способ окисления алкена

Формула изобретения

1. Способ окисления алкена, включающий взаимодействие алкена с гидропероксидом в присутствии титаносодержащего цеолитного катализатора, свободного от алюминия, и последующую регенерацию катализатора способом, состоящим в термической обработке катализатора в присутствии газового потока при температуре выше 120°С, причем газовый поток содержит водород.

2. Способ по п.1, причем газовый поток наряду с водородом содержит диоксид углерода и/или монооксид углерода.

3. Способ по п.1 или 2, причем цеолитным катализатором является титансиликалит с кристаллической структурой MFI.

4. Способ по одному из пп.1-3, причем регенерирование проводят в реакторе со стационарным слоем.

5. Способ по п.4, причем реактор со стационарным слоем является трубчатым или кожухотрубным реактором.

6. Способ по одному из пп.1-5, включающий следующие стадии:

(1) промывку цеолитного катализатора растворителем,

(2) сушку промытого цеолитного катализатора при температуре от -50 до 250°С,

(3) нагревание высушенного катализатора,

(4) регенерацию нагретого катализатора способом по одному из пп.1-5.

7. Способ по п.6, включающий дополнительно, по меньшей мере, одну из следующих стадий (5) и (6), которые осуществляют после стадии (4):

(5) охлаждение регенерированного на стадии (4) катализатора,

(6) кондиционирование полученного на стадии (4) или (5) катализатора,

причем подаваемый к катализатору инертный газ смешивают с небольшим количеством растворителя, и поток инертного газа, содержащий пары растворителя, пропускают через слой катализатора.

8. Способ по одному из пп.1-7, причем регенерированный катализатор вновь используют при взаимодействии алкена с гидропероксидом.

9. Способ по п.8, причем в качестве алкена используют пропен, а в качестве гидропероксида - пероксид водорода.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение касается способа регенерации цеолитного катализатора, а также интегрированного способа получения эпоксида, в рамках которого осуществляют регенерацию согласно изобретению.

Из уровня техники известно, что каталитическая активность гетерогенных катализаторов жидкофазного окисления органических соединений (в данном случае речь идет, в частности, об эпоксидировании органических соединений, содержащих, по меньшей мере, одну двойную углерод-углеродную связь, с использованием гидропероксида в присутствии цеолитного катализатора) по мере протекания эксперимента снижается, поэтому соответствующие катализаторы необходимо подвергать регенерации.

Из уровня техники известны соответствующие способы регенерации цеолитных катализаторов. В этой связи следует сослаться на международный патент WO 98/55228 и цитированный в нем уровень техники, в соответствии с которым предлагаются два принципиально разных способа регенерации катализаторов.

1. Если катализатор используют в виде суспензии, его отделяют от жидкой реакционной смеси и переводят в пригодное для проведения регенерации устройство, в котором его регенерируют путем термической обработки, осуществляемой в присутствии кислорода.

2. Если катализатор используют в виде стационарного слоя, жидкую фазу сливают или откачивают насосом, и катализатор регенерируют путем термической обработки, осуществляемой в отсутствии кислорода либо в самом реакторе, либо в другом, предназначенном для регенерации устройстве.

Кроме того, в соответствии с уровнем техники неоднократно описывалась регенерация, осуществляемая путем обработки катализатора при повышенной температуре жидкостью, которая одновременно является окисляющим средством, например пероксидом водорода. В этой связи следует сослаться на немецкую заявку на патент DE-A 19528220 и международный патент WO 98/18555.

С учетом указанного выше уровня техники положенная в основу настоящего изобретения задача состояла в создании дополнительно усовершенствованного, в частности более эффективного способа регенерации цеолитных катализаторов, который можно без всяких проблем включить в непрерывный и интегрированный способ получения эпоксидов рассматриваемого здесь типа, причем использование такого способа, в частности, не сопровождается длительными периодами отключения и простоя, необходимыми для вскрытия или закрывания реакторов. В частности, данный способ должен быть пригоден для регенерации цеолитных катализаторов, используемых для осуществления реакции окисления в стационарном слое. В частности, при использовании способа регенерации согласно изобретению должна быть в значительной степени подавлена или, по крайней мере, сильно ослаблена возможность возникновения местного перегрева в слое катализатора в процессе его регенерации, поскольку такие локальные перегревы катализатора отрицательно влияют на его активность или механическую стабильность при последующем повторном использовании в интегрированном способе окисления алкенов согласно изобретению.

Эти и другие задачи решаются благодаря использованию способа регенерации цеолитного катализатора согласно изобретению.

Таким образом, настоящее изобретение касается способа регенерации цеолитного катализатора, включающего термическую обработку катализатора в присутствии газового потока при температурах, превышающих 120°С, причем газовый поток содержит водород.

При этом предпочтительно выбирают такую продолжительность регенерации, чтобы активность катализатора могла достичь, по меньшей мере, 85% от соответствующей первоначальной величины.

В соответствии с настоящим изобретением могут быть регенерированы как используемые в виде суспензии порошкообразные катализаторы, так и формованные, например прессованные или экструдированные катализаторы, используемые в стационарном слое, а также катализаторы, кристаллизованные на сетках, например, выполненных из облагороженной стали, кантала, или на насадках, и катализаторы с оболочкой, состоящие из инертной сердцевины из SiO₂, -Al₂О₃, прокаленного при высокой температуре TiO₂, стеатита, которая покрыта оболочкой из содержащего цеолит активного катализатора.

Если катализатор используют в виде суспензии, его прежде всего необходимо выделить из реакционного раствора, например, путем фильтрования или центрифугирования, и, по меньшей мере, частично деактивированный катализатор может быть затем направлен на регенерацию. Высокотемпературные технологические стадии в процессе регенерации таких порошкообразных катализаторов предпочтительно осуществляют во вращающихся трубчатых печах. Если речь идет о регенерации катализатора, используемого в виде суспензии, особенно предпочтительным является непрерывное удаление определенной части, по меньшей мере, частично деактивированного катализатора из реакционной зоны, его регенерация, осуществляемая вне этой зоны в соответствии со способом согласно изобретению, и возвращение регенерированного катализатора в реакционную зону.

Наряду с регенерацией используемых в виде суспензий порошкообразных катализаторов способом согласно изобретению могут быть регенерированы также формованные катализаторы, например, катализаторы, используемые в виде стационарного слоя. В этом случае регенерацию предпочтительно осуществляют непосредственно в самом реакционном устройстве, то есть отсутствует необходимость в выгрузке и повторной загрузке катализатора, благодаря чему удается избежать воздействия на него дополнительных механических нагрузок. При регенерации катализатора, осуществляемой непосредственно в реакционном устройстве, сначала прекращают реакцию, при необходимости, выгружают содержащуюся в нем реакционную смесь, регенерируют катализатор, а затем продолжают реакцию.

Согласно изобретению регенерация как порошкообразных, так и формованных катализаторов протекает в основном идентичным образом.

Способ согласно изобретению пригоден, в частности, для регенерации стационарных слоев катализаторов, загруженных, в частности, в трубчатый или кожухотрубный реактор. При этом терминами «трубчатый реактор» и «кожухотрубный реактор» обозначают совокупность параллельно расположенных каналов в форме трубок, которые могут обладать произвольным поперечным сечением. Взаимное пространственное расположение трубок твердо зафиксировано, причем трубки предпочтительно располагаются на определенном расстоянии друг от друга и предпочтительно все они окружены общей рубашкой. Таким образом, через рубашку можно пропускать, например, нагревающий или охлаждающий агент, благодаря чему во всех трубках поддерживается одинаковая температура.

Кроме того, предпочтительной является длина отдельных трубок, находящихся внутри предпочтительно используемого трубчатого или кожухотрубного реактора, составляющая примерно от 0,5 до 15 м, предпочтительно от 5 до 15 м и, в частности, от 8 до 12 м.

Регенерируемый катализатор предпочтительно должен оставаться в реакторе. Способ регенерации согласно изобретению может также использоваться для регенерации цеолитных катализаторов, находящихся в нескольких реакторах, соединенных параллельно или последовательно, или в реакторах, одна часть которых соединена параллельно, а другая последовательно.

Регенерацию согласно изобретению осуществляют при температурах, превышающих 120°С, предпочтительно превышающих 350°С, и, в частности, находящихся в интервале от 400 до 650°С.

Что касается используемых для регенерации газов, никаких принципиальных ограничений не существует, если соблюдены следующие условия: регенерация может быть осуществлена таким образом, чтобы находящийся внутри реактора катализатор не нагревался, например, вследствие сгорания находящихся на его поверхности органических отложений, что может нанести ущерб его пористой структуре и/или самому реактору, и чтобы не происходило образование взрывоопасных смесей, а также при условии, что в состав регенерационного газа входит водород. Регенерацию предпочтительно осуществляют таким образом, чтобы температура в зоне местного перегрева, возникающего внутри слоя катализатора, повышалась не более чем на 10-20°С, предпочтительно не более чем на 20°С.

В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения регенерационным газом является водород или смесь диоксида углерода и водорода, при необходимости, соответственно, с добавлением монооксида углерода. При этом содержание водорода или смеси диоксида углерода с водородом в регенерационном газе в процессе регенерации катализатора составляет от 0,1 до 100% об., предпочтительно от 0,5 до 20% об. и более предпочтительно от 1 до 5% об.

Кроме того, в состав регенерационного газа могут входить инертные газы, например азот, благородные газы, например аргон или гелий, углеводороды, например метан или этан, и природный газ.

Относительно регенерируемых в соответствии с настоящим изобретением цеолитных катализаторов отсутствуют какие-либо особые ограничения.

Цеолиты, как известно, являются кристаллическими алюмосиликатами с упорядоченными канальными и клеточными структурами и величиной микропор предпочтительно менее 0,9 нм. Сетчатая структура цеолитов образована тетраэдрами и соединенными общими кислородными мостиками. Обзор известных структур цеолитов представлен, например, в W.M. Meier, D.H. Olson und Ch. Baerlocher, "Atlas of Zeolithe Types", Elsevier, 4. Aufl., London 1996.

Известны также цеолиты, не содержащие алюминия, причем место кремния Si(IV) в кристаллической решетке силиката частично занимает титан в виде Ti(IV). Такие титансодержащие цеолиты, в частности, обладающие кристаллической структурой типа MFI, а также возможности их получения описаны, например, в европейских заявках на патент ЕР-А 0311983 и ЕР-А 405978. Эти материалы наряду с кремнием и титаном могут содержать также дополнительные элементы, в частности, алюминий, цирконий, олово, железо, кобальт, никель, галлий, бор или небольшое количество фтора. В цеолитных катализаторах, предпочтительно регенерированных способом согласно изобретению, титан может быть частично или полностью замещен ванадием, цирконием, хромом или ниобием, или смесью двух или более этих элементов. Мольное отношение содержания титана и/или ванадия, циркония, хрома или ниобия к суммарному содержанию кремния, титана и/или ванадия, циркония, хрома и/или ниобия, как правило, находится в интервале от 0,01:1 до 0,1:1.

Титансодержащие цеолиты, в частности, обладающие кристаллической структурой типа MFI, а также возможные способы их получения описаны, например, в международных заявках на патент WO 98/55228, WO98/03394, WO 98/03395 и европейских заявках на патент ЕР-А 0311983, ЕР-А 405978, соответствующее содержание которых в полном объеме отражено в контексте настоящей заявки.

О титансодержащих цеолитах, обладающих кристаллической структурой MFI, известно, что они могут быть идентифицированы посредством определенной модели при распознавании соответствующих снимков рентгеновской дифракции и дополнительно по полосе скелетных колебаний при 960 см ^-1 инфракрасной области, и эти идентификационные признаки отличают их от титанатов щелочных металлов или кристаллических и аморфных фаз диоксида титана TiO₂.

При этом, в частности, существуют титан-, германий-, теллур-, ванадий-, хром-, ниобий- и цирконийсодержащие цеолиты, обладающие кристаллической структурой цеолита пентасил, в частности, типы, обладающие рентгенографически идентифицированной кристаллической структурой ABW, АСО, ABI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD, AST, ATN, ATO, ATS, АТТ, ATV, AWO, AWW, ВЕА, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, CFI, CGF, CGS, СНА, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EPI, ERI, ESV, EUO, FAU, FER, GIS, GME, GOO, HEU, IFR, ISV, ITE, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LOS, LOV, LTA, LTL, LTN, MAZ, MEI, MEL, МЕР, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAT, NES, NON, OFF, OSI, PAR, PAU, PHI, RHO, RON, RSN, RTE, RTH, RUT, SAO, SAT, SBE, SBS, SBT, SFF, SGT, SOD, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, VET, VFI, VNI,VSV, WIE, WEN, YUG, ZON, а также смешанными структурами, состоящими из двух или более указанных выше кристаллических структур. Кроме того, в способе согласно изобретению могут использоваться титансодержащие цеолиты, обладающие кристаллической структурой ITQ-4, SSZ-24, ТТМ-1, UTD-1, CIT-1 или CIT-5, Другими возможными титансодержащими цеолитами являются материалы с кристаллической структурой ZSM-48 или ZSM-12.

Особенно предпочтительными для использования в способе согласно изобретению являются титансодержащие цеолиты, обладающие кристаллическими структурами MFI, MEL или смешанной структурой MFI/MEL. Другими предпочтительными катализаторами являются, в частности, титансодержащие цеолиты, в общем случае обозначаемые "TS-1", "TS-2" и "TS-3", а также титансодержащие цеолиты, обладающие изоморфной относительно -цеолита кристаллической структурой.

Таким образом, настоящее изобретение касается также описанного выше способа, отличающегося тем, что катализатором является титансиликалит, обладающий кристаллической структурой TS-1.

Под используемым в соответствии с настоящим изобретением алкенами подразумеваются любые соединения, содержащие, по меньшей мере, одну двойную углерод-углеродную связь.

Примерами таких, содержащих, по меньшей мере, одну двойную углерод-углеродную связь органических соединений являются следующие алкены:

этен, пропен, 1-бутен, 2-бутен, изобутен, бутадиен, пентены, пиперилен, гексены, гексадиены, гептены, октены, диизобутен, триметилпентен, нонены, додецен, тридецен, алкены от тетракозенов до эйкозенов, полибутадиены, полиизобутены, изопрены, терпены, гераниол, линалоол, линалил-ацетат, металенциклопропан, циклопентен, циклогексен, норборнен, циклогептен, винилциклогексан, винилоксиран, винилциклогексен, стирол, циклооктен, циклооктадиен, винилнорборнен, инден, тетрагидроинден, метилстирол, дициклопентадиен, дивинилбензол, циклододецен, циклододекатриен, стильбен, дифенилбутадиен, витамин А, бетакаротин, винилиденфторид, аллилгалогениды, кротилхлорид, металлилхлорид, дихлорбутен, аллиловый спирт, металлиловый спирт, бутенолы, бутендиолы, циклопентендиолы, пентенолы, октадиенолы, тридеценолы, ненасыщенные стероиды, этоксиэтен, изоэвгенол, анетол, ненасыщенные карбоновые кислоты, например, акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, малеиновая кислота, винилуксусная кислота, ненасыщенные жирные кислоты, например, олеиновая кислота, линолевая кислота, пальмитиновая кислота, жиры и масла природного происхождения.

В способе согласно изобретению предпочтительно используют алкены с 2-8 атомами углерода. Особенно предпочтительным является использование этена, пропена и бутена. Предпочтительным, в частности, является использование пропена.

Таким образом, настоящее изобретение касается также указанного выше способа или указанного выше интегрированного способа, отличающегося тем, что в качестве алкена используют пропен.

Под гидропероксидами подразумевают любые гидропероксиды, включая пероксид водорода, причем относительно используемых в способе согласно изобретению растворов гидропероксидов, а также их получения следует сослаться на соответствующий уровень техники, например, на немецкую заявку на патент DE 19723950.1 и цитируемый в ней уровень техники.

Для получения используемого пероксида водорода можно, например, воспользоваться антрахиноновым способом, посредством которого синтезируют практически все количество производимого в мире пероксида водорода. Данный способ основан на каталитическом гидрировании производного антрахинона до соответствующего антрагидрохинона, взаимодействии последнего с кислородом, приводящем к образованию пероксида водорода, и последующем выделении образовавшегося пероксида путем экстракции. Цикл катализа завершается повторным гидрированием регенерированного производного антрахинона.

Описание антрахинонового способа приведено в "Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry", 5. Auflage, Band 13, Seiten 447-456.

Кроме того, для получения пероксида водорода можно превратить серную кислоту в пероксидированную серную кислоту путем анодного окисления с одновременным катодным выделением водорода. Последующий гидролиз пероксидированной серной кислоты приводит к образованию пероксосерной кислоты, которую затем превращают в пероксид водорода и серную кислоту, возвращаемую на начальную стадию синтеза.

Пероксид водорода, разумеется, можно синтезировать и из образующих его элементов.

Перед использованием пероксида водорода в способе согласно изобретению можно удалить нежелательные ионы, например, содержащиеся в реализуемом торговой сетью растворе пероксида, для чего наряду с прочими пригодны методы, описанные, например, в международной заявке на патент WO 98/54086, немецкой заявке на патент DE-A 4222109 или международной заявке на патент WO 92/06918. Кроме того, по меньшей мере, одна соль, содержащаяся в растворе пероксида водорода, может быть удалена из этого раствора путем ионообмена в устройстве, отличающемся тем, что оно снабжено, по меньшей мере, одним некислым ионообменным слоем с площадью живого сечения потока F и высотой Н, причем высота Н ионообменного слоя меньше или равна 2,5 × F^1/2 и, в частности, меньше или равна 1,5 × F^1/2. В соответствии с настоящим изобретением в принципе могут быть использованы любые некислые слои катионитов и/или анионитов. Вместе с тем, ионообменный слой может быть образован смесью катионитов и анионитов, то есть могут использоваться так называемые смешанные ионообменные слои. В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения используют лишь один тип некислых ионообменных веществ. В другом варианте предпочтительно используют основное ионообменное вещество, особенно предпочтительно основной анионит и более предпочтительно анионит, обладающий слабой основностью.

Настоящее изобретение в одном, особенно предпочтительном варианте осуществления касается способа регенерации цеолитного катализатора, включающего следующие стадии (1)-(4):

(1) промывку цеолитного катализатора растворителем,

(2) сушку промытого цеолитного катализатора при температуре от -50 до 250°С,

(3) нагревание высушенного катализатора,

(4) регенерацию нагретого катализатора способом согласно настоящему изобретению.

Этот предпочтительный способ регенерации цеолитного катализатора предпочтительно включает следующие дополнительные стадии (5) и/или (6):

(5) охлаждение регенерированного на стадии (4) катализатора,

(6) кондиционирование полученного на стадии (4) или (5) катализатора.

Ниже подробно описывается каждая из указанных стадий. При этом особое внимание следует обратить на то, что под подлежащим регенерации цеолитным катализатором, как правило, подразумевают катализатор, который используют при окислении алкена путем его взаимодействия с гидропероксидом, осуществляемого предпочтительно непрерывным способом, и который из-за снижения своей каталитической активности должен быть подвергнут регенерации. При этом, как подчеркнуто выше, регенерацию катализатора согласно изобретению предпочтительно осуществляют в том же реакторе (реакторах), в котором (которых) осуществляют взаимодействие алкена с гидропероксидом в присутствии подлежащего регенерации катализатора.

Другой, особенно предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает эксплуатацию реактора, сочетающуюся с выделением ценного целевого продукта и регенерацией катализатора способом согласно изобретению, поскольку такая технология допускает возможность рециркуляции растворителя в замкнутом цикле.

(1) Промывка цеолитного катализатора растворителем

Первая стадия этого варианта регенерации согласно изобретению включает, главным образом, промывку деактивированного катализатора растворителем, для чего, прежде всего, прекращают подачу исходных реагентов, то есть гидропероксида и органического соединения. В качестве растворителя могут быть использованы любые соединения, способные хорошо растворять продукт окисления алкена.

Такие растворители предпочтительно выбирают из группы, включающей воду, спирт, предпочтительно метанол, альдегид, кислоту, в частности муравьиную кислоту, уксусную кислоту или пропионовую кислоту, нитрил, углеводород, галогенированный углеводород. Более подробная информация, касающаяся подобных растворителей, приведена в международной заявке на патент WO 98/55228, соответствующее содержание которых в полном объеме отражено в контексте настоящей заявки.

Предпочтительными растворителями являются соединения, используемые в качестве растворителей на стадии осуществления реакции, например, на стадии эпоксидирования олефина в присутствии подлежащего восстановлению катализатора. К растворителям, используемым, например, при эпоксидировании олефинов, относятся вода, спирты, в частности, метанол, этанол, 1-пропанол, 2-пропанол, 2-метил-2-пропанол, 1-бутанол, 2-бутанол, аллиловый спирт или этиленгликоль, кетоны, в частности, ацетон, 2-бутанон, 2-метил-3-бутанон, 2-пентанон, 3-пентанон, 2-метил-4-пентанон или циклогексанон.

Если для промывки используют тот же растворитель, что и для реакции, то для промывки катализатора продолжают подачу этого растворителя при температуре, в общем случае составляющей от 40 до 200°С, при необходимости, при повышении температуры и под избыточным давлением. Промывку катализатора предпочтительно продолжают до тех пор, пока содержание продукта реакции в реакционной смеси не составит менее 1% от первоначального значения. Если промывку катализатора осуществляют растворителем, который отличается от используемого в реакции, то прекращают подачу исходных реагентов (гидропероксида, органического соединения) и используемого в реакции растворителя и приступают к подаче растворителя, предназначенного для промывки. Особенно предпочтительным является использование одинакового растворителя как для реакции, так и для промывки катализатора.

Что касается длительности процесса промывки, то никаких ограничений в этом отношении не существует, причем предпочтительным является более продолжительный период промывки, а, следовательно, возможно более полное удаление продукта реакции и органических отложений.

(2) Сушка промытого цеолитного катализатора при температуре от -50 до 250°С

По завершении промывки катализатора использованный растворитель сливают из реактора или откачивают насосом. Пористый катализатор продолжает удерживать значительные количества растворителя, основную часть которого удаляют путем сушки в газовом потоке при температуре от -50 до 250°С, причем температура сушки находится вблизи точки кипения растворителя при соответствующем выбранном давлении. Типичная температура сушки бывает на 50°С выше или ниже точки кипения растворителя.

В общем случае для сушки используют инертный газ, например, азот, аргон, диоксид углерода, водород, синтез-газ, метан, этан или природный газ, причем предпочтительным является азот. Газ, содержащий растворитель, устраняют в качестве отхода, например, путем сжигания в факеле, или направляют в подходящее место, например, в зону выделения продукта реакции, получаемого способом окисления алкана, где растворитель, содержащийся в газе, подвергают регенерации.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения промывку осуществляют под избыточным давлением при температуре, превышающей точку кипения растворителя, и после слива растворителя давление снижают до такого уровня, чтобы до или во время подачи газа для сушки катализатора часть растворителя могла испариться за счет скрытой теплоты реактора.

Для сушки катализатора можно использовать как теплоту подаваемого газа, так и теплоту жидкости, находящейся, например, в рубашке трубчатого реактора. Если сушку осуществляют при температуре ниже 150°С, предпочтительным является использование теплоты жидкости, при температуре сушки, превышающей 150°С, предпочтительно использование теплоты газа.

(3) Нагревание высушенного катализатора

После сушки осуществляют нагревание подлежащего регенерации катализатора, для чего используют любые известные специалистам способы, причем катализатор нагревают предпочтительно в присутствии потока инертного газа, в частности, азота, диоксида углерода, аргона, метана, этана или природного газа.

В соответствии с особой формой осуществления способа согласно изобретению катализатор находится в трубках кожухотрубного реактора. В реакторах этого типа тепло в систему передается через рубашку, причем скорость нагревания должна быть подобрана таким образом, чтобы избежать возникновения недопустимо высоких механических напряжений в реакторе. Типичная скорость нагревания составляет от 0,01 до 0,2°С/мин.

(4) Регенерация нагретого катализатора способом согласно настоящему изобретению

После сушки катализатора осуществляют его регенерацию, используя подробно описанный в настоящей заявке способ.

(5) Охлаждение регенерированного на стадии (4) катализатора

По завершении регенерации катализатора согласно стадии (4) предпочтительно весь реактор вместе с находящимся внутри него регенерированным катализатором охлаждают до температуры предпочтительно ниже 200°С.

(6) Кондиционирование полученного на стадии (4) или (5) катализатора

После регенерации согласно изобретению или охлаждения катализатор дополнительно может быть подвергнут кондиционированию для того, чтобы контролируемым образом отвести теплоту поглощения растворителя или продукта извлечения перед повторным использованием катализатора. С этой целью инертный газ смешивают с небольшим количеством растворителя, предпочтительно аналогичного тому, который используется в реакции или для промывки катализатора, в частности, со спиртом, например, метанолом, и поток инертного газа, содержащего указанный парообразный растворитель, пропускают через слой катализатора. Содержание растворителя и объемную скорость подачи кондиционирующего газа подбирают таким образом, чтобы не произошло недопустимое пиковое повышение температуры катализатора. Температура предпочтительно не должна более чем на 100°С превышать среднюю температуру теплообменника, например, температуру внутри рубашки трубчатого реактора.

После затухания тепловыделения прекращают подачу содержащего растворитель кондиционирующего газа, и реактор, в качестве которого предпочтительно используют реактор со стационарным слоем катализатора, заполняют жидкостью и пускают в эксплуатацию.

При осуществлении факультативных стадий (5) и (6) способа согласно изобретению важно не слишком быстро охлаждать и кондиционировать загруженный в реактор катализатор, что может оказать на него отрицательное воздействие. Вместе с тем по тем же причинам следует избегать слишком быстрого повышения температуры внутри слоя катализатора при кондиционировании.

Как сообщалось выше, регенерированный катализатор предпочтительно вновь используют для осуществления взаимодействия алкена с гидропероксидом. В частности, регенерация согласно изобретению или интегрированный способ окисления алкена предпочтительно могут использоваться для превращения пропилена в пропиленоксид посредством пероксида водорода, более предпочтительно осуществляемого в растворе метанола.

Способ согласно изобретению обладает, в частности, следующими преимуществами.

- Благодаря использованию щадящих реакционных условий цеолитные катализаторы удается регенерировать таким образом, что они в основном сохраняют первоначальную каталитическую активность.

- При использовании стационарного слоя катализатора способ регенерации согласно изобретению может быть осуществлен без выгрузки катализатора из реактора.

- В соответствии со способом согласно изобретению как для регенерации катализатора, так и для осуществления реакции могут использоваться идентичные растворители, которые могут быть полностью рециркулированы.

Изобретение может быть пояснено на следующем примере.

Пример

Используемый в виде стационарного слоя гетерогенный катализатор эпоксидирования пропена до пропиленоксида (60% масс. титансодержащего цеолита TS-1 и 40% масс. диоксида кремния в качестве вяжущего) выгружали из трубчатого реактора после продолжавшейся в течение 850 часов эксплуатации. Согласно результатам химического анализа содержание углерода в выгруженном катализаторе составляло 1,2% масс. По результатам стандартного тестирования активности катализатора согласно немецкой заявке на патент DE 19859561.1, пример 10, содержание пропиленоксида, образующегося в присутствии выгруженного катализатора, составляло 3,6% масс.

800 г выгруженного катализатора помещали в трубчатый реактор (длина трубки 2000 мм, внутренний диаметр 40 мм), нагревали в течение 2 часов в токе азота (900 л/час) и водорода (100 л/час) до температуры 450°С, выдерживали в этих условиях в течение 6 часов, а затем охлаждали. В реакторе не наблюдалось какое-либо тепловыделение.

Остаточное содержание углерода в регенерированном катализаторе составляло 0,1% масс. Согласно результатам описанного выше стандартного тестирования активности катализатора содержание пропиленоксида, образующегося в присутствии регенерированного катализатора, составляло 4,9% масс.