MÉTODO PARA PRODUCIR ÓXIDO DE PROPILENO.

La presente invención se refiere a un método para producir óxido de propileno mediante reacción de peróxido de hidrógeno y propileno en un disolvente de acetonitrilo, en presencia de un catalizador de titanosilicato. Se conoce un método para utilizar una mezcla de acetonitrilo-agua como un disolvente en la producción de óxido de propileno a partir de peróxido de hidrógeno y propileno, descrito en FY2001 Report of Development of Non-halogen Chemical Process Technology, páginas 168 a 210; Development of Next-Generation Chemical Process Technology y la Publicación de Solicitud de Patente No examinada Japonesa No. 285055/2004 (Tokukai 2004-285055; publicada el 14 de octubre, 2004). Adicionalmente, se conoce un método para utilizar una mezcla de acetonitrilo-agua como un disolvente, al sintetizar el peróxido de hidrógeno a partir de hidrógeno y oxígeno en un reactor, y hacer reaccionar el peróxido de hidrógeno con propileno en el mismo reactor, descrito en FY2002 Report of Development of Nonhalogen Chemical Process Technology, páginas 161 y 175; Development of Next-Generation Chemical Process Technology y Solicitud de Patente Japonesa No. 345450/2006 (Tokugan 2006-345450). Es un objeto de la presente invención proporcionar un método industrialmente eficiente para producir óxido de propileno usando acetonitrilo. Un método de la presente invención es producir óxido de propileno, el método incluye las etapas de: hacer reaccionar peróxido de hidrógeno con propileno ya sea en un disolvente de acetonitrilo o en una mezcla de disolventes que incluyen acetonitrilo y agua, en presencia de un catalizador de titanosilicato, con lo cual se obtiene una mezcla de reacción que contiene óxido de propileno; separar la mezcla de reacción obtenida en la etapa anterior dentro de un gas y un líquido de reacción; y destilar el líquido de reacción obtenido en la etapa de separación, con lo cual se separa el líquido de reacción en un líquido destilado que contiene óxido de propileno, y unos líquidos de fondo que incluyen acetonitrilo o una mezcla de acetonitrilo y agua. Para una mejor comprensión de la naturaleza y ventajas de la invención, se debe hacer referencia a la siguiente descripción detallada tomada en conjunto con los dibujos acompañantes. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de flujo de acuerdo con una realización de la presente invención. DESCRIPCIÓN DE LOS CÓDIGOS A: reactor B: intercambiador de calor C: separador gas- líquido D: primera columna de destilación E: válvula de control de presión F: segunda columna de destilación G: compresor H, I: bomba Lo que sigue explica una etapa de reacción. En la etapa de reacción, se produce óxido de propileno mediante reacción de peróxido de hidrógeno con propileno ya sea en un disolvente de acetonitrilo o en una mezcla de disolventes que incluyen acetonitrilo y agua, en presencia de un catalizador de titanosilicato. Se produce el propileno mediante termólisis, craqueo catalítico de aceite pesado, o reformación catalítica de metanol. La presente invención permite el uso de ya sea propileno refinado o propileno crudo. El propileno de manera general tiene una pureza del 90% o más por volumen, y preferiblemente del 95% o más por volumen. El 2   propileno, además de propileno, puede incluir también por ejemplo propano, ciclopropano, metil acetileno, propadieno, butadieno, butanos, butenos, etileno, etano, metano, o hidrógeno. El propileno que se va a cargar puede ser propileno gaseoso o propileno licuificado; de forma alternativa, propileno licuificado después de ser disuelto en un disolvente. Preferiblemente, se carga el propileno licuificado; opcionalmente después de ser disuelto en un disolvente. El método para producir peróxido de hidrógeno no está particularmente limitado; preferiblemente, un proceso o un método de antraquinona que implica el uso de un catalizador de metal noble. El peróxido de hidrógeno se puede diluir mediante un disolvente de dilución. De manera general, ejemplos del disolvente de dilución abarcan agua, una mezcla de agua y acetonitrilo, y una mezcla de agua y alcohol, entre las cuales son preferibles el agua y la mezcla de agua y acetonitrilo. El peróxido de hidrógeno de manera general tiene una concentración en un rango de 0,1% a 80% en peso y preferiblemente en un rango de 10% a 60% en peso. El peróxido de hidrógeno y el disolvente de dilución utilizados para ello pueden incluir un estabilizador tal como un compuesto de fósforo. Adicionalmente, el peróxido de hidrógeno se produce preferiblemente a partir de hidrógeno y oxígeno con el uso de un catalizador de paladio soportado sobre un soporte en un mismo reactor en el cual se produce el óxido de propileno. Una cantidad del peróxido de hidrógeno está de manera general en un rango de 0,005 a 10 mol, preferiblemente en un rango de 0,05 a 5 mol por mol del propileno. No está particularmente limitada una relación en peso de acetonitrilo a agua de la mezcla de disolventes que incluyen acetonitrilo y agua; por ejemplo, en un rango de (i) 50: 50 a (ii) 100: 0. No está limitada particularmente una cantidad del disolvente de acetonitrilo o la mezcla de disolventes que incluyen acetonitrilo y agua; en razón de la productividad, es de manera general 20 g o menos, preferiblemente 10 g o menos, y más preferiblemente 5 g o menos, para una carga de 1 mmol de propileno. El acetonitrilo puede ser acetonitrilo purificado o acetonitrilo crudo generado en la producción de acrilonitrilo como un subproducto; preferiblemente, se utiliza el acetonitrilo purificado. El acetonitrilo utilizado en la presente invención de manera general tiene una pureza de 95% o más, y preferiblemente 99% o más; más preferiblemente, 99,9% o más. Adicionalmente, el acetonitrilo utilizado en la presente invención puede incluir agua, acetona, acrilonitrilo, oxazol, alil alcohol, propionitrilo, ácido cianhídrico, amoniaco, cobre, y/o hierro, por ejemplo. El catalizador de titanosilicato puede ser cualquier silicato poroso con parte de Si del mismo sustituido por Ti; por ejemplo, titanosilicato cristalino, titanosilicato lamelar, o titanosilicato mesoporoso. Ejemplos del titanosilicato cristalino abarca (i) TS-2 que tiene estructura MEL (de acuerdo con el código de estructura de la Asociación Internacional de Zeolita (IZA); en lo sucesivo aplica la misma), (ii) Ti-ZSM-12 que tiene estructura MTW (ver Zeolites 15, 236-242 (1995)), (iii) Ti-Beta que tiene estructura BEA (ver Journal of Catalysis 199, 41-47 (2001)), (iv) Ti-MWW que tiene estructura MWW (ver Chemistry Letters, 774-775 (2000)), (v) Ti-UTD-1 que tiene estructura DON (ver Zeolites 15, 519-525 (1995)), y (vi) TS-1 que tiene estructura MFI (ver Journal of Catalysis, 130, (1991), 1-8). Ejemplos del titanosilicato lamelar abarca (i) un precursor Ti-MWW (ver Publicación de Solicitud de Patente No Examinada Japonesa No.327425/2003 (Tokukai 2003-327425; publicada en Noviembre 19, 2003)), y (ii) Ti-YNU (ver Angewante Chemie Internaciónal Edición 43, 236-240 (2004)). Ejemplos del titanosilicato mesoporoso abarcan (i) Ti- MCM-41 (ver Microporous Material 10, 259-271 (1997)), (ii) Ti-MCM-48 (ver Chemical Communications 145-146 (1996)), (iii) Ti-SBA-15 (ver Chemistry of Materials 14, 1657-1664 (2002)), y (iv) Ti-MMM-1 (ver Microporous and Mesoporous Materials 52, 11-18 (2002)). El titanosilicato cristalino y el titanosilicato lamelar preferiblemente tienen un poro de anillo de oxígeno de 12 o más miembros. Ejemplos del titanosilicato cristalino que tiene un poro de anillo de oxígeno de 12 o más miembros abarca el Ti-ZSM-12, el Ti-MWW, y el Ti-UTD-1. Ejemplos del titanosilicato lamelar que tiene un poro de anillo de oxígeno de 12 o más miembros abarca el precursor Ti-MWW y el Ti-YNU; el más preferible de estos es el precursor Ti-MWW y el Ti-MWW. El catalizador de titanosilicato puede ser tal que se somete a sililación un grupo silanol de este mediante un agente de sililación. Ejemplos del agente de sililación abarcan 1,1,1,3,3,3-hexametildisilazano, cloruro de trimetilsililo, y cloruro de trietilsililo. El catalizador de titanosilicato se pretrata de manera general con una solución de peróxido de hidrógeno antes de uso. La solución de peróxido de hidrógeno tiene una concentración en un rango de 0,0001% en peso a 50% en peso. Se puede desarrollar la reacción en la etapa de reacción mediante métodos tales como un proceso por lotes, un proceso de flujo continuo de lecho en suspensión, o un proceso de flujo continuo de lecho fijo; entre los anteriores, son preferibles el proceso de flujo continuo de lecho en suspensión y el proceso de flujo continuo de lecho fijo, en términos de productividad. De acuerdo con el proceso de flujo continuo de lecho en suspensión, el catalizador de titanosilicato y el catalizador de paladio soportado sobre el soporte se filtran mediante un filtro... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir óxido de propileno, que comprende las etapas de: hacer reaccionar peróxido de hidrógeno con propileno ya sea en un disolvente de acetonitrilo o en una mezcla de disolventes que incluyen acetonitrilo y agua, en presencia de un catalizador de titanosilicato, de tal manera que se obtiene una mezcla de reacción que contiene óxido de propileno; separar la mezcla de reacción obtenida en la etapa anterior dentro de un gas y un líquido de reacción; destilar el líquido de reacción obtenido en la separación, de tal manera que se separa el líquido de reacción en un líquido destilado que contiene óxido de propileno, y unos líquidos de fondo que incluyen acetonitrilo, o una combinación de acetonitrilo y agua, en donde los líquidos de fondo contienen un compuesto amida y un compuesto oxazolina, el compuesto amida y el compuesto oxazolina se generan al reaccionar como subproductos, y destilar los líquidos de fondo que contienen el compuesto amida y el compuesto oxazolina, de tal manera que destilen una mezcla azeotrópica de acetonitrilo-agua en una parte superior de la columna y una fase acuosa que contiene el compuesto amida y el compuesto oxazolina en una parte inferior de la columna. 2. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el peróxido de hidrógeno se produce mediante reacción de oxígeno e hidrógeno, en presencia de un catalizador de paladio soportado sobre un soporte, dentro de un sistema de reacción de la etapa de reacción. 3. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el peróxido de hidrógeno se produce mediante reacción de oxígeno e hidrógeno, en presencia de (i) un catalizador de paladio soportado sobre un soporte y (ii) un compuesto de antraquinona, dentro de un sistema de reacción de la etapa de reacción. 4. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con la reivindicación 3, en donde los líquidos de fondo contienen un compuesto de antraquinona. 5. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende adicionalmente las etapas de: destilar los líquidos de fondo de tal manera que se retire el disolvente de acetonitrilo o la mezcla de disolventes que incluyen acetonitrilo y agua; y cristalizar el compuesto de antraquinona en los líquidos de fondo de tal manera que se separe el compuesto de antraquinona. 6. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el compuesto amida es acetamida, N-(2-hidroxipropan-1-il) acetamida, o N-(1-hidroxipropan-2-il) acetamida. 7. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el compuesto de oxazolina es 2,4-dimetiloxazolina o 2,5-dimetiloxazolina. 8. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende adicionalmente las etapas de: desarrollar intercambio de calor mediante un intercambiador de calor entre los líquidos de fondo, que es una mezcla de acetonitrilo y agua, obtenidos en la etapa de destilación después de la etapa de separación, y con la mezcla de reacción que contiene el óxido de propileno, obtenido en la etapa de reacción; precalentar los líquidos de fondo bajo una presión que sea tan alta que por lo menos parte del líquido se evapore a una temperatura menor que una temperatura de reacción en la etapa de reacción; y destilar de forma azeotrópica por lo menos la parte de los líquidos de fondo así precalentados, de tal manera que se obtenga una mezcla azeotrópica de acetonitrilo y agua de la parte superior de la columna. 9. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con la reivindicación 8, en donde se desarrolla el precalentamiento del líquido de fondo de la columna bajo una presión en un rango de 5 kPa a 120 kPa. 10. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con la reivindicación 8, en donde se desarrolla el precalentamiento del líquido de fondo de la columna bajo una presión en un rango de 30 kPa a 100 kPa. 11. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde una presión en la etapa de destilación azeotrópica está en un rango de 5 kPa a 10 MPa. 12. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde una presión en la etapa de destilación azeotrópica está en un rango de 20 kPa a 5 MPa. 13. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 12, en donde el catalizador de paladio soportado sobre el soporte es un catalizador de titanosilicato que soporta paladio. 14. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde el catalizador de titanosilicato tiene un poro de anillo de oxígeno de 12 o más miembros. 15. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el catalizador de titanosilicato que tiene un poro de anillo de oxígeno de 12 o más miembros es titanosilicato cristalino que tiene estructura MWW o un precursor del mismo. 16. Un método para producir óxido de propileno de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 12, en donde el soporte del catalizador de paladio comprende carbono activado. .   16   FIGURAS 17