Способ инициирования высокоселективного катализатора получения этиленоксида


 


Владельцы патента RU 2538969:

САЙЕНТИФИК ДИЗАЙН КОМПАНИ, ИНК. (US)

Изобретение относится к способу запуска процесса эпоксидирования этилена. Способ включает инициирование реакции эпоксидирования путем взаимодействия газообразной композиции исходных материалов в присутствии катализатора эпоксидирования при первой температуре, равной примерно 180-210°C. Первая температура увеличивается до второй температуры примерно 230-290°C в течение периода времени примерно 6-50 ч при одновременном введении достаточной концентрации замедлителя, так что количество замедлителя, адсорбированного на катализаторе после достижения второй температуры, составляет примерно от 10 примерно до 50 г/м3 катализатора. Вторая температура поддерживается в течение периода времени примерно 50-350 ч при доведении газообразной композиции исходных материалов до содержания примерно 0,5-25% СО2. Вторая температура снижается до третьей температуры при одновременном увеличении концентрации замедлителя до уровня, превышающего достаточную концентрацию. Технический результат - разработка улучшенного способа запуска. 10 з.п. ф-лы.

 

Уровень техники

Запуск высокоселективного серебросодержащего катализатора окисления этилена требует специальной методики. Катализатор, особенно когда он содержит Re в качестве промотора, требует периода инициирования прежде, чем он сможет дать ожидаемые высокие характеристики. В прототипе, патент США № 4874879 (Lauritzen) и патент США № 5155242 (P.Shankar), рассматривается предварительное хлорирование свежего Re-содержащего катализатора перед введением кислорода в исходные материалы. В указанных ссылках катализатор сначала предварительно хлорируют с помощью исходных материалов, содержащих этилен, метан и этилхлорид. За хлорированием следует введение кислорода в исходные материалы, и температура реакции поддерживается ниже 273°C. По прошествии некоторого времени осуществляют некоторую настройку условий реакции для того, чтобы получить оптимальные характеристики. Утверждается, что указанная стадия предварительного хлорирования улучшает активность ренийсодержащих катализаторов и обеспечивает запуск при низких температурах.

Другой способ запуска рассматривается в заявке на патент США № 2004/0049061 (J.Lockemeyer). В частности, публикация J.Lockemeyer описывает способ улучшения селективности катализатора эпоксидирования на носителе, содержащего серебро в количестве самое большее 0,17 г на 1 м2 площади поверхности носителя, с помощью приведения в контакт катализатора с исходными материалами, содержащими кислород, при температуре катализатора выше 250°C в течение периода до 150 ч. В данном описании отсутствует указание на стадию импрегнации замедлителем.

В патенте США № 7102022 (Evans) патентуется способ запуска способа эпоксидирования олефина, включающего использование высокоселективного серебросодержащего катализатора эпоксидирования, с помощью приведения в контакт каталитического слоя с исходными материалами, содержащими кислород. При указанной обработке температура каталитического слоя составляет выше 260°C в течение периода времени самое большее 150 ч. Помимо кислорода в исходных материалах могут присутствовать один или более компонентов, выбранных из олефина, диоксида углерода, инертных газов и модификаторов реакции, таких как органические галогениды. Однако было установлено, что присутствие указанных дополнительных компонентов в исходных материалах не рассматривается как имеющее существенное значение для изобретения. Однако когда исходные материалы содержат добавку органического галогенида, его концентрация находится в интервале от 1 до 30 м.д., рассчитанная как отношение содержания галогена к исходным материалам в целом. В данном описании отсутствует указание на стадию импрегнации замедлителем.

Указанные выше публикации рассматривают методики запуска, которые могут быть эффективными в некоторых условиях для некоторых катализаторов. Однако, поскольку является важной работа высокоселективных катализаторов в условиях с оптимальными характеристиками, сохраняется потребность в разработке новых и улучшенных способов запуска указанных катализаторов.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к способу запуска способа эпоксидирования этилена, включающему: инициирование реакции эпоксидирования путем взаимодействия газообразной композиции исходных материалов, содержащей этилен, и кислорода в присутствии катализатора эпоксидирования при первой температуре примерно от 180°C примерно до 210°C; увеличение первой температуры до второй температуры, равной примерно от 230°C примерно до 290°C, в течение периода времени примерно от 6 ч примерно до 50 ч при одновременном введении достаточной концентрации замедлителя, так что количество хлоридного замедлителя, адсорбированного на катализаторе после достижения второй температуры, составляет примерно от 10 примерно до 50 г/м3 катализатора; поддержание второй температуры в течение периода времени примерно от 50 ч примерно до 350 ч при доведении газообразной композиции исходных материалов до содержания СО2 примерно 0,5-25%; и понижение второй температуры до третьей температуры при одновременном увеличении концентрации замедлителя до уровня, превышающего достаточную концентрацию.

Подробное описание изобретения

Прототип рассматривает, что запуск высокоселективного серебросодержащего катализатора для окисления этилена требует специальной методики, осуществляемой при высоких температурах в течение длительных периодов времени. Описывается, что присутствие замедлителя в исходных материалах не является существенным для описанного кондиционирования.

Авторами настоящей заявки установлено, что запуск операции дозирования перед линейным повышением температуры приводит к состоянию перенасыщения. С другой стороны, дозирование катализатора после периода нагревания до температуры кондиционирования приводит к неконтролируемой реакции на ранней стадии фазы кондиционирования. Данное изобретение предусматривает способ устранения проблем, связанных со слишком ранним или слишком поздним запуском операции дозирования. Авторами настоящей заявки установлено, что «кондиционирование» высокоселективного серебросодержащего катализатора, особенно если он содержит Re в качестве промотора, является более эффективным, если катализатор и замедлитель реакции дозируются в две раздельные стадии. Согласно настоящему изобретению, дозирование катализатора при импрегнировании соединениями галогенированного углеводородного замедлителя должно начинаться в процессе нагревания катализатора до второй температуры кондиционирования.

Также было установлено, что с помощью настоящего способа по настоящему изобретению период времени, который требуется для насыщения каталитического слоя заданным уровнем Cl, становится значительно короче, чем когда это делается либо до начала периода нагревания, либо после достижения температуры нагревания.

Вторая операция дозирования применяется после того как заканчивается период кондиционирования. Замедлитель, вводимый после указанной второй стадии, обычно представляет собой некоторую долю от того количества, которое было использовано на первой стадии дозирования. Указанная вторая операция дозирования должна применяться в процессе или после линейного изменения до третьей температуры.

В данном варианте замедлитель обычно включает в себя (но не ограничиваясь этим) органические соединения хлора, такие как (без ограничения) хлорметаны, хлорэтаны, хлорпропаны и другие хлоралканы, а также хлоралкены, такие как винилхлорид, и хлорпропилены. Другие органические соединения хлора, а также другие органические галогениды не исключаются. В частности, материал замедлителя, как предполагается, содержит эффективную сумму остатков всех органических соединений хлора (или, альтернативно, галогенидов органических соединений), которые находятся в газообразной смеси исходных материалов. Количество остатков органических соединений хлора, которые находятся в газообразной смеси исходных материалов, обычно находится в интервале 0,5-5 м.д. объем.

Перед осуществлением операции запуска по настоящему изобретению катализатор может очищаться с помощью продувки инертного газа, такого как азот, через каталитический слой. Операция запуска по настоящему изобретению начинается, сначала, с нагревания реактора, включая катализатор высокой селективности, через который проходит газ, например азот, до первой температуры с использованием доступного внешнего источника тепла, например водяного пара, при поддерживании в реакторе конструкционных ограничений и поддержании газового потока в реакторе, который составляет 25-100% от проектной скорости.

С помощью внешнего источника тепла температура реактора увеличивается до первой температуры, которая обычно составляет примерно от 180°C примерно до 210°C. Обычно температура поддерживается в течение периода времени примерно от 0,15 ч или более. В одном из вариантов осуществления, поддержание температуры продолжается в течение периода времени примерно от 0,5 ч примерно до 48 ч.

Как только в реакторе достигается первая температура, в газообразные исходные материалы реактора вводится этилен, а затем кислород. В процессе указанного введения концентрация олефина в реакторе повышается до значения, которое обычно находится в интервале примерно от 2 примерно до 15%. Условия реакции для ранней стадии запуска катализатора показывают низкую селективность. Это является ожидаемым, т.к. поверхность свежего катализатора не содержит хорошо известных хлоридных компонентов, ингибирующих горение. На указанной стадии низкой селективности исходные материалы содержат минимальный уровень этилена и кислорода. Они содержат, главным образом, инертный газ, сам по себе или сочетание азота, метана и диоксида углерода.

Замедлитель может позволить вводить исходные материалы при первой температуре в течение кратчайшего времени и в наименьшем возможном количестве. Однако, предпочтительно, чтобы катализатор не получал возможности для того, чтобы он подвергался воздействию замедлителя, до того, как установится увеличение температуры до второй температуры. Кислород обычно подводится при концентрации на входе реактора, которая находится в интервале примерно от 0,5 примерно до 3%.

В ходе указанной выше стадии введения, концентрации олефина и кислорода регулируются для генерирования достаточного тепла реакции, которое позволяет постепенно увеличить температуру реактора до второй температуры, которая выше первой температуры, в течение периода времени примерно от 6 ч примерно до 50 ч. Обычно вторая температура находится в интервале примерно от 230°C примерно до 290°C. Указанная вторая температура поддерживается в реакторе в течение периода времени примерно от 50 ч примерно до 350 ч.

Уровни этилена и кислорода в исходных материалах, как предполагается, дают самоподдерживающуюся реакцию, которая способна генерировать тепло, необходимое для доведения первой температуры до второй температуры. Например, концентрация этилена в исходных материалах находится в интервале примерно от 1% примерно до 7%, а предпочтительно в интервале примерно от 2% примерно до 5%. Концентрация кислорода на данной стадии нагревания должна составлять примерно от 0,2% примерно до 2%, а предпочтительно она находится в интервале примерно от 0,5% примерно до 1%. Первоначально весь кислород в исходных материалах потребляется, и выходной поток реактора фактически не содержит кислорода, и селективность находится в интервале 40-50%. Указанные результаты, однако, сохраняются только для ограниченного периода нагревания примерно 6-15 ч, в процессе которого первая температура повышается до второй температуры.

Концентрация частиц органического соединения хлора в газообразных исходных материалах в процессе увеличения температуры составляет примерно 0,2-2 м.д., и точное значение рассчитывается при загрузке каталитического слоя заданным количеством в конце или после окончания линейного подъема температуры до второй температуры. К моменту достижения второй температуры в результате увеличения температуры количество замедлителя, например органического соединения хлора, который адсорбируется, «импрегнируясь» на катализаторе на данной стадии, находится в интервале от 10 до 50 г на 1 м3 катализатора. Предпочтительно, количество замедлителя, который адсорбируется на катализаторе, на данной стадии, составляет примерно 15-40 г на 1 м3 катализатора. Замедлитель адсорбируется катализатором, пока катализатор не достигает стационарного состояния, в котором катализатор является менее активным и более селективным, с этим связано присутствие как замедлителя, так и кислорода в выходящем потоке (в конце или после окончания периода линейного подъема температуры катализатор имеет требуемый уровень насыщения частицами Cl и готов для получения продукта эпоксидирования даже в течение периода кондиционирования).

Уровень замедлителя регулируется с поддержанием постоянного уровня насыщения катализатора и с поддержанием каталитических характеристик. В ходе остальной части периода кондиционирования селективность катализатора улучшается, и катализатор становится готовым для получения этиленоксида (ЭО) при селективности в интервале 80-90%, в зависимости от композиции катализатора и параметров реакции. Газообразная композиция исходных материалов доводится до содержания примерно 0,5-25% СО2 для того, чтобы регулировать активность катализатора в узком интервале вокруг второй температуры. Во время всех указанных выше регулировок композиций исходных материалов и скорости работы вторая температура поддерживается в течение периода от 50 ч примерно до 350 ч.

На другой стадии способа по настоящему изобретению вторая температура понижается до третьей температуры (уровень получения) при одновременном введении более высокого уровня соединения замедлителя, который составляет порядка примерно 0,5-5 м.д., при этом начинается эффективно вторая стадия импрегнирования. Скорость подачи замедлителя регулируется для того чтобы получить катализатор, насыщенный замедлителем, например органическим соединением хлора, на уровне, более высоком, чем его уровень после первой операции импрегнирования. Таким образом, количество замедлителя, адсорбированного на катализаторе после достижения третьей температуры, становится выше, чем количество замедлителя, адсорбированного на катализаторе, после достижения второй температуры. Общее количество адсорбированного замедлителя составляет примерно 20-80 г/м3 катализатора. Это сопровождается доведением компонентов газообразных исходных материалов до полного получения проектного уровня.

В конце указанной стадии разработанные условия являются следующими.

Композиция исходных материалов: 8-30% этилен
4-8% кислород
1-25% диоксид углерода
0,2-3,5 м.д. замедлитель
баланс инертный газ
Этиленоксид в выходящем потоке 1-3%
Селективность 80-92%
ЧПСГ (GHSV) 3000-8000
Давление реакции 200-400 фунт/дюйм2
(1380-2760 кПа)
Температура реакции 230-250°C

Предпочтительными разработанными условиями являются:

Композиция исходных материалов: 12-25% этилен
4-7% кислород
1-20% диоксид углерода
0,5-1 м.д. замедлитель
баланс инертный газ
Этиленоксид в выходящем потоке 1,8-2,5%
Селективность 85-87%
ЧПСГ (GHSV) 3500-5000
Давление реакции 250-350 фунт/дюйм2
(1725-2415 кПа)
Температура реакции 240-250°C

Они представляют собой по существу условия получения.

Теперь приводится описание высокоселективного катализатора, который может быть использован в настоящем изобретении. Высокоселективным катализатором, используемым в настоящем изобретении, является любой серебросодержаший катализатор на носителе, который имеет селективность выше 83%. Носитель, используемый в настоящем изобретении, может быть выбран из большого числа твердых тугоплавких носителей, которые могут быть пористыми. Носитель может включать такие материалы, как альфа-глинозем, древесный уголь, пемза, диоксид магния, диоксид циркония, диоксид титана, кизельгур, фуллерова земля, карбид кремния, кремнезем, глины, искусственные цеолиты, природные цеолиты, диоксид кремния и/или диоксид титана, керамики и их сочетания. Предпочтительный носитель состоит из альфа-глинозема, имеющего очень высокую чистоту, то есть чистоту, по меньшей мере, 95% масс., или, более предпочтительно, по меньшей мере, 98% масс. альфа-глинозема. Остальные компоненты могут включать неорганические оксиды, иные чем альфа-глинозем, такие как кремнезем, оксиды щелочного металла (например, оксид натрия), и микроскопические количества других металлсодержащих или не содержащих металлов добавок или примесей.

Носитель может быть получен с использованием традиционной технологии, хорошо известной специалистам в данной области техники. Альтернативно, носитель может быть приобретен у поставщика носителей катализаторов.

Носитель, предпочтительно, является пористым и имеет площадь поверхности по методу БЭТ самое большее 20 м2/г, предпочтительно от 0,1 до 10 м2/г, и, наиболее предпочтительно, от 0,5 до 5 м2/г. Как используется в настоящем документе, предполагается, что площадь поверхности по методу БЭТ была измерена методом, описанным в работе Brunauer, Emmet and Teller, J.Am.Soc., 60 (1938), 309-316. Носитель может иметь одномодовое распределение пор по размеру или многомодовое распределение пор по размеру.

Независимо от характера используемого носителя, он обычно формуется в виде частиц, комков, кусочков, гранул, колец, сфер, в форме колесиков со спицами, полых цилиндров с поперечными перегородками и так далее с размерами, пригодными для использования в реакторах эпоксидирования с неподвижным слоем. Желательно, чтобы частицы носителя могли иметь эквивалентные диаметры в интервале примерно от 3 мм примерно до 12 мм и, предпочтительно, в интервале примерно от 5 мм примерно до 10 мм, которые обычно являются совместимыми с внутренним диаметром трубчатых реакторов, в которые помещается катализатор. Эквивалентный диаметр представляет собой диаметр сферы, имеющей такое же отношение наружной поверхности (то есть без учета поверхности пор частицы) к объему, как используемые частицы носителя.

Для получения катализатора окисления этилена до этиленоксида носитель, имеющий указанные выше характеристики, затем снабжается каталитически эффективным количеством серебра на его поверхности. Катализатор получают с помощью имперегнирования носителя соединением, комплексом или солью серебра, растворенными в соответствующем растворителе. Предпочтительно, используют водный раствор серебра. После импрегнирования избыточный раствор удаляют из импрегнированного носителя, и импрегнированный носитель нагревают с выпариванием растворителя и нанесением серебра или соединения серебра на носитель, как известно в данной области техники.

Предпочтительные катализаторы содержат примерно до 45% масс. серебра, рассчитанного как металл, по отношению к общей массе катализатора, включая носитель. Серебро осаждается на поверхности и в порах пористого тугоплавкого носителя. Содержание серебра, рассчитанное как металл, составляет примерно от 1% примерно до 40% по отношению к общей массе катализатора, является предпочтительным, при этом содержание серебра примерно от 8% примерно до 35% является более предпочтительным. Количество серебра, нанесенного на носитель или присутствующего на носителе, представляет собой такое количество, которое является каталитически эффективным количеством серебра, то есть количеством, которое экономично катализирует реакцию этилена и кислорода с получением этиленоксида. Как используется в настоящем документе, термин «каталитически эффективное количество серебра» относится к количеству серебра, которое обеспечивает заметное преобразование этилена и кислорода в этиленоксид. Используемые серебросодержащие соединения, которые являются предшественниками серебра, неэксклюзивно включают в себя нитрат серебра, оксид серебра или карбоксилат серебра, например оксалат серебра, цитрат серебра, фталат серебра, лактат серебра, пропионат серебра, бутират серебра, и соли высших жирных кислот и их сочетания.

Также на носитель наносится, либо до, либо после нанесения серебра, либо совместно с этим, промоторное количество рениевого компонента, которым может быть ренийсодержащее соединение или ренийсодержащий комплекс. Рениевый промотор может присутствовать в количестве примерно от 0,001% масс. примерно до 1% масс., предпочтительно примерно от 0,005% масс. примерно до 0,5% масс., а более предпочтительно примерно от 0,01% масс. примерно до 0,1% масс., рассчитанном как металлический рений, по отношению к общей массе катализатора, включая носитель.

Также на носитель наносятся, либо до, либо после нанесения серебра и рения, либо совместно с ними, промоторные количества щелочного металла или смесей двух или более щелочных металлов, а также необязательные промоторные количества компонента щелочноземельного металла группы IIA или смеси двух или более компонентов щелочноземельного металла группы IIA и/или компонента переходного металла, или смесей двух или более компонентов переходного металла, каждый из которых может находиться в форме ионов металла, соединений металла, комплексов металла и/или солей металла, растворенных в соответствующем растворителе. Носитель может импрегнироваться различными промоторами катализатора за один раз или на отдельных стадиях. Конкретное сочетание серебра, носителя, промоторов на основе щелочного металла, рениевого компонента и необязательных дополнительных промоторов по настоящему изобретению обеспечивает улучшение одного или нескольких каталитических свойств по сравнению с таким же сочетанием серебра и носителя и в отсутствие промоторов или в присутствии только одного из промоторов.

Как используется в настоящем документе, термин «промоторное количество» определенного компонента относится к количеству такого компонента, которое работает эффективно с улучшением характеристик катализатора по сравнению с катализатором, который не содержит такого компонента. Точная используемая концентрация, конечно, будет зависеть, среди других факторов, от желаемого содержания серебра, природы носителя, вязкости жидкости и растворимости конкретного соединения, используемого для подачи промотора в импрегнирующий раствор. Примеры каталитических свойств включают в себя, среди прочего, технологичность (стойкость к уносу), селективность, активность, преобразование, стабильность и выход. Специалисту в данной области техники понятно, что одно или несколько отдельных каталитических свойств могут быть улучшены с помощью «промоторного количества», тогда как другие каталитические свойства могут быть или могут не быть улучшены, или даже могут быть ухудшены. Кроме того, понятно, что различные каталитические свойства могут быть улучшены при различных рабочих условиях. Например, катализатор, имеющий улучшенную селективность при одной системе рабочих условий, может работать при другой системе рабочих условий, в которой имеется улучшение в большей степени в активности, чем в селективности. В способе эпоксидирования может быть желательным преднамеренное изменение рабочих условий для получения выигрыша в некоторых каталитических свойствах даже за счет других каталитических свойств. Предпочтительные рабочие условия зависят, среди других факторов, от стоимости исходного сырья, затрат на энергию, затрат на удаление побочного продукта и так далее.

Соответствующие промоторы щелочного металла могут быть выбраны из лития, натрия, калия, рубидия, цезия или их сочетаний, причем цезий является предпочтительным, и сочетания цезия с другими щелочными металлами являются особенно предпочтительными. Количество щелочного металла, нанесенного на носитель или присутствующего на нем, должно быть промоторным количеством. Предпочтительно, это количество находится в интервале примерно от 10 м.д. примерно до 3000 м.д., более предпочтительно примерно от 15 м.д. примерно до 2000 м.д., а еще более предпочтительно примерно от 20 м.д. примерно до 1500 м.д., а особенно предпочтительно примерно от 50 м.д. примерно до 1000 м.д. по отношению к массе всего катализатора, рассчитанное как металл.

Соответствующие промоторы на основе щелочноземельного металла включают элементы группы IIA периодической системы элементов, которые могут представлять собой бериллий, магний, кальций, стронций и барий или их сочетания. Соответствующие промоторы на основе переходного металла могут содержать элементы групп IVA, VA, VIA, VIIA и VIIIA периодической системы элементов и их сочетания. Наиболее предпочтительно, переходный металл содержит элемент из групп IVA, VA или VIA периодической системы элементов. Предпочтительные переходные металлы, которые могут присутствовать, включают в себя молибден, вольфрам, хром, титан, гафний, цирконий, ванадий, тантал, ниобий или их сочетания.

Количество промотора (промоторов) на основе щелочноземельного металла и/или промотора (промоторов) на основе переходного металла, нанесенного на носитель, представляет собой промоторное количество. Промотор на основе переходного металла может обычно присутствовать в количестве примерно от 10 м.д. примерно до 1000 м.д., предпочтительно примерно от 20 м.д. примерно до 500 м.д., а более предпочтительно примерно от 30 м.д. примерно до 350 м.д. по отношению к массе всего катализатора, рассчитанном как металл. Катализатор может, кроме того, содержать промоторное количество одного или нескольких соединений серы, одного или нескольких соединений фосфора, одного или нескольких соединений бора, одного или нескольких галогенсодержащих соединений или их сочетаний.

Раствор серебра, используемый для импрегнирования носителя, может также содержать необязательный растворитель или комплексообразующий/солюбилизирующий агент, такой как агенты, известные в технике. Множество растворителей или комплексообразующих/солюбилизирующих агентов может быть использовано для солюбилизации серебра при желаемой концентрации в среде. Используемые комплексообразующие/солюбилизирующие агенты включают в себя амины, аммиак, щавелевую кислоту, молочную кислоту и их сочетания. Амины включают в себя диаминоалкан, имеющий от 1 до 5 атомов углерода. В одном из предпочтительных вариантов осуществления, раствор включает водный раствор оксалата серебра и этилендиамина. Комплексообразующий/солюбилизирующий агент может присутствовать в импрегнирующем растворе в количестве примерно от 0,1 примерно до 5,0 моль на моль серебра, предпочтительно примерно от 0,2 примерно до 4,0 моль, а более предпочтительно примерно от 0,3 примерно до 3,0 моль на каждый моль серебра.

Когда используется растворитель, он может представлять собой органический растворитель или воду, и он может быть полярным или по существу неполярным. Как правило, растворитель должен иметь достаточную сольватирующую способность для солюбилизации компонентов раствора. В то же время, предпочтительно, растворитель выбирается так, чтобы избежать излишнего влияния на сольватированные промоторы или взаимодействия с ними.

Концентрация серебра в импрегнирующем растворе обычно находится в интервале примерно от 1,0% масс. до максимальной растворимости, обеспечиваемой конкретным используемым сочетанием растворитель/солюбилизирующий агент. Обычно хорошо пригодными для использования являются растворы, содержащие примерно от 5% масс. примерно до 45% масс. серебра, причем концентрации примерно от 10% масс. примерно до 35% масс. серебра являются предпочтительными.

Импрегнирование выбранного носителя осуществляется с использованием любого из традиционных способов, например импрегнирование в избытке раствора, импрегнирование по влагоемкости, нанесение покрытия распылением, и так далее. Обычно материал носителя приводится в контакт с серебросодержащим раствором до тех пор пока достаточное количество раствора не впитается носителем. Могут использоваться одно импрегнирование или ряд операций импрегнирования с промежуточной сушкой или без промежуточной сушки, в зависимости, в частности, от концентрации компонента серебра в растворе. Методики импрегнирования описаны в патентах США №№ 4761394, 4766105, 4908343, 5057481, 5187140, 5102848, 5011807, 5099041 и 5407888. Могут использоваться известные операции предварительного нанесения, совместного осаждения и последующего нанесения различных промоторов.

После импрегнирования носителя серебросодержащим соединением, то есть предшественником серебра, компонентом рения, компонентом щелочного металла и, необязательно, другими промоторами, импрегнированный носитель прокаливают в течение времени, достаточного для превращения серебросодержащего соединения в серебро и удаления летучих компонентов из импрегнированного носителя, с получением в результате предшественника катализатора. Прокаливание может быть выполнено при нагревании импрегнированного носителя, предпочтительно, при постепенном повышении температуры до температуры, находящейся в интервале примерно от 200°C примерно до 600°C, предпочтительно примерно от 200°C примерно до 500°C, а более предпочтительно примерно от 200°C примерно до 450°C, при давлении в интервале от 0,5 до 35 бар (от 50 до 3500 кПа). Обычно, чем выше температура, тем короче требуемый период нагревания. В данной области техники предлагается множество различных периодов нагревания, например, патент США № 3563914 предлагает нагревание в течение менее 300 с, а патент США № 3702259 рассматривает нагревание от 2 до 8 ч при температуре от 100°C до 375°C, обычно для длительности примерно от 0,5 ч примерно до 8 ч. Однако важно только, чтобы время нагревания соотносилось с температурой таким образом, чтобы все содержащееся соединение серебра превратилось в серебро. Для этой цели может быть использовано постепенное или ступенчатое нагревание.

В процессе прокаливания импрегнированный носитель может выдерживаться в газообразной атмосфере, содержащей инертный газ или смесь инертного газа примерно с 10 м.д. до примерно 21% объема кислорода.

После прокаливания катализатора высокой селективности прокаленный катализатор загружают в реакторные трубы реактора эпоксидирования, обычно трубчатого реактора с неподвижным слоем, с использование традиционных способов загрузки, хорошо известных специалистам в данной области техники. После загрузки каталитический слой может быть прочищен пропусканием инертного газа, такого как азот, через каталитический слой.

Специалистами в данной области техники будет понятно, что в описанных выше вариантах осуществления могут быть осуществлены изменения без отступления от широкой концепции изобретения. Поэтому понятно, что данное изобретение не ограничивается рассмотренными вариантами осуществления, но оно, как предполагается, охватывает модификации в сущности и объеме настоящего изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ запуска способа эпоксидирования этилена, включающий:
инициирование реакции эпоксидирования путем взаимодействия газообразной композиции исходных материалов, содержащей этилен, и кислорода в присутствии катализатора эпоксидирования при первой температуре примерно 180-210°C;
увеличение первой температуры до второй температуры примерно 230-290°C в течение периода времени примерно 6-50 ч при одновременном введении достаточной концентрации замедлителя, так что количество замедлителя, адсорбированного на катализаторе после достижения второй температуры, составляет примерно от 10 примерно до 50 г/м3 катализатора;
поддержание второй температуры в течение периода времени примерно 50-350 ч при доведении газообразной композиции исходных материалов до содержания примерно 0,5-25% СО2; и
понижение второй температуры до третьей температуры при одновременном увеличении концентрации замедлителя до уровня, превышающего достаточную концентрацию.

2. Способ по п.1, в котором в процессе увеличения первой температуры достаточная концентрация замедлителя составляет примерно 0,2-1 м.д.

3. Способ по п.1, в котором замедлителем является галогенид органического соединения.

4. Способ по п.1, в котором замедлитель выбран из группы, состоящей из С18-галогенированных углеводородов.

5. Способ по п.1, в котором замедлитель выбран из группы, состоящей из метилхлорида, этилхлорида, этилендихлорида и винилхлорида.

6. Способ по п.1, в котором в ходе стадии инициирования газообразная композиция исходных материалов содержит примерно 2-15% этилена и примерно 0,5-3% кислорода.

7. Способ по п.1, в котором в ходе стадии регулирования газообразная композиция исходных материалов содержит примерно 8-30% этилена и примерно 4-8% кислорода.

8. Способ по п.1, в котором третья температура составляет примерно от 230°C примерно до 250°C.

9. Способ по п.1, в котором селективность при третьей температуре составляет примерно от 80% примерно до 92%.

10. Способ по п.1, в котором в ходе стадии повышения температуры количество хлоридного замедлителя, адсорбированного на катализаторе, составляет примерно от 10 примерно до 40 г/м3 катализатора.

11. Способ по п.1, в котором общее количество хлорида, адсорбированного на катализаторе после стадии инициирования, составляет примерно 20-80 г/м3 катализатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к носителям к области катализа. Описан носитель для катализатора эпоксидирования этилена, содержащий оксид алюминия в сочетании с улучшающим стабильность количеством муллита, при этом указанное улучшающее стабильность количество муллита составляет примерно 7-20% муллита.

Изобретение относится к носителям для каталитических систем и их использованию. Носитель для каталитической системы, содержащей по меньшей мере один каталитически активный металл, размещенный на ней, включающий имеющий определенную геометрическую форму тугоплавкий твердый носитель из оксида алюминия (Аl2O3), в котором толщина по меньшей мере одной стенки указанного имеющего определенную геометрическую форму тугоплавкого твердого носителя из оксида алюминия (Аl2O3) составляет менее 2,5 мм.
Изобретение относится к способу пуска процесса эпоксидирования этилена. .

Изобретение относится к реакторной системе, абсорбенту и способу осуществления реакции в подаваемом материале. .
Изобретение относится к вариантам способа контролируемого окисления этилена с образованием этиленоксида, в котором используют этилен и кислород совместно с катализатором на основе серебра, замедлителем и со-замедлителем.

Изобретение относится к способ получения этиленоксида и дополнительно этиленгликоля. .

Изобретение относится к катализаторам гидроокисления олефинов. .

Изобретение относится к улучшенному способу получения серебряных катализаторов, полезных для производства окиси этилена из этилена и кислорода в газовой фазе. .

Изобретение относится к носителю, к способу его производства, к катализатору для эпоксидирования олефинов, включающему носитель, и к способу окисления этилена до окиси этилена.
Изобретение относится к способу запуска процесса эпоксидирования этилена. Предложенный способ включает инициирование реакции эпоксидирования посредством взаимодействия композиции газообразных исходных материалов, содержащих этилен, и кислорода, в присутствии катализатора эпоксидирования при температуре от примерно 180°C до примерно 210°C; добавление к композиции газообразных исходных материалов от примерно 0,05 м.д. до примерно 2 м.д. модератора; повышение первой температуры до второй температуры, равной от примерно 240°C до примерно 250°C, в течение периода времени, составляющего от примерно 12 часов до примерно 60 часов; и поддерживание второй температуры в течение периода времени от примерно 50 часов до примерно 150 часов. Технический результат - улучшение процедуры активирования катализатора эпоксидирования. 12 з.п. ф-лы, 1 пр.
Изобретение относится к носителю для катализатора эпоксидирования этилена. Данный носитель включает оксид алюминия, содержащий первую часть частиц оксида алюминия, имеющую частицы с размером, равным или большим 3 мкм, и вплоть до 6 мкм, и вторую часть частиц оксида алюминия, имеющую частицы с размером, равным или меньшим 2 мкм. При этом не более 40% пор носителя имеют размер пор, равный или меньший 1 мкм. Предлагаемый носитель позволяет получать катализаторы, обладающие высокой активностью и селективностью. Изобретение также относится к катализатору, включающему данный носитель, и к способу парофазной конверсии этилена в этиленоксид в присутствии такого катализатора. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к катализатору для эпоксидирования этилена. Данный катализатор содержит каталитически эффективное количество серебра, промотирующее количество рения и цезия. При этом негомогенная микроструктура катализатора включает серебро и рений-цезиевую интерметаллическую фазу, причем концентрация рения и цезия в данной интерметаллической фазе является более высокой, чем концентрация серебра. Предлагаемый катализатор позволяет селективно окислять этилен в этиленоксид молекулярным кислородом при высоких уровнях конверсии этилена и кислорода. 5 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способу получения олефиноксида. Предложенный способ включает взаимодействие исходного потока, содержащего олефин и кислород, в трубчатом реакторе в присутствии серебросодержащего катализатора, где присутствие воды в слое катализатора регулируют таким образом, что отношение парциального давления воды (PPH2O) и давления водяного пара (VPH2O) составляет менее 0,004. При этом олефин представляет собой этилен. Способ включает реактор производства этиленоксида, содержащий множество трубок, в которых осуществляют получение этиленоксида (ЭО), секцию выпуска ЭО, секцию абсорбера СО2 и секцию выпуска СО2. Кроме того, изобретение относится к способу, который предусматривает, получение олефиноксида предложенным способом и превращение его в 1,2-диол, простой эфир 1,2-диола, 1,2-карбонат или алканоламин. Технический результат - замедление скорости падения селективности катализатора в процессе его эксплуатации. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 табл., 3 пр.
Изобретение относится к способу эпоксидирования этилена, в котором используется высокоселективный катализатор эпоксидирования на основе серебра. Способ проводят в реакторе с большим числом реакторных трубок. Трубки заполняют катализатором. Слой катализатора вводят в контакт с сырьем в течение периода времени (T1) с получение этиленоксида. Сырье содержит этилен, кислород и органический хлорид. Затем проводят жесткую отпарку катализатора эпоксидирования в течение времени 2-72 ч (T2). Жесткая отпарка включает снижение количества органического хлорида, добавленного к сырью на 50-100%. Катализатор обрабатывают с отпариванием части хлоридов с поверхности катализатора путем повышения температуры реактора на 1-30°С. После жесткой отпарки количество органического хлорида, добавленного к сырью, повышают до уровня 80-120% от первоначальной концентрации, и снижают температуру реактора в пределах 5°С от первоначального уровня температуры реактора. Описан также способ получения 1,2-диола, простого эфира 1,2-диола, 1,2-карбоната или алканоламина. Технический результат - повышение селективности катализатора. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к способу улучшения селективности способа эпоксидирования этилена с использованием высокоселективного катализатора эпоксидирования на основе серебра. Способ осуществляют в реакторе с множеством трубок, наполненных катализатором. Слой катализатора контактирует с сырьем в течение периода времени (T1). Сырье включает этилен, кислород, органический хлорид. Затем уменьшают количество органического хлорида, добавленного к сырью, и обрабатывают катализатор, путем добавления сорегулятора к сырью в количестве 0,1-0,4 % мас. в расчете на сырье. Отделение хлорида проводят в течение 2-72 часов (T2). После отделения хлорида увеличивают количество органического хлорида, добавленного в сырье, и снижают добавленное количество насыщенного углеводородного сорегулятора. Технический результат - увеличение селективности катализатора. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 ил.
Наверх