Método para producir óxidos de alquileno.

Método continuo para la producción un óxido de alquileno mediante oxidación directa de un alqueno con oxígeno,

el cual comprende

(i) poner en contacto continuamente un catalizador que contiene plata con una mezcla G1 que contiene el alqueno yoxígeno durante un tiempo de corrida Δt(i);

(ii) poner en contacto al menos una vez el catalizador según (i) durante la puesta en contacto continua según (i) conuna mezcla adicional G2 que contiene etanol, durante un tiempo de corrida Δt(ii), en cuyo caso Δt(i) >Δt(ii).

Método para producir óxidos de alquileno

La presente invención se refiere a un método continuo para producir un óxido de alquileno mediante oxidación directa de un alqueno con oxígeno en un catalizador que contiene plata, en cuyo caso el método comprende un tratamiento integrado del catalizador para elevar su actividad y/o selectividad. Asimismo la invención se refiere al uso de un método tal para regenerar un catalizador consumido, usado ya para la producción de óxido de alquileno.

Óxidos de alquileno son productos químicos fundamentales que encuentran múltiples aplicaciones. Para la producción de óxidos de alquileno en el estado de la técnica se conocen fundamentalmente diferentes métodos de producción. Los óxidos de alquileno pueden producirse, por ejemplo, mediante reacción de olefinas con hidroperóxidos, por ejemplo con peróxido de hidrógeno o mediante oxidación directa con oxígeno.

Con frecuencia el óxido de etileno se produce a nivel industrial mediante oxidación directa de etileno con oxígeno en presencia de catalizadores que contienen plata. Con frecuencia se usan catalizadores soportados sobre los cuales se ha aplicado plata metálica catalíticamente activa mediante un método adecuado. Como material de soporte pueden emplearse básicamente diferentes materiales porosos, como por ejemplo carbón activado, dióxido de titanio, de circonio o de silicio o composiciones cerámicas o mezclas de estos materiales. Regularmente se usa a-óxido de aluminio como material de soporte.

Además de plata y material de soporte, estos catalizadores contienen la mayoría de las veces promotores para mejorar las propiedades catalíticas. Según el estado de la técnica, sobre el soporte se aplican, por ejemplo, compuestos de metal alcalino y/o de metal alcalino-térreo en pequeñas cantidades. Algunos documentos enseñan el uso de metales de transición tales como tungsteno o molibdeno. Un promotor particularmente preferido en catalizadores de plata es renio. Catalizadores que contienen renio y/u otros promotores de metal de transición en combinación con compuestos de metal alcalino y/o de metal alcalino térreo se emplean preferentemente a nivel industrial debido a su alta selectividad.

En el transcurso del tiempo ha sido desarrollada una serie de métodos para la oxidación directa de alquenos, principalmente de etileno, usando diferentes catalizadores de plata con el objetivo de influir positivamente en la selectividad y/o actividad. Por selectividad se entiende el porcentaje molar de alquileno que se convierte en óxido de alquileno. La actividad se caracteriza por la concentración de óxido de alquileno a la salida del reactor en condiciones por lo demás constantes, como por ejemplo temperatura, presión, cantidad de gas, cantidad de catalizador. Cuanto mayor sea la concentración de óxido de alquileno, más alta es la actividad. Mientras menor es la temperatura requerida para lograr una determinada concentración de óxido de alquileno, más alta es la actividad. Debido a las grandes cantidades de óxido de etileno, por ejemplo, que se producen en procesos industriales con el proceso de oxidación directa, cualquier incremento de la selectividad o la actividad de un catalizado tiene una considerable importancia económica. Además de la actividad, también es de enorme importancia económica el tiempo de vida útil del catalizador. La actividad y/o selectividad de los catalizadores conocidos disminuyen con la duración del empleo que va avanzando, de modo que en últimas debe efectuarse un cambio de catalizador económicamente desfavorable.

Los métodos para mejorar la actividad y/o selectividad de los catalizadores de plata consumidos se basan la mayoría de las veces en que se trata posteriormente o se regenera el catalizador consumido. El tratamiento posterior consiste, por ejemplo, en que el catalizador consumido se impregna con una solución compuesta de agua, un solvente soluble con agua y un compuesto de cesio y/o de rubidio. El catalizador empapado de tal manera vuelve a emplearse en la reacción de oxidación. Tales métodos se describen, por ejemplo, en DE 25 19 599, DE 26 11 856, DE 26 36 680, DE 26 49 359, EP 0 101 008 y DE 29 38 245. En los métodos de regeneración que se describen en la US 4, 529, 714 o US 4, 391, 735, el catalizador que contiene plata es tratado de una manera muy similar; sin embargo la solución de regeneración contiene aquí adicionalmente hidrazina o ácidos alifáticos o aromáticos como aditivos.

Los métodos descritos tienen, sin embargo, la desventaja de que el proceso de oxidación debe interrumpirse durante todo el tiempo de tratamiento del catalizador. Parece ser ventajoso un método en el que la actividad y/o selectividad del catalizador de plata puede mejorarse en determinado tiempo durante el método en curso in situ mediante un tratamiento adecuado. El término "in situ", tal como se usa en el contexto de la invención, significa que se realiza un tratamiento del catalizador durante la reacción de oxidación en curso sin que en tal caso el método de oxidación se interrumpa.

Un método de regeneración in situ se describe en la US 6, 624, 116. Este documento se refiere a un método para regenerar un catalizador que se usa en un proceso de oxidación autotérmico para la conversión de hidrocarburos parafínicos en olefinas. La regeneración se logra introduciendo un compuesto evaporable de los metales del grupo 8b y/o introduciendo un promotor evaporable junto con la mezcla de reacción al reactor. Los catalizadores que

contienen plata y los métodos para la oxidación directa de alquenos en óxidos de alquileno no se describen en la US 6, 624, 116.

Por lo tanto, existía la necesidad de métodos ventajosos para producir óxidos de alquileno mediante oxidación directa de alquenos en catalizadores que contienen plata, en los que se minimizan las desventajas arriba descritas, es decir, por ejemplo, en casos de pérdida de producción y/o pérdidas de actividad y/o selectividad durante el tiempo de empleo continuo. Además, existía la necesidad de un método de regeneración ventajoso para catalizadores que contienen plata que se emplearan en la oxidación directa de alquenos.

Sorprendentemente se ha encontrado ahora que mediante un tratamiento in situ de un catalizador que contiene plata con una mezcla que contiene etanol, el cual se realiza durante la producción de un óxido de alquileno mediante oxidación directa de un alqueno con oxígeno, se influye positivamente en la selectividad y la actividad.

Por consiguiente la presente invención se refiere a un método continuo para producir un óxido de alquileno mediante oxidación directa de un alqueno, que comprende

(i) poner en contacto continuamente un catalizador que contiene plata con una mezcla G1 que contiene alqueno y oxígeno, durante un tiempo de corrida Lt (i) ;

(ii) poner en contacto al menos una vez el catalizador según (i) durante la puesta en contacto continua según (i) con una mezcla adicional G2 que contiene etanol, por un tiempo de corrida Lt (ii) , donde Lt (i) > Lt (ii) .

El método de la invención puede entenderse en este caso como un método de regeneración de un catalizador que contiene plata, el cual se emplea en la oxidación directa de alquenos a óxidos de alquileno, en el cual la generación del catalizador se realiza in situ, es decir tal como se define arriba, durante la reacción de oxidación en curso, sin que en tal caso se interrumpa el proceso de oxidación.

Por consiguiente la presente invención se refiere al uso del método mencionado arriba para la regeneración in situ de un catalizador que contiene plata.

El método de la invención es adecuado particularmente para la oxidación directa de alquenos con 2 a 4 átomos de carbono, principalmente para la oxidación directa de etileno o propeno. Particularmente se prefiere emplear el método para la oxidación directa de etileno en óxido de etileno.

Por consiguiente, la presente invención también se refiere a un método, tal como se describe arriba, en cuyo caso el alqueno es etileno y el óxido de alquileno es óxido de etileno. Asimismo la invención se refiere al uso de este método para la regeneración in situ de un catalizador que contiene plata, mientras que este se emplea para la producción de óxido de etileno.

En el método de la invención, como catalizadores pueden emplearse básicamente todos los catalizadores que contienen... [Seguir leyendo]

1. Método continuo para la producción un óxido de alquileno mediante oxidación directa de un alqueno con oxígeno, el cual comprende

(i) poner en contacto continuamente un catalizador que contiene plata con una mezcla G1 que contiene el alqueno y oxígeno durante un tiempo de corrida Lt (i) ;

(ii) poner en contacto al menos una vez el catalizador según (i) durante la puesta en contacto continua según (i) con una mezcla adicional G2 que contiene etanol, durante un tiempo de corrida Lt (ii) , en cuyo caso Lt (i) > Lt (ii) .

2. Método según la reivindicación 1, en el que el tiempo de corrida Lt (i) es al menos de 100 h.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, en el que el tiempo de corrida Lt (ii) se encuentra en el rango de 0, 1 a 4 h.

4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la puesta en contacto según (i) se efectúa a una temperatura en el rango de 180 °C a 300 °C, preferi ble a una temperatura en el rango de 200 °C a 270 ° C.

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la puesta en contacto según (i) se efectúa a una presión en el rango de 14 bar a 20 bar.

6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la puesta en contacto según (i) se efectúa con una GHSV (gas hourly space velocity) en el rango de 3000 a 6000 h-1.

7. Método según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la mezcla G2 se dosifica a la mezcla G1 antes de ponerse en contacto con el catalizador según (ii) .

8. Método según la reivindicación 7, en el que antes de dosificarse la mezcla G2 se lleva a una temperatura en el rango de 170 a 270 °C.

9. Método según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la mezcla G2 se emplea en una cantidad en el rango de 0, 05 % en volumen a 1 % en volumen, preferible en una cantidad en el rango de 0, 1 a 0, 5 % en volumen, cada caso respecto de la suma de los volúmenes G1 y G2.

10. Método según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el alqueno es etileno y el óxido de alquileno es óxido de etileno.

11. Método según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la mezcla G1 contiene un gas inerte.

12. Método según la reivindicación 11, en el que el gas inerte se selecciona del grupo compuesto por nitrógeno, argón, metano, helio y mezclas de dos o más de los mismos.

13. Método según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la mezcla G1 contiene un compuesto de halógeno, preferible n compuesto de halógeno orgánico seleccionado del grupo compuesto por cloruro de etilo, 1, 1diclorooetano, 1, 2-diclorooetano, cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloruro de vinilo y mezclas de uno o más de estos compuestos.

14. Método según una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la mezcla G1 contiene adicionalmente un compuesto de nitrógeno, preferible monóxido de nitrógeno y/o dióxido de nitrógeno.

15. Método según una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que la mezcla G2 contiene adicionalmente heptóxido de renio.

16. Método según una de las reivindicaciones 1 a 15, en el que el catalizador que contiene plata comprende un material de soporte inerte, preferible un óxido de aluminio alfa.

17. Método según una de las reivindicaciones 1 a 16, en el que el catalizado contiene plata en una cantidad de 10 a 30 % en peso, respecto del peso total del catalizador.

18. Método según una de las reivindicaciones 1 a 17, en el que el catalizador comprende adicionalmente al menos un promotor.

19. Método según la reivindicación 18, en el que el promotor, al menos uno, se selecciona del grupo compuesto por Re, W, Mo, Rb, Li, K, Cs, Sr, Ba, Ca, P, B, In, Sn, Sb, TI, Pb, S, Bi y mezclas de dos o más de los mismos.