СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ГИДРОПЕРОКСИДА, ПРОМЫШЛЕННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТАКОГО ПОЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ, В КОТОРОМ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ТАКОЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ ГИДРОПЕРОКСИД В ПРИГОТОВЛЕНИИ АЛКИЛЕНОКСИДА
METHOD OF PRODUCING ORGANIC HYDROPEROXIDE, INDUSTRIAL INSTALLATION FOR SAID PRODUCTION AND METHOD WHERE SAID ORGANIC HYDROPEROXIDE IS USED TO PRODUCE ALKYLENE OXIDE

Техническая область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения органического гидропероксида, промышленной установке для такого получения и к способу, в котором используется такой органический гидропероксид для приготовления алкиленоксида.
Предшествующий уровень изобретения
Патент США-А-5883268 описывает способ получения пропиленоксида, который включает пероксилирование этилбензола. С реакционной смесью реакции пероксилирования может взаимодействовать водное основание в количестве, достаточном для нейтрализации кислотных компонентов. В дальнейшем конечная смесь может быть разделена на две фазы: водную и органическую (углеводородную). Органическая фаза, которая содержит некоторое количество основания, может быть промыта водой для того, чтобы отделить основные материалы. В способе патента США-А-5883268 воду испаряли из органической фазы.
Патент WO-A-03/066584 описывает способ получения продукта, содержащего алкиларильный гидропероксид. В этом способе водная фаза также должна быть отделена от углеводородной фазы. Разделение в патенте WO-A-03/066584 частично может выполняться с помощью коагулятора.
Присутствие остаточных основных материалов, таких как соли натрия, в органической фазе, включающей органический гидропероксид, может доставлять проблемы при последующей обработке органического гидропероксида.
Улучшение удаления таких основных материалов, кроме того, дает возможность использовать более высокие количества основания для нейтрализации любых кислотных компонентов в реакционной смеси реакции пероксилирования. Поэтому также может быть усовершенствованием эффективности удаления основного материала улучшено удаление кислотных компонентов.
Таким образом, желательно обеспечить улучшенный способ для приготовления органического гидропероксида, в котором может быть улучшено удаление основных материалов.
Сущность изобретения
Было найдено, что удаление основных материалов может быть улучшено разделением водной и органической фаз с помощью коагулятора, содержащего стекловолокна. Неожиданно было найдено, что стекловолокна хорошо функционируют в неблагоприятной окружающей среде способа согласно изобретению, и при этом наблюдается небольшая коррозия. Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает способ получения органического гидропероксида, который включает:
a) окисление органического соединения для получения органического продукта реакции, содержащего органический гидропероксид;
(b) смешивание, по крайней мере, части органического продукта реакции со стадии (a) с основным водным раствором для получения смеси основного водного раствора и органического продукта реакции;
(c) разделение смеси стадии (b) с получением отделенной органической фазы, содержащей органический гидропероксид, и отделенной водной фазы;
(d) смешивание, по меньшей мере, части отделенной органической фазы со стадии (c) с водой с получением смеси водной и органической фаз; и
(e) разделение смеси стадии (d) с получением отделенной органической фазы, содержащей органический гидропероксид, и отделенной водной фазы;
в котором разделение на отделенную органическую и отделенную водную фазы на стадии (e) выполняется при помощи коагулятора, содержащего стекловолокна.
Стекловолокна, в основном, не используются в способах, в которых они подвергаются контакту с сильно основными или кислотными соединениями по причине возможной коррозии волокон. Поэтому очень неожиданно то, что стекловолокна хорошо функционируют в настоящем способе.
Кроме того, использование стекловолокон дает возможность ограничить время и пространство, необходимые для расслоения органической и водной фаз. В прошлом такое разделение органической и водной фаз требовало установки, включающей отдельную осадочную камеру с последующим разделительным сосудом, включающим возможные коагулирующие средства. Настоящее изобретение делает возможным использовать только разделительный сосуд, включающий коагулирующие средства и зону осаждения, так, чтобы не нужно было никакой отдельной предшествующей осадочной камеры перед входом в разделительный сосуд.
Органический гидропероксид, полученный способом согласно изобретению, может преимущественно использоваться в способе получения алкиленоксида, который включает приготовление органической фазы, содержащей органический гидропероксид согласно вышеупомянутому способу, и дальнейшую стадию контактирования, по меньшей мере, части полученной органической фазы, содержащей органический гидропероксид, с алкеном с получением алкиленоксида и органического спирта.
В дополнение к вышеупомянутому настоящее изобретение далее предлагает промышленную установку для удаления основных материалов из органической фазы, содержащей органический гидропероксид, которая (установка) включает смеситель для смешивания органической фазы с водой; и разделительный сосуд, связанный непосредственно или опосредованно со смесителем для разделения полученной смеси на очищенную органическую фазу, содержащую органический гидропероксид, и водную фазу; где смеситель представляет собой статический смеситель, а разделительный сосуд включает один или несколько коагуляторов, содержащих стекловолокна.
Фигуры
Изобретение иллюстрируется следующими фигурами.
Фиг.1: Промышленная установка для способа согласно изобретению.
Фиг.2A: стекловолокна перед использованием согласно настоящему изобретению (новые стекловолокна).
Фиг.2B: стекловолокна после использования согласно настоящему изобретению (использованные стекловолокна).
Подробное описание изобретения
Органическое соединение, используемое в способе настоящего изобретения, может, в принципе, быть любым соединением. Примеры подходящих органических соединений включают алкиларильные и третичные алкильные соединения. Алкиларильные соединения, которые наиболее часто используются, представляют собой бензольные соединения, содержащие, по меньшей мере, 1 алкильный заместитель, который содержит от 1 до 10 углеродных атомов, предпочтительно от 2 до 8 углеродных атомов. Предпочтительно соединение бензола содержит в среднем от 1 до 2 составных частей. Более предпочтительными алкиларильными соединениями являются этилбензол, кумол и диизопропилбензол. Третичные алкильные соединения, которые могут использоваться, включают третичный бутан (то есть 2-метилпропан). Наиболее предпочтительным органическим соединением является этилбензол. Когда этилбензол используется в качестве органического соединения, способ может применяться для приготовления гидропероксида этилбензола.
Окисление органического соединения на стадии a) способа согласно изобретению может быть выполнено любым подходящим способом, известным в уровне техники. Окисление предпочтительно выполняется контактированием органического соединения с газом, содержащим кислород, таким как, например, воздух. Окисление может быть выполнено в жидкой фазе в присутствии разбавителя. Этим разбавителем предпочтительно является соединение, которое находится в жидком состоянии при условиях реакции и не реагирует с исходными материалами и полученным продуктом. Однако разбавителем может также быть соединение, обязательно присутствующее во время реакции. Например, если алкиларил представляет собой этилбензол, то разбавителем может быть также этилбензол. В предпочтительном варианте осуществления способ, таким образом, может использоваться для получения раствора гидропероксида этилбензола в этилбензоле. В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления продукт окисления впоследствии концентрируют, например, посредством мгновенной отгонки вскипанием.
Помимо желаемого органического гидропероксида во время окисления органических соединений образуется широкий диапазон загрязняющих веществ. Хотя большинство органических соединений присутствует в малых количествах, присутствие именно органических кислот, как было найдено, иногда вызывает проблемы при дальнейшем использовании органических гидропероксидов. Как описано в патенте США-А-5883268, способ уменьшения количества загрязняющих веществ представляет собой контактирование продукта реакции, содержащего органический гидропероксид, с водным раствором щелочного металла (то есть водное основание). Однако контакт с водным раствором щелочного металла вводит некоторое количество щелочного металла в продукт реакции, содержащий органический гидропероксид. Хотя количество органических кислот может быть уменьшено при промывании щелочным металлом, количество загрязняющих веществ щелочного металла увеличится.
На стадии (b) способа настоящего изобретения, по меньшей мере, часть органического продукта реакции, который содержит органический гидропероксид, смешивают с основным водным раствором с получением смеси. В результате может быть нейтрализована, по меньшей мере, часть органических кислотных побочных продуктов.
Предпочтительно, по существу, весь органический продукт реакции смешивают с основным водным раствором.
Под смешиванием понимают то, что органический продукт реакции и основный водный раствор контактируют друг с другом таким способом, что получается их смесь. При смешивании может быть получена большая площадь поверхности раздела между органическим продуктом реакции и водным раствором, которая обеспечивает массоперенос. Смешивание на стадии (b) может быть выполнено любым способом, который известен специалистам в этой области как подходящий для такого способа, включая, например, смешивание посредством статического смесителя, смесительного чана или посредством волокна, контактирующего с устройствами.
2
3
2
3
3
3
2
3
Предпочтительно используется основный водный раствор, содержащий одно или несколько соединений щелочного металла. Подходящие щелочные источники для использования в водном растворе щелочного металла включают гидроксиды, карбонаты и гидрокарбонаты щелочного металла. Примерами этих соединений являются NaOH, KOH, NaCO, КСО, NaНСО и KHCO. Ввиду их легкой доступности предпочтительно используют NaOH и/или NaCO. Количество щелочного металла, присутствующего в водном растворе щелочного металла, может широко изменяться. Предпочтительно используются концентрации щелочного металла от 0,01 до 25% масс./масс., а более предпочтительно - концентрации щелочного металла от 0,1 до 10% масс./масс. в расчете на весь водный раствор.
В предпочтительном варианте осуществления стадия (b) включает диспергирование основного водного раствора в, по меньшей мере, части органического продукта реакции таким образом, чтобы полученная смесь представляла собой дисперсию капель основного водного раствора в органической фазе.
На стадии (c) смесь, полученную на стадии b), разделяют на органическую фазу, содержащую органический гидропероксид, и водную фазу. Разделение может быть выполнено любым способом, известным специалистам в этой области техники. Предпочтительно разделение выполняется разделением фаз, например, с использованием осадочных камер.
На стадии (d), по меньшей мере, часть отделенной органической фазы с предыдущей стадии промывают водой. Более предпочтительно, по существу, всю органическую фазу, полученную в предыдущей стадии, промывают водой. Вода может быть чистой, но предпочтительно она состоит, по меньшей мере, частично из сточных вод. Промывание, в основном, будет выполняться при помощи комбинации пресной воды, рециркулируемой воды и, необязательно, дополнительных сточных вод, полученных в других стадиях настоящего способа.
Это промывание выполняется смешиванием, по меньшей мере, части органической фазы с водой для получения смеси водной и органической фаз на стадии (d).
Под смешиванием понимают то, что органическая фаза стадии (c) и вода контактируют друг с другом таким способом, что получается их смесь.
В предпочтительном варианте осуществления стадия (d) включает диспергирование воды, по меньшей мере, в части органической фазы, полученной на стадии (c) таким образом, что смесь получают в виде дисперсии капель воды в органической фазе.
После этого смесь органической и водной фаз, полученных на стадии (d), снова разделяют на стадии (e).
В зависимости от количества загрязняющих веществ, присутствующих в органической фазе, содержащей органический пероксид, комбинация стадий (d) и (e) способа может быть выполнена либо один раз, либо неоднократно. В предпочтительном варианте осуществления последовательность стадий (d) и (e) повторяется один или более раз. При повторении стадии (d) и (e) предпочтительно повторяются однократно или дважды, что в целом дает две или три стадии промывания (d) и стадии разделения (e).
Согласно изобретению, по меньшей мере, одна из стадий (e) выполняется при помощи коагулятора, содержащего стекловолокна. Предпочтительно все стадии (e), присутствующие в способе, выполняются при помощи коагулятора, содержащего стекловолокна.
Предпочтительно стадия (d), предшествующая стадии (e), в которой используется коагулятор, содержащий стекловолокна, выполняется при определенном объемном отношении. Когда стадия (e) выполняется при помощи коагулятора, содержащего стекловолокна, объемное отношение водной фазы к органической фазе на стадии (d) лежит предпочтительно в диапазоне от 1:100 до 1:2. Более предпочтительно объемное отношение в такой стадии (d) лежит в диапазоне от 1:10 до 1:3, наиболее предпочтительно в диапазоне от 1:8 до 1:4.
Смешивание на стадии (d) может быть выполнено любым способом, который известен специалистам в этой области как подходящий для такого способа, включая, например, смешивание посредством статического смесителя, смесительного чана или посредством волокна, контактирующего с устройствами. В предпочтительном варианте осуществления, однако, органическая и водная фазы смешиваются в контролируемом режиме при достаточной турбулентности. Предпочтительно поэтому с органической фазой контактирует вода на стадии (d) посредством статического смесителя.
Механизм смешивания статического смесителя отличается от механизмов в других типах смесителей, таких как, например, смесительный чан. Статические смесители обеспечивают более длительное время контактирования между двумя фазами при высокой турбулентности, и в результате с их помощью может быть получено более однородное распределение размера капель, чем, например, с помощью смесительного чана. То есть использование статического смесителя приводит к лучшей управляемости смеси и размера капель. Статическим смесителем может быть любой статический смеситель, известный специалистам в этой области. Примеры подходящих статических смесителей описываются, например, в статье "Mixing in the process industries" N. Harnby и др. В предпочтительном варианте осуществления статический смеситель используется таким способом, чтобы получался перепад давления на статическом смесителе, превышающий 0,05, предпочтительно превышающий 0,1 бар.
Предпочтительно статический смеситель содержит в диапазоне от 1 до 30 смешивающих элементов, более предпочтительно от 2 до 20 элементов и наиболее предпочтительно от 3 до 12 элементов. Как показано N. Harnby и др., смешивающий элемент представляет собой в основном трубу, включающую заграждения, например перегородки, которые вызывают прерывистые или непрерывные изменения в направлении потока. Препятствия вызывают интенсивную турбулентность. Для практических целей элементы предпочтительно размещаются последовательно, таким образом, чтобы направление изменялось от элемента к элементу.
Диаметр статического смесителя может широко варьироваться. Для практических целей диаметр статического смесителя изменяется от 2 мм до 2 м.
Если она предшествует стадии (e), на которой используется коагулятор, содержащий стекловолокна, стадия (d) предпочтительно включает смешивание органической фазы и воды таким способом и до такой степени, что получается определенный размер капли. Более предпочтительно на такой стадии (d) готовят дисперсию, включающую капли, которые имеют саутеровский средний размер капли в диапазоне от 30 до 300 микрометров. Более предпочтительно капли имеют саутеровский средний размер капли в диапазоне от 50 до 250 микрометров. Саутеровский средний размер капли может быть определен способом, как описано в статье Streiff и др. "New Fundamentals for Liquid-Liquid Dispersion Using Static Mixers», MIXING IX, 1997. После чего измеряют свойства смеси, такие как вязкость, поверхностное натяжение, плотность и скорость потока, затем может быть вычислен размер капли, например, по уравнению (9), упомянутому в этой статье.
Капли представляют собой предпочтительно водные капли, диспергированные в органической фазе.
Капли с вышеупомянутыми средними размерами капли преимущественно могут быть получены использованием статического смесителя.
В предпочтительном варианте осуществления стадия (e) включает предоставление возможности того, чтобы органическая и водная фазы соединялись, например, с образованием больших капель в коагуляторе, и затем предоставление фазам возможности разделяться в зоне осаждения. При использовании коагулятора разделение ускоряется. В этом случае стадия (e) предпочтительно включает:
(1) обработку смеси, полученной на стадии d) в коагуляторе, содержащем стекловолокна, чтобы получить смесь, включающую капли с увеличенным размером капли;
(2) предоставление смеси, включающей капли с увеличенным размером капли, полученной на стадии (1), возможности расслаиваться в зоне осаждения с получением отделенной органической фазы и отделенной водной фазы;
(3) удаление органической и водной фазы из зоны осаждения.
За счет увеличения размера капли благодаря коалесценции первое (частичное) разделение фаз может быть получено на стадии (1), что дает возможность улучшенного разделения на стадии (2). Зона осаждения может представлять собой отдельную осадочную камеру или зону осаждения, встроенную в тот же самый сосуд, что и коагулятор. Предпочтительно используется один разделительный сосуд, включающий как коагулятор, так и зону осаждения.
В случае больших объемов коагулятору может преимущественно предшествовать дополнительная зона осаждения. В таком случае стадия e) включает дополнительную стадию расслаивания (0), на которой смеси дают возможность расслаиваться в этой зоне на органическую и водную фазы, после чего эти две фазы разделяют. Предпочтительно отделенную органическую фазу, все еще содержащую диспергированные в ней водные капли, после этого обрабатывают при помощи коагулятора, содержащего стекловолокна, на стадии (1).
Использование такой дополнительной стадии расслаивания становится особенно выгодным, когда используется более высокое объемное отношение водной фазы к органической. Особенно выгодно, когда объемное отношение водной фазы к органической на стадии (d) находится в диапазоне от 1:8 до 1:4.
Стекловолокно, применимое в настоящем изобретении, может быть любым стекловолокном. Предпочтительно, однако, чтобы стекловолокно было свободно от содержащих фосфор и/или серу добавок. Было найдено, что в некоторых случаях эти добавки могут приводить к увеличенному разложению органического гидропероксида. Предпочтительные стекловолокна представляют собой волокна, сделанные из стекла, содержащего меньше чем 1000 масс. ч./млн элементарной серы в расчете на общее количество стекла. Количество элементарного фосфора в расчете на общее количество стекла составляет предпочтительно не более 1000 масс. ч./млн. Наиболее предпочтительно количество элементарной серы составляет не более 290 масс. ч./млн, в то время как, дополнительно, количество элементарного фосфора составляет не более 250 масс. ч./млн.
Могут использоваться любые типы стекловолокон, известных специалистам в этой области. Примеры подходящих типов стекла включают стекло A-типа (то есть известково-натриевые силикатные стекла), стекло C-типа (то есть кальциевые боросиликатные стекла), стекло D-типа (то есть боросиликатные стекла с низкой диэлектрической проницаемостью), стекло E-типа (то есть алюмокальциево-боросиликатные стекла с максимальным содержанием щелочи 2% масс./масс.), ECRGLASS  (то есть кальциевое алюмосиликатное стекло), стекло AR-типа (то есть стойкие к щелочи стекла, состоящие из щелочных силикатов циркония), стекла R-типа (то есть кальциевые алюмосиликатные стекла) и стекло S-2-типа (то есть магниевые алюмосиликатные стекла). Из них предпочитают стекла C-типа, ECRGLASS  и стекла R-типа из-за их устойчивости к кислотной коррозии, и особенно предпочитают AR стекло из-за его устойчивости к щелочи. В других выгодных вариантах осуществления использовалось стекло E-типа. Было установлено то преимущество, что при использовании стекла E-типа наблюдается удивительно малая коррозия стекла.
Это показано на фигурах и в примерах.
Толщина стекловолокон может широко варьироваться. Предпочтительно, однако, чтобы диаметр стекловолокон находился в диапазоне от 0,1 до 50 микрометров. Более предпочтительно, чтобы диаметр стекловолокон находился в диапазоне от 1 до 20 микрометров и еще более предпочтительно в диапазоне от 5 до 15 микрометров.
В предпочтительном варианте осуществления стекловолокна могут быть сплетены вместе с другими материалами, такими как, например, нержавеющая сталь или тефлоновые волокна. Использование таких совместных связок с, например, нержавеющей сталью или тефлоновым материалом выгодно, так как тефлон или нержавеющая сталь поддерживает стекловолокна и предотвращает их уплотнение под давлением потока. Особенно предпочтительной является комбинация мелкодисперсных стекловолокон, например имеющих диаметр в диапазоне от 1 до 20 микрон, в комбинации с более грубодисперсными тефлоновыми волокнами, например имеющими диаметр в диапазоне от 20 до 40 микрон, или нержавеющими стальными волокнами, например имеющими диаметр в диапазоне от 250 до 300 микрон.
По желанию также могут использоваться комбинации слоев различных материалов. Например, один или несколько слоев, состоящих из стекловолокон, могут соединяться с одним или несколькими слоями другого материала или связанных материалов.
Под коагулятором подразумевают средство, способствующее коалесценции одной фазы, смешанной с другой фазой. Более определенно под коагулятором можно подразумевать средства, в которых дисперсию пропускают через коалесцирующую среду, используемую для коалесценции и разделения мелкодиспергированных капель. Под коалесцирующей средой можно понимать среду, которая действует путем поддержания капель в диспергированном состоянии достаточно длительное время, чтобы они образовали капли размера, достаточного для расслоения. В способе согласно изобретению стекловолокна могут быть поняты как волокна, которые являются такой коалесцирующей средой.
Коагулятор может, например, присутствовать в форме коагуляторного патрона, то есть контейнера, удерживающего волокна в определенных положениях. В другом примере коагулятор может присутствовать в форме коагуляторного слоя, то есть вязаной, тканой или спрессованной "ткани" или волокон, которые устанавливаются в разделительный сосуд, иногда также называемого «коагуляторная сетка».
Коагулятор для использования в настоящем изобретении может быть любым известным коагулятором, подходящим с точки зрения специалистов в данной области техники.
Коагулятор часто помещают вовнутрь разделительного сосуда, то есть сосуда, в котором может быть выполнено разделение водной и органической фаз. Разделительные сосуды, в которых может использоваться коагулятор, включают вертикальные или горизонтальные сосуды. Предпочтительно используется горизонтальный разделительный сосуд.
Один разделительный сосуд может включать один или несколько коагуляторов. Предпочтительно один разделительный сосуд включает от 1 до 10, более предпочтительно от 1 до 5 коагуляторов.
Такие коагуляторы могут располагаться в таком разделительном сосуде любым способом, известным специалистам в этой области. Например, такие коагуляторы могут располагаться в разделительном сосуде горизонтально, по диагонали или вертикально. В одном предпочтительном варианте осуществления коагуляторы расположены по существу вертикально, тогда как смесь органической и водной фаз течет через коагуляторы по существу в горизонтальных направлениях через по существу горизонтальный разделительный сосуд. В другом предпочтительном варианте осуществления коагуляторы расположены по существу горизонтально, тогда как смесь органической и водной фаз течет через коагуляторы по существу в вертикальном направлении через по существу вертикальный разделительный сосуд.
Коагуляторы могут располагаться в любом месте в пределах разделительного сосуда, например в части выше по потоку горизонтальных разделительных сосудов, по всей длине горизонтального разделительного сосуда или в части ниже по потоку горизонтального разделительного сосуда. В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один коагулятор помещен по существу вертикально по всей длине по существу горизонтального разделительного сосуда. В особенно предпочтительном варианте осуществления разделительный сосуд представляет собой по существу горизонтальный разделительный сосуд, включающий один или два коагулятора по всему сечению разделительного сосуда, расположенных по существу вертикальным способом выше по потоку в разделительном сосуде; и далее включающего один или два коагулятора по части поперечного сечения разделительного сосуда, расположенного по существу вертикальным способом ниже по потоку в разделительном сосуде. Коагуляторы, расположенные ниже по потоку в разделительных сосудах, предпочтительно занимают пространство от вершины разделительного сосуда до меньше чем 9/10, предпочтительно меньше чем 4/5 и более предпочтительно меньше чем 2/3 высоты разделительного сосуда, оставляя открытым проход на дне разделительного сосуда.
Разделительные сосуды могут содержать коагулятор, например, в форме коагуляторной сетки или коагуляторного патрона. Использование патронов может быть выгодным, если желательна большая площадь контакта. Большая площадь контакта дает низкие объемные скорости.
Примеры подходящих коагуляторов описываются, например, в "Liquid-Liquid coalescer Design Manual” ACS Industries, LP, Houston, Texas, USA.
В разделительном сосуде могут использоваться один или несколько коагуляторных сеток или патронов. Например, разделительный сосуд может включать комбинацию первой и второй коагуляторных сеток, связанных друг с другом в передней части разделительного сосуда, и комбинацию третьей и четвертой коагуляторных сеток, связанных друг с другом во втором положении ниже по потоку в сосуде. Как указано выше, коагуляторная сетка и/или патроны могут применяться горизонтально или вертикально.
По желанию, смесь органической и водной фаз может быть отфильтрована через фильтр перед контактом со стекловолокнами. Такие фильтры в основном имеют отверстия не более 20 микрометров, предпочтительно не более 10 микрометров.
Коагулятор для использования в настоящем изобретении может использоваться обычным способом, как известно специалистам в данной области техники. Общепринято контролировать перепад давления во всем коагуляторе во время работы. Если перепад давления становится приемлемым, коагулятор может быть очищен, например, обратной промывкой.
Разделение органической и водной фаз на стадии (e) предпочтительно выполняется непрерывным способом. Предпочтительно смесь, полученную на стадии (d), подают на сосуд разделения на стадии (e) при скорости в диапазоне от 0,01 до 10,0 см/с, более предпочтительно в диапазоне от 0,1 до 3,0 см/с.
Давление, используемое во время разделения, может широко варьироваться. Разделение предпочтительно выполняют в жидкой фазе предпочтительно при давлении в диапазоне от 0,01 до 80 бар, более предпочтительно в диапазоне от 0,1 до 17 бар. Предпочтительно разделение органической и водной фаз на стадии (e) выполняется при температуре от 0 до 150°C, более предпочтительно при температуре в диапазоне от 20 до 100°C и даже более предпочтительно в диапазоне от 40 до 8°C. В выгодном варианте осуществления теплота может отводиться из более ранних стадий процесса, например, выходом теплоты из стадий a) или b), которая может применяться на стадии e).
В особенно предпочтительном варианте осуществления охлаждение применяется на стадии b) промывки щелочью посредством теплообмена со стадией e).
Отделенную органическую фазу, включающую органический гидропероксид, полученный на стадии (e), можно выгодно использовать в способе получения алкиленоксида согласно изобретению.
Алкен, используемый в таком способе, представляет собой предпочтительно алкен, содержащий от 2 до 10 углеродных атомов, и более предпочтительно алкен, содержащий от 2 до 4 углеродных атомов. Соответствующий приготовленный алкиленоксид предпочтительно также содержит от 2 до 10 углеродных атомов и более предпочтительно от 2 до 4 углеродных атомов соответственно. Примеры алкенов, которые могут использоваться, включают этилен, пропилен, 1-бутилен и 2-бутилен, из которых могут быть приготовлены соответствующие этиленоксид, пропиленоксид и бутиленоксиды.
Способ согласно изобретению особенно выгоден для получения пропиленоксида. Следовательно, наиболее предпочтительным алкеном является пропилен, из которого может быть получен соответствующий пропиленоксид.
В дополнительной стадии (f) способа, по меньшей мере, часть органической фазы, содержащей органический гидропероксид, полученный по способу, описанному выше в настоящем изобретении, может контактировать с алкеном для получения алкиленоксида. Органический гидропероксид превращается в соответствующий ему спирт. Предпочтительно эта реакция выполняется в присутствии катализатора. Предпочтительный катализатор для такого способа включает титан на кремнеземе и/или силикате. Кроме того, предпочтительные катализаторы описываются в EP-A-345856. Реакция в основном протекает при умеренных температурах и давлениях, в особенности при температурах в диапазоне от 25 до 200°C, предпочтительно в диапазоне от 40 до 135°C. Точное значение давления не критично до тех пор, пока оно удовлетворяет тому, чтобы поддерживать реакционную смесь в виде жидкости или в виде смеси пара и жидкости. В основном, давления могут находиться в диапазоне от 1 до 100 бар, предпочтительно в диапазоне от 20 до 80 бар.
Алкиленоксид может быть отделен от продукта реакции любым способом, который известен как подходящий специалистам в этой области техники. Например, жидкий продукт реакции может быть обработан фракционной дистилляцией и/или селективной экстракцией. Растворитель, катализатор и любой непрореагировавший алкен или гидропероксид могут быть переработаны для дальнейшего использования.
Предпочтительно органическим соединением для использования в настоящем изобретении является этилбензол, который превращается на стадии (f) в 1-фенилэтанол. Если органическое соединение представляет собой этилбензол, то такой способ в общем случае дополнительно включает: (g) выделение, по меньшей мере, части 1-фенилэтанола из смеси реакции, полученной на стадии (f), и (h) превращение 1-фенилэтанола, полученного на стадии g), в стирол.
Способы, которые могут использоваться для этой стадии, описаны в WO 99/42425 и WO 99/42426. Однако, в принципе, может использоваться любой подходящий способ, известный специалистам в данной области техники.
Настоящее изобретение далее проиллюстрировано следующими примерами.
Примеры 1-13
В реакторе продували воздух через этилбензол. Полученный продукт сконцентрировали так, чтобы получить смесь, содержащую приблизительно 26% масс./масс. гидропероксида этилбензола (EBHP), растворенного в этилбензоле. Дополнительно в этой смеси присутствовали органические кислотные побочные продукты, содержащие приблизительно 66 масс. ч./млн муравьиной и уксусной кислоты, 72 масс. ч./млн пропионовой кислоты и 2843 масс. ч./млн бензойной кислоты.
Смесь, содержащая EBHP, нейтрализовали водным раствором приблизительно 0,5% по массе гидроксида натрия. Впоследствии органическую и водную фазы разделяли.
Na
Полученную органическую фазу приводили в контакт с водным потоком в установке, как показано на фиг.1. Органическая фаза (содержащая EBHP, растворенный в этилбензоле) (101) контактировала с водным потоком (102) и смешивалась в статическом смесителе (103). Смесь, полученную из смесителя (103), подавали в горизонтальный разделительный сосуд (104), включающий коагуляторный слой (105), расположенный вертикально в сосуде разделения, причем каждый коагуляторный слой содержал стекловолокна E-типа с диаметром 10 микрон. В разделительном сосуде смесь разделяли на очищенный поток органической фазы (106) и водный поток, содержащий основный остаток (107). Часть водного потока перерабатывали (108), а часть удаляли из установки с помощью водоотвода (109). Подпитка смеси обеспечивалась чистым водным потоком (110). Эффективность удаления определяли измерением количества (масс. ч./млн в расчете на всю смесь) натрия (C) в смесях в линиях (101) и (106) соответственно посредством атомно-адсорбционной спектроскопии и вычислением эффективности согласно формуле ниже:
[CNa (101)-CNa (106)]/CNa (101)*100 (I)
Для каждого примера в таблице 1 дается входная концентрация (масс. ч./млн) Na и скорость смеси в линии (101). Эффективность удаления также указана в таблице. Кроме того, в таблице 1 указано соотношение масс органической фазы (OR), водной фазы (AQ) и чистого водного потока для обработки (CCC), используемого в каждом примере; массовое соотношение органической фазы (OR) и водной фазы (AQ); и тип коагулятора. Водную фазу диспергировали в органической фазе. Средний размер капель в водной фазе определяли методом, описанным в Streiff и др. «New Fundamentals for Liquid-Liquid Dispersion Using Static» Mixers, MIXING IX, 1997. Результаты указаны в таблице 1.
Примеры 14-25
Использовались та же самая установка и условия способа, как определено в примерах 1-13. В этом случае, однако, применялось несколько различных типов материалов коагулятора. Результаты указаны в таблице 2. Стекловолокна E-типа имели диаметр приблизительно 10 микрон, принимая во внимание, что тефлоновые волокна имели диаметр приблизительно 21 микрон.
Пример 26
В непрерывном процессе согласно настоящему изобретению выполняли следующие шаги.
На первой стадии щелочной обработки поток гидропероксида этилбензола, 26% масс./масс., растворенного в этилбензоле (раствор EBHP), содержащий 0,02 мэкв/г кислот, контактировал с водным раствором приблизительно 0,5% масс./масс. NaOH при температуре 60-65°C.
Затем органической и водной фазам позволяли расслоиться в течение 14 минут времени расслаивания в пустом горизонтальном сосуде. Массовое отношение раствора EBHP к водному раствору составляло 0,22 в ходе контактирования, pH водной фазы, выходящей из пустого горизонтального сосуда, равнялся приблизительно 8.
80% масс./масс. отделенной водной фазы, включающей водный раствор NaOH, было переработано, чтобы снова контактировать с новым раствором EBHP. Оставшиеся 20% масс./масс. были слиты как сточные воды и восполнены за счет воды с последующей промывочной стадией и нового щелочного раствора, включающего 20% масс./масс. NaOH, растворенного в воде. Органическая фаза, включающая раствор EBHP, выходящая из сосуда, содержала 59 масс. ч./млн натрия, а кислотное содержание уменьшалось до 0,003 мэкв/г.
На второй стадии, являющейся первой стадией промывки, поток, включающий органическую фазу с первой стадии, смешивали с потоком промывочной воды в первом статическом смесителе, создающем поток, включающий дисперсию воды в органической фазе со средним размером капель 150 мкм. Дисперсию подводили к первому горизонтальному разделительному сосуду. Смесь равномерно разделяли по коагуляторным сеткам, состоящим из двух слоев, из которых один был связан с нержавеющей стальной проволокой и стекловолокном, а другой был связан с нержавеющей стальной проволокой и тефлоном. Каждый слой имел толщину 12 дюймов (30,5 см), а вместе эти два слоя образовывали 24 дюйма (61 см) толстой коагуляторной сетки.
Органическую и водную фазы разделяли. Органическую фазу проводили через вторую коагуляторную сетку, состоящую из двух слоев, из которых один был связан с нержавеющей стальной проволокой и стекловолокном, а другой был связан с нержавеющей стальной проволокой и тефлоном. Каждый слой имел толщину 12 дюймов (30,5 см), а вместе эти два слоя образовывали 24 дюйма (61 см) толстой коагуляторной сетки.
90% масс./масс. отделенной водной фазы рециркулировали в циркуляционный поток, чтобы он снова проконтактировал с новой органической фазой в первом статическом смесителе. Остальные 10% масс./масс. воды, подаваемой в первый статический смеситель, восполняли за счет потока промывочной воды, выходящей из второго горизонтального разделительного сосуда. Поток органической фазы, покидающей первый горизонтальный разделительный сосуд, содержал 3,5 масс. ч./млн натрия.
На третьей стадии, являющейся второй промывочной стадией, поток органической фазы с предыдущей промывочной стадии смешивали с добавочным потоком промывочной воды во втором статическом смесителе, создающем поток, включающий дисперсию воды в органической фазе со средним размером капель 150 мкм. Дисперсию вводили во второй горизонтальный разделительный сосуд. Диспергированный поток равномерно распределяли по коагуляторной сетке, состоящей из двух слоев связанных вместе нержавеющей стальной проволоки и стекловолокна. Каждый слой имел толщину 12 дюймов (30,5 см), а вместе эти два слоя образовывали 24 дюйма (61 см) толстой коагуляторной сетки.
Органическую и водную фазу разделяли. Органическую фазу проводили через вторую коагуляторную сетку, состоящую из двух слоев связанных вместе нержавеющей стальной проволоки и стекловолокна. Каждый слой имел толщину 12 дюймов (30,5 см), а вместе эти два слоя образовывали 24 дюйма (61 см) толстой коагуляторной сетки.
90% масс./масс. отделенной водной фазы рециркулировали в циркуляционный поток, чтобы он снова проконтактировал с новой органической фазой во втором статическом смесителе, а поток 10% масс./масс. рециркулировали в первый статический смеситель на второй стадии. Остальные 10% масс./масс. воды во втором статическом смесителе восполняли потоком новой промывочной воды. Массовое фазовое отношение органической фазы к свежей воде составляло 25,3:1.
Поток органической стадии, покидающий второй горизонтальный разделительный сосуд, содержал 0,02 масс. ч./млн натрия.
Полное эффективное удаление кислот на этих последующих стадиях составляло 85%, а эффективность удаления натрия на объединенных стадиях водой промывки составляла 99,97%.
Таблица 1Примеры 1-13
Пр.
Входн.конц. Na (масс. ч./млн)
Линейная скорость (см/с)
OR:AQ:CCC
Соотноше-ние AQ:ОR
Размер капель
Тип коагулятора
Эффективность удаления (%)
1
23,6
0,86
400:50:15
1:10
43
стекло
96,2
2
24,2
0,86
400:50:15
1:10
95
стекло
97,1
3
24,9
0,86
400:50:15
1:10
200
стекло
93,6
4
19,9
0,61
280:33:0
1:10
305
стекло
88,6
5
18,8
0,47
220:30:0
1:10
406
стекло
85,1
6
16
0,48
220:30:15
1:8
87
стекло
91,1
7
26,2
0,48
220:30:15
1:8
191
стекло
94,4
8
19,8
0,60
280:38:19
1:8
305
стекло
91,4
9
21
0,48
220:30:15
1:8
405
стекло
85,4
10
17,7
0,73
320:67:0
1:5
56
стекло
96,9
11
19,6
0,73
320:67:12
1:5
122
стекло
98,0
12
19,6
0,75
320:80:12
1:5
255
стекло
97,9
13
23,3
0,65
280:63:12
1:5
300
стекло
94,8
Таблица 2Примеры 14-25
Пр.
Входн.конц. Na (масс. ч./млн)
Линейная скорость (см/с)
OR:AQ:CCC
Соотноше-ние AQ:ОR
Размер капель
Тип коагулятора
Эффектив-ность удаления (%)
14
21,5
0,71
400:50:15
1:10
200
стекло
93,6
15
28,1
0,86
330:40:15
1:10
251
стекло
92,4
16
18,9
0,86
400:50
1:10
200
SS/стекло
93,9
17
18,9
0,71
330:40
1:10
251
SS/стекло
92,6
18
19,7
0,86
400:50
1:10
200
тефлон/стекло
93,9
19
18,48
0,71
330:40
1:10
251
тефлон/стекло
92,2
20*
21,2
0,69
320:42
1:8
260
тефлон
85,8
21
19,4
0,69
320:42
1:8
260
стекло
91,3
22*
19,3
0,68
320: 35
1: 10
124
тефлон
89,4
23
22,4
0,68
320: 35
1: 10
124
стекло
91,8
24*
20,4
0,68
320: 35
1: 10
56
тефлон
90,1
25
18,8
0,68
320: 35
1: 10
56
стекло
93,5
* Сравнительные примеры
Пример 27, коррозия стеклянного волокна
Чтобы установить степень коррозии стеклянных волокон, в первом горизонтальном разделительном сосуде использовались стекловолокна E-типа на первой промывочной стадии, как показано в примере 26, в течение 4 месяцев.
Фиг.2A показывает стекловолокна до их использования (свежие стекловолокна), а фиг.2B показывает стекловолокна после их использования (использованные стекловолокна).
Как можно заметить, по существу, никакой коррозии не наблюдалось.