Procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio.

Procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio,

que comprende:

i) pretratar el catalizador de tamiz molecular que contiene titanio, que se ha utilizado en 5 la epoxidación deun compuesto olefínico y, por consiguiente, está inactivado, con agua o alcohol, lavando de este modo losmateriales residuales de la reacción y las impurezas; y

ii) poner el catalizador pretratado en contacto con una solución de mezcla que comprende peróxido dehidrógeno, agua y alcohol, regenerándose de este modo el catalizador;

en el que el peróxido de hidrógeno presente en la solución de mezcla tiene una concentración del 1-10% en peso;en el que el agua y el alcohol presentes en la solución de mezcla están presentes en una relación volumétrica de1:10-10:1; y en el que la etapa de regeneración del catalizador ii) se lleva a cabo haciendo pasar la solución demezcla a través de un lecho de catalizador a un caudal de 0,1-10 cm3/min durante 1-48 horas en condicionescorrespondientes a una temperatura de 120-200°C y u na presión de 5-30 atm.

Procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio Sector técnico La presente invención se refiere, en términos generales, a un procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio, y más particularmente a un procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio utilizado en la epoxidación de una olefina, mediante un tratamiento simple con un disolvente mixto, que comprende peróxido de hidrógeno acuoso y alcohol, en el que la actividad del catalizador regenerado es igual a la del catalizador nuevo y se mantiene estable durante un período prolongado.

Técnica anterior

En general, un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio se utiliza en la conversión de un hidrocarburo saturado en alcohol o cetona, o en la hidroxilación de un compuesto aromático, y también tiene una actividad alta en la epoxidación de olefinas con peróxido de hidrógeno. Sin embargo, se conoce el hecho de que el catalizador de tamiz molecular que contiene titanio se inactiva rápidamente debido a su envenenamiento. Por consiguiente, a fin de aplicar el procedimiento de epoxidación de un compuesto olefínico mediante la reacción con peróxido de hidrógeno en presencia de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio a la preparación comercial de óxido de olefina o epóxido, se necesita esencialmente una técnica de regeneración del catalizador que permita la utilización reiterada del catalizador, junto con técnicas de reacción y de proceso para prevenir su rápida inactivación. En consecuencia, se han propuesto diversas técnicas relacionadas con el procedimiento de regeneración del catalizador.

En particular, un procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio se basa, en gran parte, en un proceso de calcinación y un proceso de lavado con disolvente. El proceso de calcinación es una técnica habitual de regeneración catalítica, que se describe en las patentes de EE. UU. Nos. 5.753.576, 5.741.749, 6.169.050, 6.380.119 y 6.790.969. En dicho proceso de calcinación, el material de carbono depositado se calcina a una temperatura elevada o se elimina por craqueo térmico, con lo que se regenera el catalizador. Sin embargo, a consecuencia de la reacción a temperatura elevada, el procedimiento anterior deforma el catalizador y resulta difícil de aplicar a un reactor, tal como un reactor multitubular o un reactor con camisa. Por consiguiente, en los últimos años se han llevado a cabo investigaciones exhaustivas para desarrollar métodos de regeneración de catalizadores mediante un proceso de lavado con disolvente.

La patente de EE. UU. No. 5.916.835 da a conocer un procedimiento de regeneración de un catalizador inactivado mediante un proceso de lavado que utiliza diversos disolventes. De acuerdo con esta patente, si el proceso de lavado con disolvente se lleva a cabo con metanol a 50~250ºC durante 0, 5~12 horas, se puede obtener el mejor efecto de regeneración del catalizador. Sin embargo, el procedimiento anterior presenta la desventaja de que requiere una etapa adicional de calcinación con oxígeno a 400~900ºC, y además no se confirma si la actividad del catalizador regenerado se mantiene durante un período prolongado.

Con el fin de aumentar la eficiencia de la regeneración del catalizador y disminuir el período de regeneración, la patente de EE. UU. No. 6.066.750 da a conocer un procedimiento de regeneración de un catalizador, que comprende la adición de amonio o un catión de metal alcalino a metanol para regenerar un catalizador a 150~250ºC. Sin embargo, si el ión metálico permanece en el reactor tras el procedimiento de regeneración catalítica, actúa como impureza y el disolvente utilizado es difícil de recuperar.

La patente de EE. UU. No. 6.063.941 da a conocer un procedimiento de regeneración de catalizador en el que el catalizador se puede regenerar de forma eficiente mediante un proceso de lavado que utiliza metanol y, a continuación, peróxido de hidrógeno acuoso al 2~5% en peso y con un valor de pH de 4~7 ajustado con hidróxido de sodio (NaOH) a 50~100ºC. Sin embargo, no se describe específicamente el resultado de la regeneración del catalizador.

La patente de EE. UU. 6.403.514 da a conocer un procedimiento de regeneración de catalizador utilizando peróxido de hidrógeno acuoso al 30% en peso al que se incorpora un compuesto inorgánico fluorado. Sin embargo, tras la regeneración del catalizador, se requiere esencialmente una etapa de calcinación con aire u oxígeno a 400~600ºC a fin de eliminar el ion. Además, aunque se describe el hecho de que se recupera, como mínimo, el 80% de la actividad catalítica inicial, no se menciona si la actividad del catalizador regenerado se mantiene durante un período prolongado.

Además, el procedimiento de regeneración de un catalizador con peróxido de hidrógeno acuoso como oxidante también se da a conocer en la patente de EE. UU. No. 5.620.935, en la que se especifica que el mantenimiento de la temperatura de reacción a un valor cercano al punto de ebullición del peróxido de hidrógeno es importante para la regeneración del catalizador. Sin embargo, como resultado de la regeneración, sólo se menciona la recuperación de la actividad catalítica inicial, y no se confirma si la actividad del catalizador regenerado se mantiene durante un período prolongado de tiempo.

La patente europea 1.489.074 da a conocer un procedimiento de regeneración de catalizador mediante un proceso de lavado con metanol, que se caracteriza porque el metanol utilizado para la regeneración del catalizador se recupera al cabo de un período igual al 2~30% del tiempo total necesario para el procedimiento de regeneración. De este modo, el catalizador regenerado está activo durante un período prolongado de 300 horas o más. Sin embargo, el procedimiento de regeneración del catalizador que utiliza únicamente el disolvente sólo es eficaz en casos de inactivación parcial. En casos de inactivación considerable o disminución drástica de la actividad del catalizador debido a un problema con el reactor, aunque el catalizador se regenera, es difícil recuperar su actividad a un nivel predeterminado o superior.

La solicitud de patente alemana DE 198 da a conocer un procedimiento para la producción de epóxidos mediante la reacción de olefinas con peróxido de hidrógeno acuoso y metanol en presencia de un catalizador de epoxidación, en el que se regenera el catalizador.

Descripción de la invención Problema técnico En el camino hacia la presente invención, la intensa y exhaustiva investigación sobre métodos de regeneración de catalizadores llevada a cabo por los presentes inventores con el fin de evitar los problemas que presenta la técnica anterior han llevado al desarrollo de un procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio, en el que dicho catalizador de tamiz molecular que contiene titanio se trata con un disolvente mixto específico, de tal modo que el catalizador se puede regenerar fácilmente sin que se produzca el problema de la deformación del catalizador, sin utilizar otros aditivos o procedimientos adicionales, tales como el control de la acidez, y en el que, asimismo, la actividad del catalizador regenerado es igual a la del catalizador nuevo y se mantiene estable durante un período prolongado.

Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio, en el que los depósitos oxidados y descompuestos presentes en los poros del catalizador de tamiz molecular se tratan con un disolvente mixto que comprende peróxido de hidrógeno acuoso y alcohol, eliminándose de este modo eficazmente los depósitos de los poros, lo que da lugar a un excelente efecto de regeneración del catalizador.

Solución técnica Con el fin de alcanzar el objetivo anterior, la presente invención da a conocer un procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio, que comprende: i) pretratar el catalizador de tamiz molecular que contiene titanio, que se ha utilizado en la epoxidación de un compuesto olefínico y, por consiguiente, está inactivado, con agua o alcohol, lavando de este modo materiales residuales de la reacción e impurezas; y ii) poner el catalizador pretratado en contacto con una solución de mezcla que comprende peróxido de hidrógeno, agua y alcohol, regenerándose de este modo el catalizador,

en el que el peróxido de hidrógeno presente en la solución de mezcla tiene una concentración de 1-10% en peso; la relación volumétrica de agua/alcohol en la solución de mezcla es de 1:10-10:1... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de regeneración de un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio, que comprende:

i) pretratar el catalizador de tamiz molecular que contiene titanio, que se ha utilizado en la epoxidación de un compuesto olefínico y, por consiguiente, está inactivado, con agua o alcohol, lavando de este modo los materiales residuales de la reacción y las impurezas; y

ii) poner el catalizador pretratado en contacto con una solución de mezcla que comprende peróxido de 10 hidrógeno, agua y alcohol, regenerándose de este modo el catalizador;

en el que el peróxido de hidrógeno presente en la solución de mezcla tiene una concentración del 1-10% en peso; en el que el agua y el alcohol presentes en la solución de mezcla están presentes en una relación volumétrica de 1:10-10:1; y en el que la etapa de regeneración del catalizador ii) se lleva a cabo haciendo pasar la solución de mezcla a través de un lecho de catalizador a un caudal de 0, 1-10 cm3/min durante 1-48 horas en condiciones correspondientes a una temperatura d.

12. 200°C y u na presión de 5-30 atm.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, que comprende además el lavado del catalizador regenerado con agua o alcohol y, a continuación, su secado, tras la etapa de regeneración del catalizador ii) . 20

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el alcohol se selecciona entre el grupo que comprende los alcoholes C1-C10.

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, en el que el alcohol es metanol, etanol, propanol o butanol. 25

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el catalizador de tamiz molecular que contiene titanio es un catalizador de tamiz molecular que contiene titanio que incluye silicalita de titanio.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, en el que el catalizador de tamiz molecular que contiene titanio que

incluye silicalita de titanio está representado por la siguiente fórmula 1 y presenta una estructura cristalina de tipo MFI o MEL:

Fórmula 1 xTiO2 · (1-x) SiO2

en la que x está comprendido entre 0, 001 y 0, 05.

7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el compuesto olefínico es propileno.

8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la etapa de regeneración del catalizador

ii) se lleva a cabo haciendo pasar la solución de mezcla a través de un lecho de catalizador en condiciones correspondientes a una temperatura d.

12. 150°C.

9. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la epoxidación se lleva a cabo por lotes,

en régimen semicontinuo o en régimen continuo. 45

10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que, si la epoxidación se lleva a cabo en régimen continuo, la etapa de pretratamiento del catalizador se lleva a cabo mediante la introducción de agua o alcohol en un reactor continuo a un caudal de 0, 1-10 cm3/min en condiciones correspondientes a una temperatura de 0-60°C y una presión comprendida entre la presión a tmosférica y 100 atm, y en el que la etapa de regeneración del

catalizador se lleva a cabo haciendo pasar la solución de mezcla a través de un lecho de catalizador a un caudal de 0, 1-10 cm3/min a una temperatura comprendida entre 25°C y 200 °C.

11. Procedimiento de epoxidación de olefina con peróxido de hidrógeno en presencia de un catalizador de tamiz

molecular que contiene titanio, que comprende la regeneración del catalizador de tamiz molecular que contiene 55 titanio por el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Procedimiento, según la reivindicación 11, en el que la olefina comprende olefinas alifáticas C2-C10.

13. Procedimiento, según la reivindicación 11 o la reivindicación 12, en el que el peróxido de hidrógeno es una 60 solución acuosa de peróxido de hidrógeno al 1-90% en peso.

14. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la relación molar de olefina con respecto a peróxido de hidrógeno es de 1:1-1:10.

15. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que la epoxidación de la olefina se lleva a cabo en condiciones correspondientes a una temperatura de 0-100°C y una presión comprendida entre la p resión atmosférica y 100 atm.