Un procedimiento para producir un epóxido que comprende hacer reaccionar una olefina,

hidrógeno y oxígeno,en presencia de un catalizador que comprende zeolita de titanio o vanadio, un metal noble, plomo y bismuto

Procedimiento de oxidación directa mediante la utilización de una composición de catalizador mejorada.

SECTOR DE LA INVENCIÓN

La presente invención, se refiere a un catalizador y a su uso, en la producción de epóxidos a partir de hidrógeno, oxígeno, y olefinas.

ANTECEDENTES Y TRASFONDO DE LA INVENCIÓN

Se han desarrollado muchos procedimientos, para la preparación de epóxidos. Generalmente, los epóxidos, se forman mediante la reacción de una olefina, con un agente oxidante, en presencia de un catalizador. El óxido de etileno, se produce, comercialmente, mediante la reacción de etileno con oxígeno, sobre un catalizador de plata. El óxido de propileno, se produce, comercialmente, mediante la reacción de propileno con un agente oxidante de hidropéroxido, tal como el hidroperóxido de etilbenceno ó el hidroperóxido de tert. butilo. Este procedimiento, se realiza en presencia de un catalizador de molibdeno solubilizado, véase la patente estadounidense US nº 3.351.635, ó una titania heterogénea sobre catalizador de sílice, véase la patente estadounidense US nº 4.367.342.

Además del oxígeno y los hidroperóxidos de alquilo, el peróxido de hidrógeno, es también un agente oxidante de utilidad, para la formación de epóxidos. La patentes estadounidenses US nº 4.833.260, US nº 4.859, 785 y US nº 4.937.216, por ejemplo, dan a conocer la epoxidación de olefinas, con peróxido de hidrógeno, en presencia de un catalizador de silicato de titanio.

Investigaciones más recientes, se dirigen a la epoxidación directa de olefinas con oxígeno e hidrógeno. En este procedimiento, se cree que, el oxígeno y el hidrógeno, reaccionan in situ, para formar un agente oxidante. Se han propuesto muchos catalizadores diferentes, para su uso en el procedimiento de epoxidación directa. De una forma típica, el catalizador, comprende un metal noble y un titanosilicato. Así, por ejemplo, el documento de patente japonesa JP 4-352771, da a conocer la formación de óxido de propileno, a partir de propileno, oxígeno, e hidrógeno, utilizando un catalizador que comprende un metal del Grupo VIII, tal como el paladio, sobre un titanosilicato cristalino. Se cree que, el metal del Grupo VIII, fomenta la reacción de oxígeno e hidrógeno, para formar un agente oxidante, in situ, de peróxido de hidrógeno. El documento de patente estadounidense US nº 6.498.259, describe una mezcla catalizadora de una zeolita de titanio y un complejo de paladio soportado, en donde, el paladio, se soporta sobre carbono, sílice, sílice – aluminio, titania, zirconia, y niobia. Otros ejemplos de catalizadores de epoxidación directa, incluyen al oro soportado sobre silicatos de titanio, véase a dicho ejemplo, el documento de prioridad PCT de la solicitud de patente internacional WO 98 /00413.

Una desventaja de los catalizadores de epoxidación directa, reside en el hecho de que, éstos, son propensos a producir productos secundarios, tales como los glicoles ó los éteres de glicol, formados mediante la apertura del anillo del producto de epóxido o del producto secundario de alcano, formados mediante la hidrogenación de olefinas. La patente estadounidense US nº 6.008.388, enseña que, la selectividad del procedimiento de epoxidación directa de olefinas, se mejora, mediante la adición, a la mezcla de reacción, de un compuesto de nitrógeno, tal como el hidróxido amónico. La patente estadounidense US nº 6.399.794, da a conocer el uso de modificantes de bicarbonato amónico, para hacer disminuir la producción de productos secundarios de anillo abierto. La patente estadounidense US nº 6.005.123, da a conocer el uso de modificantes de fósforo, azufre, selenio o arsénico, tales como la trifenilfosfina ó el benzotiofeno, para hacer disminuir la producción de propano. La patente estadounidense US n1 7.026.492, da a conocer el hecho de que, la presencia de un modificante monóxido de carbono, metilacetileno, y / o de propadieno, proporciona un producto secundario de alcano, significativamente reducido. Adicionalmente, además, la solicitud de patente estadounidense con el nº de serie US nº 11 / 489.086, la cual se encuentra también en trámite, da a conocer el hecho de que, el uso de un zeolita titanio ó de vanadio, con contenido de paladio y modificada con plomo, reduce la formación de productos secundarios.

Tal y como sucede con cualquier tipo de procedimiento químico, es deseable el hecho de alcanzar todavía mejoras adicionales, en los procedimientos y catalizadores de epoxidación. Nosotros, los solicitantes, hemos descubierto un nuevo catalizador, y su uso en la epoxidación de olefinas.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La invención, consiste en el uso de un catalizador que comprende un metal noble, plomo, bismuto, y una zeolita de titanio ó vanadio. En una forma de presentación, el catalizador, es una mezcla que comprende una zeolita de titanio ó vanadio, y un catalizador soportado, que comprende un metal noble, plomo, bismuto, y un soporte. El catalizador, es de utilidad en la epoxidación de olefinas. Así, de este modo, la invención, incluye, también, un procedimiento de epoxidación de olefinas, el cual comprende el hacer reaccionar olefina, oxígeno, e hidrógeno, en presencia de un catalizador que comprende una zeolita de titanio o vanadio, un metal noble, plomo, y bismuto. Este procedimiento, de una forma sorprendente, proporciona un sub-producto de alcano, significativamente reducido, formado por la hidrogenación de olefina, comparado con el procedimiento que utiliza sistemas de catalizadores que no contienen bismuto y plomo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El catalizador utilizado en la invención, comprende una zeolita de titanio ó vanadio, un metal noble, plomo, y bismuto. Las zeolitas de titanio ó vanadio, comprenden la clase de substancias zeolíticas, en donde, los átomos de titanio ó vanadio, se sustituyen por una porción de átomos de silicio, en el esqueleto del retículo o red de un tamiz molecular. Tales tipos de substancias, y su producción, se conocen bien, en el arte especializado de la técnica. Véanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses US nº 4.410.501 y US nº 4.666.692.

Las zeolitas apropiadas de titanio o vanadio, son aquéllos materiales cristalinos, que tienen una estructura porosa de de tamiz molecular, con átomos de titanio ó vanadio, sustituidos, en la red o retículo. La elección de zeolita de titanio ó vanadio empleada, dependerá de un gran número de factores, incluyendo el tamaño y la forma de la olefina a epoxidar. Así, por ejemplo, se prefiere utilizar una zeolita de titanio ó vanadio, de un tamaño de poro relativamente pequeño, tal como una silicalita de titanio, si la olefina es una olefina alifática inferior, tal como etileno, propileno, ó 1buteno. Allí en donde, la olefina, es propileno, el uso de una silicalita de titanio TS-1, es especialmente ventajosa. Para una olefina voluminosa, tal como el ciclohexeno, puede preferirse una zeolita de titanio o vanadio, de un tamaño de poro superior, tal como una zeolita que tenga una estructura isomoría, con zeolita beta.

Las zeolitas de titanio ó vanadio particularmente preferidas, incluyen a la clase de tamices moleculares, a los que se les hace referencia, usualmente, como silicalitas de titanio, de una forma particular “TS-1” (que tienen una topología MFI análoga a la de las zeolitas de aluminosilicatos ZSM-5) , “TS-2” (que tienen una topología MEL análoga a la de las zeolitas de aluminosilicatos ZSM-11) , “TS3” (según de describen en patente belga nº 1.001.038) , y Ti-MWW (que tienen una topología MEL análoga a la de las zeolitas de aluminosilicatos MWW) . Los tamices moleculares que contienen titanio, que tienen unas estructuras de red o retículo isomorías, a la zeolita beta, mordenita, ZSM-48, ZSM-12, SBA-15, TUD, HMS, y MCM-41, son también apropiadas para su uso. Las zeolitas de titanio, no contienen, de una forma preferible, ningún elemento que no sea titanio, silicio, y oxígeno, en el esqueleto o estructura de la red

o retículo, si bien pueden encontrarse presentes cantidades menores de boro, hierro, aluminio, sodio, potasio, cobre y por el estilo.

Las zeolitas de titanio preferidas, tienen, generalmente, una composición correspondiente a la siguiente fórmula empírica, xTiO2 (1-x) SiO2, en donde, el valor de x, se encuentra comprendido dentro de unos márgenes situados entre 0, 0001 y 0, 5000. De una forma más preferible, el valor de x, se encuentra comprendido dentro... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir un epóxido que comprende hacer reaccionar una olefina, hidrógeno y oxígeno, en presencia de un catalizador que comprende zeolita de titanio o vanadio, un metal noble, plomo y bismuto.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde, la zeolita de titanio o vanadio, es un silicalita de vanadio.

3. EL procedimiento de la reivindicación 1, en donde, el catalizador, contiene de un 0, 01 a un 10 por ciento, en peso, del metal noble, de un 0, 01 a un 10 por ciento, en peso, de plomo, y de un 0, 001 a un 5 por ciento, en peso, de bismuto.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde, la olefina, es olefina C2-C6.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde, la reacción, se realiza en presencia de un disolvente seleccionado de entre el grupo consistente en alcoholes, éteres, ésteres, cetonas, nitrilos, agua, CO2 líquida, y mezclas de entre éstos.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde, el metal noble, es paladio.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde, el catalizador, comprende el metal noble, plomo, y bismuto soportados sobre la zeolita de titanio o vanadio.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde, el metal noble, plomo y bismuto, se soportan sobre un soporte.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en donde, el soporte, se selecciona de entre el grupo consistente en carbono, titania, zirconia, niobia, sílice, alúmina, sílice-aluminio, óxido de tántalo, óxido de molibdeno, óxido de tungsteno, titania-sílice, zirconia-sílice, niobia-sílice, y mezclas de entre éstos.

10. Un procedimiento para producir óxido de propileno, según la reivindicación 1, el cual comprende hacer reaccionar propileno, hidrógeno y oxígeno, en presencia de una zeolita de titanio y un catalizador soportado que comprende paladio, plomo, bismuto y un soporte.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en donde, la zeolita de titanio, es una silicalita de titanio.

12. El procedimiento de la reivindicación 10, en donde, el catalizador soportado, contiene de un 0, 01 a un 10 por ciento de paladio, de un 0, 01 a un 20 por ciento de plomo, y de un 0, 001 a un 5 por ciento de bismuto.

13. El procedimiento de la reivindicación 10, en donde, el soporte, se selecciona de entre el grupo consistente en carbono, titania, zirconia, niobia, sílice, alúmina, sílice-aluminio, óxido de tántalo, óxido de molibdeno, óxido de tungsteno, titania-sílice, zirconia-sílice, niobia-sílice, , y mezclas de entre éstos.