СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА Российский патент 2010 года по МПК C01B15/29 

Изобретение относится к способу получения пероксида водорода взаимодействием водорода и кислорода в присутствии катализатора на основе благородного металла в жидкой реакционной среде и в присутствии алкилового эфира серной кислоты, а также к получаемым этим способом растворам пероксида водорода в метаноле и к их применению для эпоксидирования олефинов.

Известны способы получения пероксида водорода прямым синтезом из содержащих водород и кислород газовых смесей, заключающиеся в том, что газовую смесь подвергают химическому превращению в присутствии жидкой водной, водно-органической или органической среды на катализаторе на основе благородного металла. Получаемые таким прямым синтезом растворы пероксида водорода могут использоваться в качестве окислителей при каталитическом окислении органических соединений.

При прямом синтезе пероксида водорода приходится сталкиваться с проблемой нежелательной активности используемых при каталитическом разложении пероксида водорода на воду и кислород катализаторов на основе благородных металлов. Такую нежелательную активность катализатора можно подавить за счет добавления к жидкой реакционной среде сильной кислоты и соответствующего галогенида в достаточной для этого концентрации. Однако в результате необходимого для достижения высокой степени селективности в отношении пероксида водорода добавления кислоты и галогенида резко возрастает коррозионная агрессивность жидкой реакционной среды и соответственно ее коррозионное воздействие на металлические конструкционные материалы, прежде всего на высококачественную сталь. Помимо этого присутствие именно кислоты в растворе пероксида водорода при его использовании в качестве окислителя для каталитического окисления органических соединений приводит к возникновению нежелательных побочных и вторичных (промежуточных) реакций.

Один из путей решения указанной проблемы состоит в использовании катализаторов на содержащих группы сильных кислот носителях, таких как оксиды металлов, образованные с сильными и очень сильными кислотами и известные из ЕР 504741, активированный уголь с сульфокислотными группами, известный из ЕР 978316, или ионообменные смолы с кислотными группами, известные из ЕР 1344747. Однако практический недостаток катализаторов на основе благородных металлов на носителях, содержащих группы сильных кислот, состоит в том, что при получении пероксида водорода подобный катализатор быстро утрачивает преобладающую часть своей каталитической активности.

Учитывая сказанное выше, в данной области продолжает сохраняться потребность в усовершенствованных способах прямого синтеза пероксида водорода, которые обеспечивали бы высокую степень селективности касательно образования пероксида водорода при сохранении высокой активности катализатора даже без добавления в реакционную смесь кислоты или при ее добавлении в реакционную смесь лишь в малых концентрациях.

При создании изобретения неожиданно было установлено, что при прямом синтезе пероксида водорода на катализаторе на основе благородного металла в присутствии алкилового эфира серной кислоты удается повысить активность и селективность катализатора при образовании пероксида водорода без утраты катализатором при этом своей активности. В присутствии алкилового эфира серной кислоты удается добиться высокой селективности касательно образования пероксида водорода и при использовании кислоты в меньших количествах или же вовсе без ее добавления.

В соответствии с вышеизложенным объектом настоящего изобретения является способ получения пероксида водорода взаимодействием водорода и кислорода в присутствии катализатора на основе благородного металла в жидкой реакционной среде, отличающийся тем, что указанное взаимодействие проводят в присутствии алкилового эфира серной кислоты.

Объектом изобретения является, кроме того, получаемый предлагаемым в нем способом раствор пероксида водорода, содержащий пероксид водорода в количестве от 2 до 15 мас.%, воду в количестве от 0,5 до 20 мас.%, метанол в количестве от 60 до 95 мас.%, бромид в концентрации от 10^-6 до 10^-2 мол/л и диметилсульфат и/или монометил сульфат в концентрации от 10^-6 до 0,1 мол/л.

Объектом изобретения является далее способ получения эпоксидов взаимодействием соответствующего олефина с пероксидом водорода в присутствии титансодержащего цеолита в качестве катализатора с использованием при этом предлагаемого в изобретении раствора пероксида водорода.

При получении пероксида водорода предлагаемым в изобретении способом водород и кислород подвергают взаимодействию между собой в присутствии катализатора на основе благородного металла в жидкой реакционной среде, содержащей алкиловый эфир серной кислоты (алкилсульфат). Под алкиловыми эфирами серной кислоты согласно изобретению подразумеваются продукты этерификации серной кислоты алифатическим спиртом. При получении пероксида водорода предлагаемым в изобретении способом могут использоваться диалкиловые эфиры серной кислоты (диалкилсульфаты) и моноалкиловые эфиры серной кислоты (моноалкилсульфаты), которые могут использоваться также в виде их солей с щелочными металлами или аммониевых солей. Предпочтительно использовать алкиловые эфиры серной кислоты, алкильный остаток которых выбран из группы, включающей метил, этил, н-пропил и н-бутил. Особенно предпочтительны алкиловые эфиры серной кислоты с метилом в качестве алкильного остатка. Для получения пероксида водорода предлагаемым в изобретении способом пригодны прежде всего диметилсульфат, диэтилсульфат, монометилсульфат, метилсульфат аммония, метилсульфат натрия и метилсульфат калия.

Количество алкилового эфира серной кислоты в жидкой реакционной среде, которое выбирают в зависимости от наличия в ней других компонентов с таким расчетом, чтобы обеспечить достаточную активность и селективность катализатора, предпочтительно должно составлять от 10^-6 до 0,1 мол/л, особенно предпочтительно от 0,001 до 0,1 мол/л. При использовании алкилового эфира серной кислоты в концентрации, меньшей указанных нижних предпочтительных пределов, в реакционную среду для достижения достаточной селективности катализатора обычно требуется добавлять сильную кислоту, тогда как в присутствии алкилового эфира серной кислоты, концентрация которого в реакционной среде лежит в указанных предпочтительных пределах, процесс можно проводить и без добавления сильной кислоты.

Жидкая реакционная среда может представлять собой водную, водно-органическую или органическую среду. При использовании водно-органической или органической реакционной среды в качестве ее органического компонента предпочтительно применять спиртовой растворитель, наиболее предпочтительно первичные спирты. Подобный растворитель предпочтительно выбирать из группы, включающей метанол, этанол, н-пропанол и н-бутанол, особенно предпочтителен из которых метанол. С учетом использования раствора пероксида водорода в качестве окислителя для окисления органических соединений содержание воды в реакционной среде целесообразно поддерживать на минимально низком уровне. Содержание воды в реакционной среде целесообразно ограничивать максимальной величиной в 20 мас.%, предпочтительно 10 мас.%. Особенно предпочтительно использовать в качестве растворителя метанол с содержанием воды от 2 до 10 мас.%.

В предпочтительном варианте используемая при прямом синтезе пероксида водорода жидкая реакционная среда содержит также галогенид, растворенный в ней в количестве, достаточном для подавления разложения пероксида водорода на катализаторе на основе благородного металла при проведении прямого синтеза. В качестве галогенидов в этом случае используют бромид и/или иодид, предпочтительно бромид. Жидкая реакционная среда предпочтительно должна содержать галогенид в концентрации от 10^-6 до 10^-2 мол/л, предпочтительно от 10^-5 до 10^-3 мол/л, особенно предпочтительно от 10^-5 до 5·10^-4 мол/л. Превышение указанных пределов концентрации галогенида может отрицательно сказаться на стабильности полученного раствора пероксида водорода, тогда как при концентрации галогенида ниже указанных пределов обычно уже не удается достичь достаточной степени селективности в отношении пероксида водорода. С учетом дальнейшего использования полученного раствора пероксида водорода галогенид предпочтительно использовать в концентрации ближе к нижнему пределу указанных выше интервалов. Галогенид можно добавлять в реакционную среду в виде соответствующей соли с щелочным либо щелочноземельным металлом, предпочтительно в виде NaBr или NaI. Равным образом галогенид можно добавлять в реакционную среду и в виде галогеноводородной кислоты, например, в виде НВr или HI.

Используемая при прямом синтезе пероксида водорода жидкая реакционная среда при необходимости дополнительно может содержать также сильную кислоту. Под сильными кислотами согласно изобретению при этом подразумеваются кислоты с рК_а-значением менее 3, предпочтительно менее 2. К пригодным для применения при осуществлении предлагаемого в изобретении способа кислотам относятся прежде всего минеральные кислоты, такие как серная кислота, фосфорная кислота и азотная кислота. Равным образом при осуществлении предлагаемого в изобретении способа можно также использовать растворимые в реакционной среде сульфокислоты и фосфоновые кислоты. Концентрация соответствующей кислоты в органической или водно-органической жидкой среде предпочтительно должна составлять от 0,0001 до 0,5 мол/л, особенно предпочтительно от 0,001 до 0,1 мол/л. При превышении указанных предпочтительных пределов концентрации кислоты в жидкой фазе она также может начать вызывать нежелательную коррозию, тогда как при концентрации кислоты в жидкой фазе ниже указанных предпочтительных пределов и при низкой концентрации в ней алкилового эфира серной кислоты не исключена возможность снижения селективности катализатора в отношении пероксида водорода. С учетом дальнейшего использования полученного раствора пероксида водорода кислоту предпочтительно использовать в концентрации ближе к нижнему пределу указанных выше интервалов значений.

Реакцию между водородом и кислородом предпочтительно проводить в содержащей их газовой смеси, состав которой выбирают с учетом обеспечения ее взрывобезопасности. Предпочтительно использовать газовую смесь, которая и с учетом устанавливающегося парциального давления растворителя надежно остается вне границ взрывоопасной области. В состав газовой смеси наряду с водородом и кислородом целесообразно включать также один или несколько инертных газов, предпочтительно азот. Содержание водорода в газовой смеси ограничивают максимум 6 об.%, предпочтительно максимум 5 об.%. Содержание водорода в газовой смеси прежде всего должно составлять от 3 до 5 об.%. Содержание кислорода в газовой смеси может равняться стехиометрическому количеству или превышать его и в предпочтительном варианте составляет от 10 до 50 об.%, прежде всего от 15 до 40 об.%. Водород и кислород предпочтительно подавать в реактор раздельно. Кислород при этом можно подавать как в чистом виде, так и в составе воздуха либо в составе воздуха, обогащенного кислородом. При проведении реакции в непрерывном режиме получаемый на выходе из реактора остаточный газ можно полностью или частично вновь направлять в реактор с целью снизить затраты на рекуперацию непрореагировавшего водорода.

При получении пероксида водорода предлагаемым в изобретении способом можно использовать все известные из уровня техники по их применению в этих целях содержащие один или несколько благородных металлов катализаторы. Наиболее предпочтительно при этом использовать катализаторы, известные из ЕР-А 1038833, со с.3, строка 10, до с.4, строка 14, из US 6168775, со строки 65 в колонке 5 до строки 64 в колонке 6, и из WO 2005/009611, со с.34, строка 19, до с.42, строка 20.

Каталитически активный компонент катализатора содержит один или несколько благородных металлов в чистом виде либо в виде сплавов. К предпочтительным благородным металлам относятся металлы платиновой группы, прежде всего палладий, а также золото. Дополнительно могут присутствовать элементы из группы, включающей Rh, Ru, Ir, Сu и Ag. Особенно предпочтительные катализаторы содержат в качестве каталитически активных металлов по меньшей мере 80 мас.% палладия и от 0 до 20 мас.% платины, а также от 0 до 20 мас.% золота и от 0 до 5 мас.% серебра в легированной либо в нелегированной форме.

Катализаторы можно использовать как без носителя, так и на носителе, но предпочтительно использовать нанесенные катализаторы. Каталитически активный(е) благородный(е) металл(ы) может(гут) находиться на поверхности соответствующего носителя и/или может(гут) быть равномерно распределен(ы) в виде частиц в объеме насыпного слоя инертного носителя.

Под носителями подразумеваются представленные в виде частиц (в дисперсной форме) материалы, такие как порошки, экструдаты, грануляты или иные сформованные из порошкового материала изделия. Предпочтительно использовать оксидные или силикатные носители, прежде всего оксид алюминия, кремниевую кислоту, диоксид титана, диоксид циркония и цеолиты. В другом варианте можно также использовать носители на основе углерода, например активированный уголь.

Каталитически активный компонент, представленный в высокодисперсном виде, можно смешивать с порошкообразным носителем, а полученную смесь затем можно пластифицировать и формовать из нее формованные изделия, которые можно отверждать путем прокаливания. Другая возможность состоит в пропитке уже предварительно сформованного носителя суспензией, содержащей высокодисперсный каталитически активный компонент, с получением при этом так называемого катализатора в оболочке. При нанесении каталитически активного материала на носитель, соответственно при введении каталитически активного материала в объем носителя можно использовать также известные связующие, такие как жидкое стекло, оксалат кальция, борная кислота и другие стеклообразующие композиции. Обычно после нанесения каталитически активного материала на носитель предварительно приготовленный таким путем катализатор подвергают прокаливанию при температуре в интервале от 300 до 600°С. Помимо этого нанесенные катализаторы можно также приготавливать пропиткой носителя раствором, содержащим соединение каталитически активного металла, и затем выполнять стадии гидрирования, прокаливания и промывки.

Предлагаемый в изобретении способ можно осуществлять в непрерывном или же периодическом режиме, предпочтительно в непрерывном режиме. Катализатор на основе благородного металла можно применять при этом в любом виде, прежде всего в виде суспензии или в виде стационарного слоя.

Предпочтительно применять катализатор на основе благородных металлов в виде стационарного слоя. Крупность частиц в стационарном слое может варьироваться в широких пределах, прежде всего от 0,1 до 10 мм. При использовании смесей из каталитически активных и неактивных (инертных) частиц размер каталитически активных частиц может также составлять от 0,02 до 0,1 мм. При использовании частиц меньшей крупности имеет место более значительное падение давления в стационарном слое, тогда как при использовании частиц слишком большой крупности уменьшается площадь каталитически активной поверхности. Производительность катализатора достигает наиболее высоких значений при использовании частиц крупностью от 0,1 до 5 мм, прежде всего от 0,1 до 2 мм, особенно предпочтительно от 0,1 до 0,5 мм.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа используют реактор с одним или несколькими стационарными слоями, содержащими катализатор на основе благородного металла. Через такой реактор жидкую реакционную среду пропускают сплошным потоком, а газовую смесь в виде пузырьков газа распределяют в находящейся в реакторе жидкой реакционной среде. Конструкция и режим работы реактора при этом должны исключать образование в нем газовых пробок, в которых газовая смесь длительно контактирует со стенками реактора или с его встроенными элементами из высококачественной стали. В качестве примера этого варианта осуществления изобретения можно назвать проведение реакции в барботажном реакторе колонного типа, в нижнюю часть которого подают жидкую реакционную среду и газовую смесь и из самой верхней точки которого отбирают полученный раствор пероксида водорода вместе с непрореагировавшим газом. В таком барботажном реакторе колонного типа находится при этом стационарный слой, который состоит из частиц нанесенного на носитель катализатора либо из смеси содержащих и не содержащих катализатор частиц и удерживающие который в реакторе встроенные элементы имеют такое исполнение, которое исключает всякую возможность образования в каком бы то ни было месте газовой пробки, которая могла бы длительно контактировать со стенками реактора или со встроенными элементами из металла. Под длительным контактом газовой смеси с внутренними поверхностями реактора при этом подразумевается, что внутренние поверхности реактора в течение продолжительного промежутка времени не смачиваются жидкой реакционной средой, а непосредственно контактируют с газовой фазой. При этом внутренние поверхности реактора ни в одном месте не должны оставаться не смачиваемыми жидкой реакционной средой более 30 мин, предпочтительно более 30 с. В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения жидкую реакционную среду пропускают через реактор таким образом, чтобы она в любом месте постоянно смачивала внутренние поверхности реактора.

При использовании катализатора в виде стационарного слоя жидкую реакционную среду предпочтительно подавать в реактор с такой скоростью, чтобы часовой расход жидкой фазы в реакторе составлял от 0,3 до 200 м³ в пересчете на измеряемую в м² единицу площади его номинального поперечного сечения. В предпочтительном варианте часовой расход жидкой фазы в пересчете на измеряемую в м² единицу площади номинального поперечного сечения реактора составляет от 0,3 до 20 м³, особенно предпочтительно от 1 до 10 м³. При часовом расходе жидкой фазы в предпочтительном интервале значений удается получать растворы пероксида водорода с его содержанием в них от 4 до 12 мас.% при одновременном достижении высокой степени селективности в отношении пероксида водорода, высокого выхода с единицы объема в единицу времени и долговечности катализатора.

Касательно давления и температуры условия реакции при осуществлении предлагаемого в изобретении способа соответствуют таковым, которые известны из уровня техники. Так, в частности, реакцию обычно проводят при температуре в интервале от 0 до 90°С, предпочтительно в интервале от 20 до 50°С. Давление при проведении реакции обычно лежит в интервале от атмосферного или несколько пониженного до порядка 10 МПа. Предпочтительно же проводить реакцию при давлении в интервале от 0,5 до 5 МПа.

В присутствии алкилового эфира серной кислоты катализатор на основе благородных металлов, в том числе и при использовании содержащей водород и кислород газовых смесей, состав которых остается вне границ взрывоопасной области, проявляет высокую и длительно сохраняющуюся активность при образовании пероксида водорода и одновременно повышенную селективность касательно образования пероксида водорода в пересчете на количество используемого водорода. При этом можно использовать реакционные среды с меньшим содержанием галогенидов, таких как бромид и/или иодид, а также сильных кислот по сравнению с реакциями, проводимыми в отсутствие алкилового эфира серной кислоты.

Предлагаемый в изобретении способ наиболее предпочтительно интегрировать в общий технологический процесс окисления органического субстрата пероксидом водорода, поскольку получаемые предлагаемым в изобретении способом растворы пероксида водорода содержат в меньших количествах те компоненты, которые при проведении последующей реакции окисления способны вызывать нежелательные побочные и промежуточные реакции. Предлагаемым в изобретении способом наиболее предпочтительно при этом получать растворы пероксида водорода в метаноле, содержащие пероксид водорода в количестве от 2 до 15 мас.%, предпочтительно от 5 до 12 мас.%, воду в количестве от 0,5 до 20 мас.%, предпочтительно от 2 до 10 мас.%, метанол в количестве от 60 до 95 мас.%, бромид в концентрации от 10^-6 до 10^-2 мол/л, предпочтительно от 10^-5 до 10^-3 мол/л, а также диметилсульфат и/или монометилсульфат в концентрации от 10^-6 до 0,1 мол/л, предпочтительно от 0,001 до 0,1 мол/л. Дополнительно такие растворы могут содержать также сильную кислоту, предпочтительно серную кислоту, в концентрации до 0,1 мол/л.

Предлагаемые в изобретении растворы пероксида водорода в метаноле могут применяться, в частности, для эпоксидирования олефинов, предпочтительно пропена, пероксидом водорода в присутствии титансодержащего цеолита в качестве катализатора. Предлагаемые в изобретении растворы пероксида водорода в метаноле могут при этом использоваться в реакции без дополнительной обработки или без каких-либо добавок и по сравнению с получаемыми согласно уровню техники путем прямого синтеза растворами пероксида водорода в метаноле позволяют повысить селективность касательно образования эпоксидов и снизить количество побочных продуктов реакций, сопровождающихся размыканием цикла. При использовании растворов, дополнительно содержащих сильную кислоту, ее до использования таких растворов для эпоксидирования предпочтительно частично либо полностью нейтрализовать добавлением соответствующего основания, предпочтительно аммиака. Эпоксидирование можно проводить в известных из уровня техники, например из ЕР 0100119, реакционных условиях с использованием известных титансодержащих цеолитных катализаторов. Эпоксидирование предпочтительно проводить в реакционных условиях, описанных в WO 02/085873, со с.6, строка 17, до с.11, строка 26, но используя предлагаемый в настоящем изобретении раствор пероксида водорода в метаноле вместо применяемых согласно WO 02/085873 водных растворов пероксида водорода.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примерах его осуществления и сравнительных примерах.

Примеры

Пример 1

Пероксид водорода получали путем прямого синтеза в барботажном реакторе колонного типа, который имел внутренний диаметр 16 мм и длину 40 см. В реакторе находился стационарный слой катализатора с насыпным объемом порядка 80 мл. В качестве катализатора использовали смесь из каталитически активных металлических частиц и инертных частиц. Каталитически активные частицы, состоявшие на 95% из Pd и на 5% из Au, получали аналогично способу, описанному в DE 19912733. В качестве инертного материала использовали грануловидный α-оксид алюминия, выпускаемый фирмой Ceramtech AG под названием “Stemalox-Sprühkorn, gebrannt 0-0,5 mm Al₂O₃-Gehalt 85%”. Перед использованием гранулята от него путем просеивания отделяли фракцию частиц с размером менее 0,1 мм. Затем высокодисперсный металлический каталитический порошок смешивали с оксидным порошкообразным носителем. Содержание Pd в смеси каталитически активных и инертных частиц составляло 0,25 мас.%.

Реактор представлял собой барботажный реактор колонного типа, через который сплошным потоком пропускали жидкость и в прямотоке с ней газ и в котором реакцию проводили при давлении 5 МПа (50 бар) и температуре 25°С. В качестве жидкой реакционной среды использовали смесь из 98 мас. частей метанола и 2 мас. частей воды, содержавшую также бромид натрия в концентрации 0,0001 мол/л, серную кислоту в концентрации 0,01 мол/л и диметилсульфат в концентрации 0,01 мол/л. Эту жидкую реакционную среду подавали в реактор снизу с расходом 120 мл/ч. Исходя из скорости потока жидкости и площади поперечного сечения реактора часовой расход жидкой фазы составлял 0,6 м³ на м² площади поперечного сечения реактора. Одновременно снизу в реактор с расходом, равным 230 л/ч при нормальных условиях, подавали газовую смесь, содержавшую 3об.% водорода, 20 об.% кислорода и 77 об.% азота. Сверху из реактора отбирали полученный раствор пероксида водорода вместе с непрореагировавшим газом таким образом, чтобы предотвратить образование внутри реактора газовых пробок.

По истечении 24 ч работы реактора количество прореагировавшего водорода составляло 49%, а отобранный из реактора раствор пероксида водорода содержал его в количестве 3,8 мас.%. Селективность в отношении пероксида водорода в пересчете на прореагировавший водород составляла 71%. Производительность катализатора составляла 10,6 г Н₂О₂ на г Pd в час.

Пример 2 (сравнительный)

В рассматриваемом примере работали аналогично примеру 1, но в отличие от него в реакционную среду не добавляли диметилсульфат.

По истечении 24 ч работы реактора количество прореагировавшего водорода составляло 45%, а отобранный из реактора раствор пероксида водорода содержал его в количестве 3,12 мас.%. Селективность в отношении пероксида водорода в пересчете на прореагировавший водород составляла 64%. Производительность катализатора составляла 8,5 г Н₂О₂ на г Pd в час.

Пример 3 (сравнительный)

В рассматриваемом примере работали аналогично примеру 2, но в отличие от него концентрацию серной кислоты снижали до 0,001 мол/л.

По истечении 24 ч работы реактора количество прореагировавшего водорода составляло 45%, а отобранный из реактора раствор пероксида водорода содержал его в количестве 2,25 мас.%. Селективность в отношении пероксида водорода в пересчете на прореагировавший водород составляла 46%. Производительность катализатора составляла 6,1 г Н₂О₂ на г Pd в час.

Пример 4

В рассматриваемом примере работали аналогично примеру 1, но в отличие от него в реакционную среду не добавляли серную кислоту, а концентрацию диметилсульфата повышали до 0,02 мол/л.

По истечении 24 ч работы реактора количество прореагировавшего водорода составляло 49%, а отобранный из реактора раствор пероксида водорода содержал его в количестве 4,0 мас.%. Селективность в отношении пероксида водорода в пересчете на прореагировавший водород составляла 74%. Производительность катализатора составляла 11,0 г Н₂О₂ на г Pd в час. Активность катализатора и его селективность в отношении пероксида водорода оставались на прежнем уровне и по истечении 72 ч работы реактора.

Полученные в примерах 1 и 2 результаты свидетельствуют о том, что в присутствии диметилсульфата удавалось достичь более высокой активности и селективности катализатора при образовании пероксида водорода, чем это удавалось при тех же условиях, но без добавления диметилсульфата.

Сравнение результатов, полученных в примерах 3 и 2, свидетельствует о том, что в отсутствие алкилового эфира серной кислоты селективность касательно образования пероксида водорода при пониженной концентрации серной кислоты резко снижается. В отличие от этого результаты, полученные в примере 4, свидетельствуют о том, что в присутствии диметилсульфата даже без добавления сильной кислоты удается достичь высокой селективности касательно образования пероксида водорода.

Изобретение относится к способам прямого синтеза пероксида водорода. Сущность изобретения: предложен способ получения пероксида водорода взаимодействием водорода и кислорода в присутствии катализатора на основе благородного металла в жидкой реакционной среде и в присутствии алкилового эфира серной кислоты. Также объектами изобретения являются раствор пероксида водорода, полученный таким способом, и применение его для эпоксидирования пропена. Технический результат: повышение активности и селективности катализатора на основе благородного металла при образовании пероксида водорода в присутствии алкилового эфира серной кислоты. 3 н. и 7 з.п. ф-лы.

1. Способ получения пероксида водорода взаимодействием водорода и кислорода в присутствии катализатора на основе благородного металла в жидкой реакционной среде, отличающийся тем, что указанное взаимодействие проводят в присутствии алкилового эфира серной кислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве алкилового эфира серной кислоты используют диалкилсульфат, моноалкилсульфат или моноалкилсульфат щелочного металла либо аммония.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что алкильный остаток алкилового эфира серной кислоты выбирают из группы, включающей метил, этил, н-пропил и н-бутил, предпочтительно метил.

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что указанное взаимодействие проводят в водной, водно-органической либо органической реакционной среде, содержащей бромид и/или иодид в растворенном виде.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что водно-органическая или органическая реакционная среда содержит растворитель, выбранный из группы, включающей метанол, этанол, н-пропанол и н-бутанол, предпочтительно метанол.

6. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что указанное взаимодействие водорода и кислорода проводят в содержащей их взрывобезопасной газовой смеси.

7. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что катализатор на основе благородного металла содержит металлический палладий на носителе.

8. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что указанное взаимодействие проводят в реакторе, в котором катализатор на основе благородного металла присутствует в виде одного или нескольких стационарных слоев и через который содержащую водород и кислород газовую смесь пропускают таким образом, чтобы она ни в одном месте длительно не контактировала с внутренними поверхностями реактора.

9. Раствор пероксида водорода, полученный способом по п.1 и содержащий пероксид водорода в количестве от 2 до 15 мас.%, воду в количестве от 0,5 до 20 мас.%, метанол в количестве от 60 до 95 мас.%, бромид в концентрации от 10^-6 до 10^-2 моль/л и диметилсульфат и/или монометилсульфат в концентрации от 10^-6 до 0,1 моль/л.

10. Способ получения эпоксидов взаимодействием пропена с пероксидом водорода в присутствии титансодержащего цеолита в качестве катализатора, отличающийся тем, что пероксид водорода используют в виде раствора по п.9.