Un proceso para la preparación de un óxido de olefina.

Un proceso continuo para la preparación de un óxido de olefina que comprende una etapa (a)

(a) hacer reaccionar una olefina con un hidroperóxido en presencia de un catalizador para obtener una mezcla (Ma) que comprende óxido de olefina,

en el que la etapa (a) comprende al menos una etapa de reacción (i) en donde en (i)

(1) la reacción se lleva a cabo en al menos 3 reactores R1, R2, ... Rn conectados en paralelo, en donde cada reactor contiene el catalizador y en donde la carga de catalizador estándar LS de un reactor dado se desvía no más de ± 5% de la carga de catalizador estándar promedio LSA;

(2) en cualquier punto dado en el tiempo durante la llevada a cabo de la reacción, al menos uno de los al menos 3 reactores R1, R2, ... Rn está fuera de servicio para regenerar el catalizador presente en este al menos un reactor de tal manera que al menos 2 reactores permanecer en operación;

(3) en este punto en el tiempo, los al menos 2 reactores en operación son operados de tal manera que (3.1) la carga promedio de catalizador LA está en el rango de (0.8-1.2) LSA;

(3.2) la carga de catalizador L de un reactor dado está dentro del rango de (0.5-1.5) LS, siendo LS la carga de catalizador estándar de este reactor;

(3.3) la carga de catalizador L de al menos uno de estos reactores se desvía más de ± 5% de la carga de catalizador estándar promedio LSA y es diferente de la carga de catalizador de cada uno de los otros reactores; en donde la carga de catalizador L de un reactor dado es la cantidad molar de hidroperóxido alimentado por kilogramo de catalizador y por hora a este reactor;

en donde la carga de catalizador estándar LS de un reactor dado es la carga de catalizador que, si se aplica constantemente durante un período de reacción T dado a este reactor que contiene el catalizador, da como resultado el máximo rendimiento de óxido de olefina con base en hidroperóxido;

en donde la carga de catalizador estándar promedio LSA es la suma de las cargas de catalizador estándar de todos los reactores R1, R2, ... Rn dividido por n;

en donde la carga de catalizador promedio LA en un punto dado en el tiempo es la suma de las cargas de catalizador de los reactores en operación en este punto en el tiempo, dividido por el número de estos reactores, y en donde en un reactor dado, la carga de catalizador L se cambia paso a paso durante la reacción en este reactor desde un valor inicial en el rango de (1.1-1.5) LS al comienzo de la reacción a un valor en el rango de (0.95-1.05) LS y luego a un valor en el rango de (0.5-0.9) LS antes de que el reactor sea puesto fuera de operación para regenerar el catalizador, siendo LS la carga de catalizador estándar del reactor.

Un proceso para la preparación de un óxido de olefina Campo de la invención

La presente invención se relaciona con un proceso continuo para la preparación de un óxido de olefina que comprende una etapa (a) en donde una olefina se hace reaccionar con un hidroperóxido en la presencia de un catalizador, preferiblemente un catalizador de zeolita. Aún más preferiblemente, esta reacción se lleva a cabo en la presencia de un solvente o mezcla de solvente adecuado. Esta etapa (a) del proceso continuo comprende al menos un una etapa (i) en donde

(1) la reacción se lleva a cabo en al menos 3 reactores R1, R2,... Rn conectados en paralelo, en donde cada reactor contiene el catalizador y en donde la carga de catalizador estándar LS de un reactor dado se desvía no más de ±5 % de la carga de catalizador estándar promedio LSA;

(2) en cualquier punto dado en el tiempo durante la realización de la reacción, al menos uno de los al menos 3 reactores R1, R2,... Rn está fuera de operación para regenerar el catalizador presente en este al menos un reactor de tal modo que en menos 2 reactores permanecen en operación;

(3) en este momento, los al menos 2 reactores en operación son operados de tal manera que

(3.1) la carga de catalizador promedio LA está en el rango de (.8-1.2) LSA;

(3.2) la carga de catalizador L de un reactor dado está dentro del rango de (.5-1.5) LS, siendo LS la carga de catalizador estándar de este reactor;

(3.3) el catalizador de carga L de al menos uno de estos reactores se desvía más de ± 5% de la carga de catalizador estándar promedio LSA y es diferente de la carga de catalizador de cada uno de los otros reactores.

Antecedentes de la invención

En numerosos procesos químicos se utilizan catalizadores los cuales pierden actividad durante el proceso y por lo tanto, se obtienen rendimientos más bajos. En general, estos catalizadores tienen que ser regenerados. Como resultado, el reactor o los reactores que contienen el catalizador tiene o tienen que ser sacados de operación. Por lo tanto, varias publicaciones se refieren a la mejora de estos procesos.

La WO 1/72729 y la US 6,727,371 B2 divulgan un proceso continuo para hacer reaccionar un compuesto orgánico con el hidroperóxido en la presencia de un catalizador, en donde la reacción es llevada a cabo en un conjunto de reactores que comprende al menos dos reactores conectados en paralelo. Uno de los reactores puede ser sacado de operación para permitir la regeneración del catalizador mientras que el otro reactor es operado para permitir un proceso continuo.

La DE 1 24 3 3. se relaciona con un proceso para la preparación continua de un compuesto químico, en el cual un reactor de carcasa y tubo diseñado especialmente es utilizado en al menos un reactor usado para la preparación de este compuesto. También se divulga el uso de dos o más reactores conectados en paralelo.

La WO 2/85873 divulga un proceso para la epoxidación catalítica de olefinas con peróxido de hidrógeno en un sistema de reacción de flujo continuo, en donde la mezcla de reacción se hace pasar a través de un lecho fijo de catalizador en modo de operación de flujo descendente y el calor de reacción es eliminado al menos parcialmente durante el curso de la reacción. También se divulga el uso de dos o más reactores conectados en paralelo.

La WO 2/85874 se relaciona con un proceso para la epoxidación catalítica de olefinas con peróxido de hidrógeno en una mezcla de reacción multifase la cual puede ser llevada a cabo en varios reactores conectados en serie o en paralelo

La EP 1 43 259 A1 se relaciona con un proceso continuo para la epoxidación de olefinas usando un catalizador heterogéneo para promover la reacción de epoxidación, con lo cual la desactivación del catalizador se ha reducido considerablemente. También se divulga el uso de dos o más reactores conectados en paralelo.

La US 5,76,253 y US 5,84,933 se relacionan con un reactor y un proceso para la producción de compuestos de oxirano por reacción de una olefina tal como propileno con un hidroperóxido orgánico usando un catalizador de contacto sólido, en donde el reactor se divide en una serie de zonas separadas, conteniendo cada zona un lecho de catalizador de epoxidación sólido. No se divulga el uso de reactores conectados en paralelo.

De acuerdo con la US 5,912,367, se convierte propileno a óxido de propileno en un proceso en fase líquida altamente eficiente en donde tanto la temperatura como la presión se incrementaron en el transcurso de la epoxidación, la cual se lleva a cabo preferiblemente en un modo continuo de operación. El catalizador utilizado es un catalizador heterogéneo tal como silicalita de titanio o titania sobre sílica. El agente oxidante es una especie de 5 oxígeno activo tal como peróxido de hidrógeno o un hidroperóxido orgánico. Cuando el rendimiento deseado de óxido de propileno ya no se puede mantener, el catalizador es reemplazado o regenerado.

La US 5,849,937 divulga un proceso de epoxidación de olefinas usando una pluralidad de recipientes del reactor, conteniendo cada uno un lecho fijo de un catalizador heterogéneo tal como titania sobre sílica. Los recipientes del reactor están conectados en serie mediante el cual se hace pasar una corriente de alimentación compuesta de 1 defina y una especie de oxígeno activo a través de dicha serie de recipientes del reactor en contacto con el catalizador heterogéneo para lograr la conversión de la defina al epóxido correspondiente. A medida que la actividad de catalizador en un recipiente del reactor individual cae a un nivel indeseablemente bajo, dicho recipiente del reactor se pone fuera de servicio y se introduce un recipiente del reactor de reemplazo que contiene el catalizador fresco o regenerado. El recipiente del reactor de reemplazo puede, en realizaciones alternativas del 15 proceso, ser el primero o el último recipiente del reactor en dicha serie. Por ejemplo, la corriente de alimentación puede primero ponerse en contacto con bien sea la carga más activa o la menos activa del catalizador dentro de la serie de recipientes del reactor. No se divulga el uso de reactores conectados en paralelo.

Puesto que se cree que la desactivación del catalizador es un proceso continuo, los procesos tal como se divulga en el estado de la técnica aún tienen pérdidas en el rendimiento del producto de reacción deseada sobre el tiempo de 2 reacción.

Es un objetivo de la presente invención proveer un proceso novedoso para la preparación de un óxido de olefina el cual es ventajoso con respecto al rendimiento global en el producto de reacción en comparación con los procesos del estado de la técnica.

Resumen de la invención

La presente invención se relaciona con un proceso continuo para la preparación de un óxido de olefina que comprende una etapa (a)

(a) hacer reaccionar una olefina con un hidroperóxido en la presencia de un catalizador para obtener una mezcla (Ma) que comprende óxido de olefina,

en donde la etapa (a) comprende al menos una etapa de reacción (i) en donde (i)

(1) la reacción se lleva a cabo en al menos 3 reactores R1, R2,... Rn conectados en paralelo, en donde cada reactor

contiene el catalizador y en donde la carga de catalizador estándar LS de un reactor dado se desvía no más de ± 5% de la carga de catalizador estándar promedio LSA;

(2) en cualquier punto dado en el tiempo durante la realización de la reacción, al menos uno de los al menos 3 reactores R1, R2,... Rn está fuera de operación para regenerar el catalizador presente en este al menos un reactor

de tal manera que al menos 2 reactores permanecen en operación;

(3) en este punto en el tiempo, los al menos 2 reactores en funcionamiento son operados de tal manera que

(3.1) la carga de catalizador promedio LA está en el rango de (.8-1.2) LSA;

(3.2) la carga de catalizador L de un reactor dado está dentro del rango de (.5-1.5) LS, siendo LS la carga de catalizador estándar de este reactor;

(3.3) la carga de catalizador L de al menos uno de estos reactores se desvía más de ± 5% de la carga de catalizador

estándar promedio LSA y es diferente de la carga de catalizador de cada uno de los otros reactores;

en donde la carga de catalizador L de un reactor dado es la cantidad molar de hidroperóxido alimentado por kilogramo de catalizador y por hora en este reactor;

en donde la carga de catalizador estándar LS de un reactor dado es la carga de catalizador que, si se aplica 45 constantemente durante un período de reacción dado T a este reactor que contiene el catalizador, da como resultado el máximo rendimiento de óxido de olefina basado en hidroperóxido;

1. Un proceso continuo para la preparación de un óxido de olefina que comprende una etapa (a)

(a) hacer reaccionar una defina con un hidroperóxido en presencia de un catalizador para obtener una mezcla (Ma) que comprende óxido de defina,

en el que la etapa (a) comprende al menos una etapa de reacción (I) en donde en (I)

(1) la reacción se lleva a cabo en al menos 3 reactores R1, R2,... Rn conectados en paralelo, en donde cada reactor contiene el catalizador y en donde la carga de catalizador estándar LS de un reactor dado se desvía no más de ± 5% de la carga de catalizador estándar promedio LSA;

(2) en cualquier punto dado en el tiempo durante la llevada a cabo de la reacción, al menos uno de los al menos 3 reactores R1, R2,... Rn está fuera de servicio para regenerar el catalizador presente en este al menos un reactor de tal manera que al menos 2 reactores permanecer en operación;

(3) en este punto en el tiempo, los al menos 2 reactores en operación son operados de tal manera que

(3.1) la carga promedio de catalizador LA está en el rango de (.8-1.2) LSA;

(3.2) la carga de catalizador L de un reactor dado está dentro del rango de (.5-1.5) LS, siendo LS la carga de catalizador estándar de este reactor;

(3.3) la carga de catalizador L de al menos uno de estos reactores se desvía más de ± 5% de la carga de catalizador estándar promedio LSA y es diferente de la carga de catalizador de cada uno de los otros reactores; en donde la carga de catalizador L de un reactor dado es la cantidad molar de hidroperóxido alimentado por kilogramo de catalizador y por hora a este reactor;

en donde la carga de catalizador estándar LS de un reactor dado es la carga de catalizador que, si se aplica constantemente durante un período de reacción T dado a este reactor que contiene el catalizador, da como resultado el máximo rendimiento de óxido de oleflna con base en hidroperóxido;

en donde la carga de catalizador estándar promedio LSA es la suma de las cargas de catalizador estándar de todos los reactores R1, R2,... Rn dividido por n;

en donde la carga de catalizador promedio LA en un punto dado en el tiempo es la suma de las cargas de catalizador de los reactores en operación en este punto en el tiempo, dividido por el número de estos reactores, y

en donde en un reactor dado, la carga de catalizador L se cambia paso a paso durante la reacción en este reactor desde un valor inicial en el rango de (1.1-1.5) LS al comienzo de la reacción a un valor en el rango de (.95-1.5) LS y luego a un valor en el rango de (.5-.9) LS antes de que el reactor sea puesto fuera de operación para regenerar el catalizador, siendo LS la carga de catalizador estándar del reactor.

2. El proceso de la reivindicación 1, en donde el hidroperóxido es peróxido de hidrógeno.

3. El proceso de la reivindicación 1 o 2, en donde el catalizador es un catalizador de zeolita de titanio

4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la olefina es propeno.

5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde en (i), la olefina se hace reaccionar en la presencia de un solvente.

6. El proceso de la reivindicación 5, en donde el solvente es metanol.

7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el al menos 3 reactores R1, R2,... Rn son reactores de carcasa y tubo y el catalizador presente en los mismos es un catalizador de lecho fijo.

8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde de acuerdo con (3.2), la carga de catalizador L de un reactor dado está dentro del rango de (.7-1.3) LS, siendo LS la carga de catalizador estándar de este reactor.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde de acuerdo con (3.1), la carga de catalizador promedio LA está en el rango de (.9-1.1) LSA.

1. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde n es menor que o igual a 1.

11. El proceso de la reivindicación 1, en donde n es 4.

12. El proceso de la reivindicación 11, en donde en (i), en cualquier punto dado en el tiempo, 1 reactor está fuera de operación y 3 reactores están en operación.

13. El proceso de la reivindicación 12, en donde en este punto en el tiempo, la carga de catalizador de un primer reactor está en el rango de (1.1 -1.5) LS1, siendo LS1 la carga de catalizador estándar del primer reactor, la carga de catalizador de un segundo reactor está en el rango de (.95-1.5) LS2, siendo LS2 la carga de catalizador estándar del segundo reactor, y la carga de catalizador del tercer reactor está en el rango de (.5-.9) LS3, siendo LS3 la carga de catalizador estándar del tercer reactor.

14. El proceso de la reivindicación 12, en donde en este punto en el tiempo, la carga de catalizador de un primer reactor está en el rango de (1.1-1.3) LS1, siendo LS1 la carga de catalizador estándar del primer reactor, la carga de catalizador de un segundo reactor está en el rango de (.95-1.5) LS2, siendo LS2 la carga de catalizador estándar del segundo reactor, y la carga de catalizador del tercer reactor está en el rango de (.7-.9) LS3, siendo LS3 la carga de catalizador estándar del tercer reactor.

15. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde la carga de catalizador estándar LS de un reactor dado está en el rango de 7 a 13 mol/kg(catalizador)/h.

16. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, siendo el hidroperóxido, peróxido de hidrógeno, siendo el solvente metanol, siendo el catalizador un catalizador de silicalita de titanio y siendo la olefina, propeno, en donde la carga de catalizador estándar LS del reactor está en el rango de 7 a 13 mol/kg(catalizador)/h y en donde una carga de catalizador L en el rango de (1.1-1.3) LS se mantiene durante un periodo en el rango de 25 a 35 horas, una carga de catalizador L en el rango de (.95-1.5) LS se mantiene durante un período en el rango de 25 a 35 horas y una carga de catalizador L en el rango de (.7-.9) LS se mantiene durante un periodo en el rango de 25 a 35 horas.

17. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en donde el al menos 3 reactores R1, R2,... Rn reactores se tienen en operación secuencialmente.

18. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en donde en (i), se obtiene una mezcla la cual comprende óxido de olefina, olefina sin reaccionar e hidroperóxido sin reaccionar, y en donde la etapa (a) comprende adlclonalmente

(¡i) separación de la defina sin reaccionar de la mezcla resultante de la etapa

(i) obtención de una mezcla que comprende hidroperóxido sin reaccionar; (¡II) reacción del hidroperóxido del que se ha separado en la etapa (¡I) con olefina.