UN MÉTODO PARA ELABORAR ÓXIDO DE ETILENO.

La invención se refiere a la elaboración eficiente de óxido de etileno mediante la oxidación parcial de etileno con oxígeno utilizando un catalizador de epoxidación de alta selectividad. En los últimos años se han desarrollado nuevos catalizadores de epoxidación de etileno altamente selectivos que brindan ventajas de selectividad frente a los catalizadores de epoxidación de alta actividad convencionales. Tales catalizadores de alta selectividad son conocidos a través de las Patentes Estadounidenses 4.761.394 y 4.766.105. No obstante, los catalizadores de alta selectividad emplean temperaturas de reacción más altas que los catalizadores de alta actividad para una determinada producción de óxido de etileno y exhiben una mayor tasa de desactivación del catalizador que los catalizadores de epoxidación de alta actividad. Por lo tanto, es conveniente encontrar una forma de aprovechar las ventajas de selectividad de utilizar un catalizador de epoxidación de alta selectividad en la elaboración de óxido de etileno sin incurrir en los efectos negativos asociados que se indican precedentemente. En el funcionamiento comercial de los procesos de epoxidación, la alimentación del reactor de epoxidación se forma agregando oxígeno y etileno frescos a una corriente de gas reciclado que comprende, además de oxígeno y etileno sin reaccionar y reciclados, cantidades de dióxido de carbono, agua y otros gases. De conformidad con la invención, se proporciona un método para elaborar óxido de etileno, comprendiendo dicho método poner en contacto un catalizador de epoxidación de alta selectividad bajo condiciones de reacción de epoxidación a una temperatura de reacción inferior a 260ºC, con una alimentación del reactor que comprende etileno, oxígeno y una concentración de dióxido de carbono, en la que dicha concentración de dióxido de carbono es inferior a 2 por ciento de moles en base a la alimentación total del reactor de epoxidación. La FIG. 1 demuestra la mejora en la vida y selectividad catalíticas de un catalizador de alta selectividad con gráficas de selectividad catalítica (S, en %), a una determinada tasa de trabajo, como una función de la producción acumulativa de óxido de etileno (P, en kton/m 3 ) para el uso de la invención de un catalizador de epoxidación de alta selectividad (I) en comparación con el uso convencional de un catalizador de epoxidación de alta selectividad (II) y el uso convencional de un catalizador de alta actividad (III); la FIG. 2 demuestra la mejora en la vida catalítica y la temperatura de reacción con gráficas de temperatura refrigerante del reactor (T, en ºC) como una función de la producción acumulativa de óxido de etileno (P, en kton/m 3 ) para el uso de la invención de un catalizador de epoxidación de alta selectividad (I) en comparación con el uso convencional de un catalizador de epoxidación de alta selectividad (II) y con el uso convencional de un catalizador de alta actividad (III); y la FIG. 3 presenta gráficas de la concentración de dióxido de carbono de entrada al reactor (CO2, en % de mol) como una función de la producción acumulativa de óxido de etileno (P, en kton/m 3 ) correspondiente a los valores de selectividad y temperatura refrigerante del reactor presentados en la FIG. 1 y en la FIG. 2. Se ha descubierto que en el uso de catalizadores de epoxidación de alta selectividad para la elaboración de óxido de etileno mediante la oxidación parcial de etileno con oxígeno a conversión o tasa de trabajo constante, puede obtenerse gran mejora en la vida útil del catalizador y otras ventajas modificando la composición de la alimentación típica del reactor de epoxidación. En un proceso de óxido de etileno una alimentación típica del reactor de epoxidación generalmente comprende etileno, oxígeno y una concentración de dióxido de carbono con la concentración en la mayoría de los casos superando 4 moles por ciento del total de moles de la alimentación del reactor de epoxidación. Esta alta concentración de dióxido de carbono en la alimentación del reactor de epoxidación normalmente no tiene un impacto indeseable significativo en las características de realización catalítica de los catalizadores de alta actividad; no obstante, con el uso de un catalizador de epoxidación de alta selectividad, en comparación con el uso de un catalizador de epoxidación de alta actividad, pueden obtenerse enormes ventajas en un proceso de epoxidación con el procesamiento de una alimentación del reactor de epoxidación que tiene una concentración de dióxido de carbono inferior a 1 por ciento en moles e incluso inferior a 2 por ciento en moles del total de la alimentación del reactor. Como se utiliza en la presente memoria, el término selectividad significa el porcentaje en moles del óxido de etileno deseado formado en relación al total de etileno convertido a una determinada tasa de trabajo. El término tasa de trabajo para un determinado catalizador se define como la cantidad de óxido de etileno producida por volumen de unidad de catalizador (por ej. kg por m 3 ) por hora. Como se utiliza en la presente memoria con referencia a la actividad de un catalizador, el término actividad significa la temperatura requerida por un catalizador para proporcionar una determinada tasa de trabajo. Por lo tanto, un catalizador de epoxidación de alta actividad es un catalizador que emplea una temperatura de reacción más baja para una determinada producción de óxido de etileno por cantidad de catalizador de epoxidación en comparación con un catalizador de epoxidación alternativo. Y un catalizador de epoxidación de alta selectividad es un catalizador que, para una temperatura determinada, proporciona un mayor porcentaje de una alimentación convertida que se convierte en producto de óxido de etileno, que un catalizador de epoxidación alternativo. 2   Tanto el catalizador de alta actividad como el catalizador de alta selectividad a los que se hace referencia en la presente memoria son catalizadores soportados con base de plata, pero los dos catalizadores tienen diferentes características de realización catalítica. El material de los catalizadores soportados con base de plata puede seleccionarse de una amplia gama de materiales porosos de soporte, especialmente aquellos que se consideran inertes en presencia de alimentaciones, productos y condiciones de reacción de óxido de etileno. Tales materiales pueden ser naturales o artificiales, y pueden incluir óxidos de aluminio, magnesia, zirconia, sílice, carburo de silicio, arcillas, piedra pómez, zeolitas y carbón. La alúmina alfa es un material preferido para utilizar como principal ingrediente del soporte poroso. El material de soporte es poroso y preferiblemente tiene una superficie específica, medida con el método B.E.T., inferior a 20 m 2 /g y más especialmente de 0,05 a 20 m 2 /g. Preferiblemente la superficie específica B.E.T. del soporte está en el intervalo de 0,1 a 10, más preferiblemente de 0,1 a 3,0 m 2 /g. El método B.E.T. para medir la superficie específica ha sido descrito en detalle por Brunauer, Emmet y Teller en J. Am. Chem. Soc. 60 (1.938) 309-316. El catalizador soportado con base de plata altamente selectivo de la invención puede tener una selectividad inicial de al menos 85%, preferiblemente al menos 86% y, más preferiblemente, al menos 87%. En comparación, la selectividad inicial de los catalizadores soportados con base de plata altamente activos es inferior a la selectividad inicial de los catalizadores soportados con base de plata altamente selectivos y, más específicamente, la selectividad inicial de los catalizadores soportados con base de plata altamente activos puede ser inferior a 85%. Se reconoce, no obstante, que desde un punto de vista práctico el catalizador altamente activo tendrá cierta selectividad mínima. Se considera que este valor de selectividad mínima no es inferior a 78%. El término selectividad inicial utilizado en la presente memoria significa la selectividad de un determinado catalizador cuando está fresco y sin uso. Esto reconoce que un catalizador puede perder actividad con el uso. La selectividad inicial de un determinado catalizador se determina midiendo la selectividad del catalizador utilizando un procedimiento de prueba estándar. En este procedimiento de prueba estándar, se coloca un catalizador triturado (tamaño de partícula 1,27-1,81 mm, es decir fracción de malla de tamiz 14-20) dentro del tubo en U de acero inoxidable de 6,35 mm (1/4 de pulgada) de diámetro de un microreactor operado bajo ciertas condiciones específicas de proceso. Se introduce una alimentación estándar de 30 por ciento en moles de etileno, 7 por ciento en moles dióxido de carbono y 8,5 por ciento en moles oxígeno y 54,5 por ciento en moles de nitrógeno en el microreactor a una presión de 1.447 kPa de manómetro (210 psig) y... [Seguir leyendo]

1. Un método para elaborar óxido de etileno, comprendiendo dicho método poner en contacto un catalizador de epoxidación a base de plata soportado de alta selectividad que comprende una cantidad promotora de renio bajo condiciones de reacción de epoxidación a una temperatura de reacción inferior a 260ºC, con una alimentación del reactor que comprende etileno, oxígeno y una concentración de dióxido de carbono, en el que dicha concentración de dióxido de carbono está en el intervalo de 0,1 a menos de 2 por ciento en moles en base a la alimentación total del reactor de epoxidación. 2. Un método según se expone en la reivindicación 1, en el que la temperatura es inferior a 250ºC, en particular en el intervalo de 180 a 250ºC. 3. Un método según se expone en la reivindicación 2, en el que la temperatura es inferior a 240ºC, en particular en el intervalo de 190 a 240ºC. 4. Un método según se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que dicha concentración de dióxido de carbono está en el intervalo de 0,1 a menos de 1,5 por ciento en moles, en base a la alimentación total del reactor de epoxidación. 5. Un método según se expone en la reivindicación 4, en el que dicha concentración de dióxido de carbono está en el intervalo de 0,2 a menos de 1,2 por ciento en moles, en base a la alimentación total del reactor de epoxidación. 6. Un método según se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que la concentración de agua de la alimentación del reactor de epoxidación es como máximo de 1,5 por ciento en moles de la alimentación total del reactor de epoxidación, en particular como máximo 1 por ciento en moles de la alimentación total del reactor de epoxidación. 7. Un método según se expone en la reivindicación 6, en el que la concentración de agua de la alimentación del reactor de epoxidación está en el intervalo de 0,01 a 0,5 por ciento en moles, en particular de 0,1 a 0,35 por ciento en moles de la alimentación total del reactor de epoxidación. 8. Un método según se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que dicho catalizador de epoxidación a base de plata soportado de alta selectividad comprende un material de soporte, una cantidad catalíticamente eficaz de plata y una cantidad promotora de renio. 9. Un método según se expone en la reivindicación 8, en el que el material de soporte es una alúmina alfa, la cantidad de plata está en el intervalo de 1 a 40 por ciento de peso y la cantidad de renio está en el intervalo de 0,1 a 10 micromoles por gramo, en base al peso total de catalizador. 10. Un método para elaborar 1,2-etanodiol o un éter de 1,2-etanodiol que comprende: - obtener óxido de etileno mediante un método de elaboración de óxido de etileno según se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1-9 y - convertir óxido de etileno en 1,2-etanodiol o éter de 1,2-etanodiol. 8   9