеолитных катализаторов не существует никаких особых ограничений.

Цеолитами являются известные кристаллические алюмосиликаты с упорядоченной канальной или сетчатой структурой, содержащие микропоры размером менее 0,9 нм. Кристаллическая решетка таких цеолитов состоит из SiO₄- и AlO₄-тетраэдров, соединенных общими кислородными мостиками. Обзор известных структур цеолитов можно найти, например, в публикации W.M.Meier, D.H.Olson und Ch.Baerlocher, "Atlas of Zeolithe Structure Types", Elsevier, 5. Auflage, Amsterdam 2001.

Кроме того, известны цеолиты, которые не содержат алюминия и в которых в силикатной решетке на месте Si (IV) частично находится титан Ti (IV). Такие титановые цеолиты, в особенности цеолиты с кристаллической структурой типа MFI, а также возможности их получения описаны, например, в ЕР-А 0311983 или ЕР-А 0405978. Кроме кремния и титана такие материалы могут содержать также дополнительные элементы, такие как, например, алюминий, цирконий, олово, железо, кобальт, никель, галлий, германий, бор или незначительные количества фтора. В цеолитных катализаторах титан может быть частично или полностью заменен ванадием, хромом или ниобием или смесью двух или более компонентов. Молярное соотношение титана и/или ванадия, циркония, хрома или ниобия и суммы кремния и титана, и/или ванадия, и/или циркония, и/или хрома, и/или ниобия, как правило, составляет от 0,01:1 до 0,1:1.

Титановые цеолиты, в особенности те, которые имеют кристаллическую структуру типа MFI, а также возможности их получения описаны, например, в WO 98/55228, ЕР-А 0311983 или ЕР-А 0405978, содержание которой включено в контекст данной заявки.

Титановые цеолиты с MFI-структурой известны тем, что они могут быть идентифицированы путем их рентгеновского структурного анализа, а также дополнительно путем определения полос скелетных колебаний в инфракрасном диапазоне (ИК) при примерно 960 см^-1 и, таким образом, отличаются от титанатов щелочных металлов или кристаллических и амфотерных TiO₂-фаз.

При этом в отдельном следует назвать цеолиты, содержащие титан, германий, теллур, ванадий, хром, ниобий, цирконий, пентазил-цеолитной структуры, в особенности типы с рентгенографическим отнесением к ABW-, ACO-, AEI-, AEL-, AEN-, AET-, AFG-, AFI-, AFN-, AFO-, AFR-, AFS-, AFT-, AFX-, AFY-, AHT-, ANA-, APC-, APD-, AST-, ATN-, ATO-, ATS-, ATT-, ATV-, AWO-, AWW-, BEA-, BIK-, BOG-, BPH-, BRE-, CAN-, CAS-, CFI-, CGF-, CGS-, СНА-, CHI-, CLO-, CON-, CZP-, DAC-, DDR-, DFO-, DFT-, DOH-, DON-, EAB-, EDI-, EMT-, EPI-, ERI-, ESV-, EUO-, FAU-, FER-, GIS-, GME-, GOO-, HEU-, IFR-, ISV-, ITE-, JBW-, KFI-, LAU-, LEV-, LIO-, LOS-, LOV-, LTA-, LTL-, LTN-, MAZ-, MEI-, MEL-, МЕР-, MER-, MFI-, MFS-, MON-, MOR-, MSO-, MTF-, MTN-, MTT-, MTW-, MWW-, NAT-, NES-, NON-, OFF-, OSI-, PAR-, PAU-, PHI-, RHO-, RON-, RSN-, RTE-, RTH-, RUT-, SAO-, SAT-, SBE-, SBS-, SBT-, SFF-, SGT-, SOD-, STF-, STI-, STT-, TER-, THO-, TON-, TSC-, VET-, VFI-, VNI-, VSV-, WIE-, WEN-, YUG-, ZON-структурам, а также смешанным структурам из двух или более указанных выше структур. Пригодными для использования в способе согласно изобретению являются содержащие титан цеолиты со структурой ITQ-4, SSZ-24, ТТМ-1, UTD-1, CIT-1 или CIT-5. Кроме того, следует назвать содержащие титан цеолиты со структурой ZSM-48 или ZSM-12.

Предпочтительно в рамках данного изобретения используют Ti-цеолиты со смешанной MFI-, MEL- или MFI/MEL-структурой. Кроме того, предпочтение отдают содержащим Ti цеолитным катализаторам, которые, как правило, называют "TS-1", "TS-2", "TS-3", а также титановым цеолитам с изоморфной по отношению к бета-цеолиту кристаллической решеткой. Особое предпочтение в рамках изобретения данного отдают цеолитному катализатору типа TS-1.

После взаимодействия пропена предпочтительно с перекисью водорода получают смесь (G0), из этой смеси (G0), содержащей пропиленоксид, непрореагировавший пропен и метанол, выделяет непрореагировавший пропен, предпочтительно путем перегонки.

Таким образом настоящее изобретение касается описанного выше способа, который дополнительно включает стадии (i) и (ii):

(i) взаимодействие пропена с перекисью водорода в присутствии содержащего титан силикалитного катализатора и метанола в качестве растворителя до получения смеси (G0), содержащей пропиленоксид, непрореагировавший пропен и метанол,

(ii) выделение непрореагировавшего пропена из смеси (G0) до получения смеси (G1), содержащей пропиленоксид и метанол.

Превращение пропена в присутствии метанола и содержащего титан силикалитного катализатора с помощью перекиси водорода можно осуществлять в один, два или более стадий, причем предпочтение отдают превращению в две стадии.

Двухступенчатое превращение происходит, например, таким образом:

(a) взаимодействие перекиси водорода с пропеном до получения смеси, содержащей пропиленоксид и непрореагировавшую перекись водорода;

(b) отделение непрореагировавшей перекиси водорода от полученной на стадии (а) смеси;

(c) взаимодействие отделенной на стадии (b) перекиси водорода с пропеном.

Таким образом, превращение пропена, как показано выше, осуществляют в две стадии (а) и (с), а стадия отделения (b) является промежуточной.

Отделение перекиси водорода на стадии (b) в рамках настоящего изобретения можно осуществлять всеми известными из уровня техники методами.

Предпочтительно отделение перекиси водорода осуществляют перегонкой. В зависимости от задач способа отделение можно осуществлять в одной или нескольких перегонных колоннах. Предпочтительно в рамках одного этапа выделения используют одну перегонную колонну.

Взаимодействие пропена и перекиси водорода в способе согласно изобретению осуществляют в пригодном для этого реакторе. В качестве исходных продуктов реакции взаимодействия используют пропен, перекись водорода и метанол. В рамках способа исходные продукты подают в реактор по отдельности или предпочтительно непосредственно перед подачей в реактор объединяют в один поток. При осуществлении способа согласно изобретению в реактор предпочтительно подают поток, состоящий из комбинации исходных продуктов. При этом предпочтение отдают потоку, в котором концентрация отдельных исходных продуктов потока выбрана такой, что поток является жидким и однофазным.

В другой предпочтительной форме осуществления изобретения взаимодействие на стадиях (а) и (с) проводят в двух отдельных реакторах.

В качестве реакторов могут быть использованы все возможные наиболее подходящие для осуществления таких реакций реакторы. При этом понятие "реактор" не ограничивается одним резервуаром. Напротив, в качестве реактора возможно использовать также каскад реакторов с мешалкой.

Предпочтительно в качестве реактора используют реактор с неподвижным катализатором. Как реактор с неподвижным слоем предпочтительно используют трубчатый реактор с неподвижным слоем, причем в, по меньшей мере, одном из реакторов возможен суспензионный режим эксплуатации.

В особенности при осуществлении взаимодействия на стадии (а) и (с) в двух отдельных реакторах в качестве реакторов используют изотермический трубчатый реактор с неподвижным катализатором и адиабатический реактор с неподвижным катализатором. Предпочтительно изотермический трубчатый реактор с неподвижным катализатором используют на стадии (а), а адиабатический реактор с неподвижным катализатором - на стадии (b).

В рамках предпочтительной формы осуществления способа согласно изобретению смесь (G1) содержит пропиленоксид в количестве от 5 до 15 вес.%, предпочтительно от 6 до 12 вес.% и особенно предпочтительно от 8 до 10,5 вес.%, а также метанол в количестве от 55 до 85 вес.%, предпочтительно от 60 до 80 вес.% и особенно предпочтительно от 65 до 75 вес.%.

Понятие "поток вторичного пара, содержащий в основном пропиленоксид", которое используют в рамках данной заявки относительно потока вторичного пара, полученного на стадии (iii), означает поток вторичного пара, содержание растворителя в котором составляет не более 500 ч./млн, предпочтительно не более 200 ч./млн, более предпочтительно не более 100 ч./млн, особенно предпочтительно не более 50 ч./млн, наиболее предпочтительно не более 20 ч./млн, абсолютно предпочтительно не более 15 ч./млн, в особенности не более 10 ч./млн, в пересчете на общий вес отделенной пропиленоксидной фракции.

В отличие от известного из уровня техники способа преимущество способа согласно изобретению состоит также в том, что он может быть осуществлен при более низких значениях флегмовых чисел. Согласно изобретению такие флегмовые числа составляют от 4 до 10. Предпочтительно флегмовые числа составляют приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10.

Приведенные ниже примеры подробнее поясняют настоящее изобретение.

Примеры

Сравнительный пример 1: обычное разделение при получении пропиленоксидной фракции с содержанием метанола 20 ч./млн

Согласно описанному в WO 00/07965 способу пропиленоксид получают из пропена путем взаимодействия с перекисью водорода в метаноле в качестве растворителя при использовании содержащего титан цеолитного катализатора типа TS-1. Из смеси указанного ниже состава, образовавшейся после отделения излишнего пропена, перегонкой отделяют пропиленоксид, так что полученная пропиленоксидная фракция содержит метанол в концентрации 20 ч./млн.

Состав подлежащей разделению смеси:

низкокипящие вещества:0,2 вес.%пропиленоксид:9,3 вес.%метанол:70 вес.%метоксипропанолы:0,5 вес.%вода:18 вес.%высококипящие вещества:2 вес.%

Отгонку осуществляют при давлении 1,5 бар, так что вторичный пар может быть конденсирован в конденсаторе доступной речной водой при температуре приблизительно 42°С. Концентрация метанола в потоке пропиленоксида составляет 20 ч./млн. Оптимально разделение осуществляют при флегмовом числе 18 при расходе энергии 2650 кВт·ч/т (пропиленоксидная фракция).

Сравнительный пример 2: обычное разделение при получении пропиленоксидной фракции с содержанием метанола 10 ч./млн

Согласно указанному в WO 00/07965 способе пропиленоксид из пропена получают путем взаимодействия с перекисью водорода в метаноле в качестве растворителя при использовании содержащего титан цеолитного катализатора типа TS-1. Из смеси указанного ниже состава, образовавшейся после выделения излишнего пропена, перегонкой выделяют пропиленоксид, так что полученная пропиленоксидная фракция содержит метанол в концентрации 10 ч./млн.

Состав подлежащей разделению смеси:

низкокипящие вещества:0,2 вес.%пропиленоксид:9,3 вес.%метанол:70 вес.%метоксипропанолы:0,5 вес.%вода:18 вес.%высококипящие вещества:2 вес.%

Отгонку осуществляют при давлении 1,5 бар, так что вторичный пар может быть конденсирован в конденсаторе доступной речной водой при температуре приблизительно 42°С. Концентрация метанола в потоке пропиленоксида составляет 10 ч./млн. Оптимально разделение осуществляют при флегмовом числе 23 при расходе энергии 3280 кВт·ч/т (пропиленоксидная фракция).

Пример 1: разделение согласно изобретению при получении пропиленоксидной фракции с содержанием метанола 20 ч./млн

Согласно указанному в WO 00/07965 способе пропиленоксид из пропена получают путем взаимодействия с перекисью водорода в метаноле в качестве растворителя при использовании содержащего титан цеолитного катализатора типа TS-1. Из смеси указанного ниже состава, образовавшейся после выделения излишнего пропена, перегонкой выделяют пропиленоксид, так что полученная пропиленоксидная фракция содержит метанол в концентрации 20 ч./млн.

Состав подлежащей разделению смеси:

низкокипящие вещества:0,2 вес.%пропиленоксид:9,3 вес.%метанол:70 вес.%метоксипропанолы:0,5 вес.%вода:18 вес.%высококипящие вещества:2 вес.%

Отгонку осуществляют при давлении 500 мбар при использовании компрессора вторичного пара, а также сжатого вторичного пара для приведения в действие испарителя с естественной циркуляцией колонны. Вторичный пар с помощью турбокомпрессора (одноступенчатый волновой компрессор с рабочими колесами 2×4) сжимают до давления 2,8 бар, причем в сжатом вторичном паре устанавливают температуру 68°С. Потребность компрессора в электрической энергии составляет приблизительно 6 МВт. Температура циркуляционного компрессора колонны составляет приблизительно 54°С.

При таком разделении (концентрация метанола в потоке пропиленоксида составляет 20 ч./млн) флегмовое число составляет приблизительно 8. При этом наряду с термоконденсацией эксплуатация компрессора требует дополнительных затрат энергии приблизительно 180 кВт·ч/т (пропиленоксидная фракция).

Пример 2: разделение согласно изобретению при получении пропиленоксидной фракции с содержанием метанола 10 ч./млн

Согласно приведенному в WO 00/07965 способу пропиленоксид из пропена получают путем взаимодействия с перекисью водорода в метаноле в качестве растворителя при использовании содержащего титан цеолитного катализатора типа TS-1. Из смеси указанного ниже состава, образовавшейся после выделения излишнего пропена, перегонкой выделяют пропиленоксид, так что полученная пропиленоксидная фракция содержит метанол в концентрации 10 ч./млн.

Состав подлежащей разделению смеси:

низкокипящие вещества:0,2 вес.%пропиленоксид:9,3 вес.%метанол:70 вес.%метоксипропанолы:0,5 вес.%вода:18 вес.%высококипящие вещества:2 вес.%

Отгонку осуществляют при давлении 500 мбар при использовании компрессора вторичного пара, а также сжатого вторичного пара для приведения в действие испарителя с естественной циркуляцией колонны. Вторичный пар с помощью турбокомпрессора (одноступенчатый волновой компрессор с рабочими колесами 2×4) сжимают до давления 2,8 бар, причем в сжатом вторичном паре устанавливают температуру 68°С. Потребность компрессора в электрической энергии составляет приблизительно 8 МВт. Температура циркуляционного компрессора колонны составляет приблизительно 54°С.

При таком разделении (концентрация метанола в потоке пропиленоксида составляет 10 ч./млн) флегмовое число составляет приблизительно 9. При этом наряду с термоконденсацией эксплуатация компрессора требует дополнительных затрат энергии приблизительно 200 кВт·ч/т (пропиленоксидная фракция).

Изобретение относится к способу получения пропиленоксида. Предложенный способ включает следующие стадии: (i) взаимодействие пропена и перекиси водорода в присутствии цеолитного катализатора и, по меньшей мере, одного растворителя до получения смеси (G₀), содержащей пропиленоксид, непрореагировавший пропен и растворитель; (ii) выделение пропена из смеси (G₀) до получения смеси (G1), содержащей пропиленоксид и, по меньшей мере, один растворитель; (iii) отделение перегонкой при давлении менее 1,013 бар пропиленоксида из смеси (G1) при использовании перегонной колонны, при этом получают поток нижней части колонны и поток вторичного пара, содержащий в основном пропиленоксид; (iv) сжатие потока вторичного пара, полученного на стадии (iii), с помощью, по меньшей мере, одного компрессора до получения сжатого вторичного потока; (v) конденсацию полученного на стадии (iv) потока вторичного пара при повторном использовании, по меньшей мере, части теплоты конденсации. Дополнительно способ может включать стадию (vi) охлаждения полученного на стадии (v) конденсата с повторным использованием части охлажденного конденсата в качестве флегмы в используемой на стадии (iii) перегонной колонне. Технический результат - значительное улучшение энергобаланса по сравнению с описанными в уровне техники способами получения пропиленоксида. 8 з.п. ф-лы.

1. Способ получения пропиленоксида, который включает

(i) взаимодействие пропена и перекиси водорода в присутствии цеолитного катализатора и, по меньшей мере, одного растворителя до получения смеси (G₀), содержащей пропиленоксид, непрореагировавший пропен и растворитель;

(ii) выделение непрореагировавшего пропена из смеси (G₀) до получения смеси (G1), содержащей пропиленоксид и, по меньшей мере, один растворитель;

(iii) отделение перегонкой при давлении менее 1,013 бар пропиленоксида из смеси (G1) при использовании перегонной колонны, при этом получают поток нижней части колонны и поток вторичного пара, содержащий в основном пропиленоксид;

(iv) сжатие потока вторичного пара, полученного на стадии (iii), с помощью, по меньшей мере, одного компрессора до получения сжатого вторичного потока;

(v) конденсацию полученного на стадии (iv) потока вторичного пара при повторном использовании, по меньшей мере, части теплоты конденсации.