СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДНОГО ОКИСИ ОЛЕФИНА И РЕАКТОР, ПРИГОДНЫЙ ДЛЯ ТАКОГО СПОСОБА

1. Способ получения 1,2-диола, при этом способ включает
взаимодействие сырья, содержащего олефин и кислород в присутствии катализатора эпоксидирования, находящегося в первом отделе одного или более рабочих микроканалов микроканального реактора с образованием окиси олефина,
превращение окиси олефина с помощью диоксида углерода с образованием 1,2-карбоната во втором отделе одного или более рабочих микроканалов, расположенном ниже первого отдела, и
превращение 1,2-карбоната с помощью воды или спирта с образованием 1,2-диола в третьем отделе одного или более рабочих микроканалов, расположенном ниже второго отдела.
2. Способ по п.1, где катализатор эпоксидирования включает металл 11 группы в количестве от 50 до 500 г/кг относительно массы катализатора.
3. Способ по п.1 или 2, где катализатор эпоксидирования содержит серебро, нанесенное на материал носителя.
4. Способ по п.3, где катализатор содержит, в качестве промотора(ов), один или более элементов, выбранных из рения, вольфрама, молибдена, хрома и их смесей, и, кроме того, один или более щелочных металлов, выбранных из лития, калия и цезия.
2
2
5. Способ по п.3, где материал носителя представляет собой оксид алюминия, имеющий площадь поверхности по меньшей мере 0,3 м/г и не более 10 м/г, относительно массы носителя и имеющий такое распределение размера, что поры с диаметрами в диапазоне от 0,2 до 10 мкм составляют более 80% от общего объема пор.
6. Способ по п.1, где сырье содержит олефин и кислород в общем количестве по меньшей мере 50 мол. %, относительно сырья в целом.
7. Способ по п.6, где сырье содержит олефин и кислород в общем количестве от 80 до 99,5 мол. % относительно сырья в целом.
8. Способ по п.1, где сырье содержит насыщенные углеводороды в количестве не более 5 мол. % относительно сырья в целом, и сырье содержит инертные газы в количестве не более 5 мол. %, относительно сырья в целом.
9. Способ по п.8, где количество насыщенных углеводородов составляет не более 2 мол. % относительно сырья в целом, и количество инертных газов составляет не более 2 мол.% относительно сырья в целом.
10. Способ по п.1, при этом способ дополнительно включает быстрое охлаждение окиси олефина в первом промежуточном отделе, который расположен ниже первого отдела и выше второго отдела.
11. Способ по п.10, где быстрое охлаждение включает снижение температуры первой смеси до температуры в диапазоне от 20 до 200°С.
12. Способ по п.10, где способ включает быстрое охлаждение посредством теплообмена с теплообменной жидкостью.
13. Способ по любому одному из пп.10-12, где способ включает быстрое охлаждение более, чем в одной стадии посредством теплообмена с несколькими теплообменными жидкостями, имеющими различные температуры.
14. Способ по п.1, где способ включает превращение окиси олефина с помощью диоксида углерода с применением молярного соотношения диоксида углерода и окиси олефина не более 10.
15. Способ по п.14, где молярное соотношение находится в диапазоне от 1 до 8.
16. Способ по п.15, где молярное соотношение находится в диапазоне от 1,1 до 6.
17. Способ по п.1, где способ включает каталитическое превращение окиси олефина с помощью диоксида углерода при температуре в диапазоне от 30 до 200°С, и под давлением в диапазоне от 500 до 3500 кПа при измерении во втором сырьевом канале.
18. Способ по п.17, где температура находится в диапазоне от 50 до 150°С.
19. Способ по п.17 или 18, где превращение окиси олефина с помощью диоксида углерода включает превращение окиси олефина в присутствии катализатора, выбранного из
смол, которые содержат группы галида четвертичного фосфония или галида четвертичного аммония на матрице из сополимера стирол/дивинилбензол;
2
m
2
n
катализаторов, содержащих соль металла, иммобилизованную на твердом носителе, где соль металла содержит катион металла, выбранного из металлов третьего периода и 2 группы, четвертого периода и 2 и 4-12 групп, пятого периода и 2, 4-7, 12 и 14 групп, и шестого периода и 2 и 4-6 групп периодической таблицы элементов, и где носитель содержит катион четвертичного аммония, четвертичного фосфония, четвертичного арсенония, четвертичного стибония или четвертичного сульфония, при этом катион может быть отделен, или может не быть отделен, от остова носителя спейсерной группой общей формулы -(CH-O-)-(CH)-, где m и n представляют собой целые числа, при этом n представляет собой не более 10, когда m представляет собой 0, и n представляет собой от 1 до 8, когда m представляет собой 1;
галидов четвертичного фосфония, галидов четвертичного аммония и галидов металлов;
a
катализаторов, содержащих органическое основание, нейтрализованное галогеноводородом, где органическое основание обладает pK более 8 и содержит соединение на основе углерода, содержащее один или более атомов азота и/или фосфора по меньшей мере с одной парой свободных электронов; и
a
катализаторов, содержащих от 10 до 90 мол. %, на основании смеси, органического основания и от 10 до 90 мол. %, на основании смеси, соли органического основания и галогеноводорода, где органическое основание содержит соединение на основе углерода, содержащее один или более атомов азота и/или фосфора по меньшей мере с одной парой свободных электронов, и обладает достаточно высоким значением pK, чтобы оно было способным связывать диоксид углерода в условиях реакции.
20. Способ по п.19, где
соль металла представляет собой соль металла, выбранную из галидов, ацетатов, лауреатов, нитратов и сульфатов одного или более элементов, выбранных из магния, кальция, цинка, кобальта, никеля, марганца, меди и олова, или
твердый носитель для иммобилизации соли металла выбран из диоксида кремния-окиси алюминия, цеолита, смолы с остовом из сополимера полистирол/дивинилбензол, полимерным остовом на основе диоксида кремния, и смолы, включающей кватернизированные мономеры винилпиридина; или
катализатор представляет собой йодид метилтрибутилфосфония; или
органическое основание выбрано из 2-третбутилимино-2-диэтиламино-1,3-диметилпергидро-1,3,2-диазафосфорина в чистом виде или на полистироле, 1,1,3,3-тетраметилгуанидина, и триэтаноламина.
21. Способ по п.1, где способ включает превращение 1,2-карбоната с помощью воды или спирта в присутствии катализатора, который выбран из:
основных неорганических соединений;
основных огнеупорных оксидов;
основных цеолитов; и
металлатов или бикарбоната, иммобилизованных на твердом носителе, имеющем одну или более электроположительных областей, где металлат представляет собой металлооксидный анион поливалентного металла, который обладает положительным функциональным окислительным состоянием, составляющим по меньшей мере +3.
22. Способ по п.21, где
основные неорганические соединения выбраны из гидроксидов щелочных металлов, щелочноземельных металлов и металлов, выбранных из 3-12 групп периодической таблицы элементов; или
основные огнеупорные окиси выбраны из основных оксидов алюминия; или
поливалентный метал выбран из 5 и 6 групп периодической таблицы; или
твердый носитель, имеющий одну или более электроположительных областей, выбран из неорганических носителей и из смол, содержащих катион четвертичного аммония, четвертичного фосфония, четвертичного арсенония, четвертичного стибония или четвертичного сульфония, или образующий комплекс макроцикл, где катион или образующий комплекс макроцикл могут быть отделены от остова спейсерной группой, содержащей группу алкилена, необязательно содержащую один или более атомов кислорода между группами метилена.
23. Способ по п.22, где
щелочные металлы выбраны из лития, натрия и калия; или
щелочноземельные металлы выбраны из кальция и магния; или
металлы 3-12 групп периодической таблицы элементов выбраны из циркония и цинка; или
поливалентный метал выбран из вольфрама, ванадия и молибдена; или
твердый носитель, имеющий одну или более электроположительных областей выбран из неорганических носителей, включающих диоксид кремния, диоксид кремния-оксид алюминия, цеолиты и смолы, содержащие катион четвертичного аммония, четвертичного фосфония, четвертичного арсенония, четвертичного стибония или четвертичного сульфония, или образующий комплекс макроцикл, представляющий собой краун-эфир, где смолы обладают остовом из сополимера полистирол/дивинилбензол, или полимерным остовом на основе диоксида кремния, или содержат мономеры кватернизированного винилпиридина.
24. Способ по п.1, где способ включает превращение 1,2-карбоната с помощью воды или спирта в общем молярном соотношении воды и спирта к окиси олефина не более 10.
25. Способ по п.24, где молярное соотношение находится в диапазоне от 1 до 8.
26. Способ по п.25, где молярное соотношение находится в диапазоне от 1,1 до 6.
27. Способ по п.1, где способ включает каталитическое превращение окиси олефина с помощью диоксида углерода при температуре в диапазоне от 50 до 250°С, и при давлении в диапазоне от 200 до 3000 кПа при измерении во втором сырьевом канале.
28. Способ по п.27, где температура находится в диапазоне от 80 до 200°С, и давление находится в диапазоне от 500 до 2000 кПа при измерении во втором сырьевом канале.
29. Способ по п.1, где спирт выбран из метанола, этанола, пропанола, изопропанола, 1-бутанола и 2-бутанола.
30. Способ получения 1,2-диола, при этом способ включает превращение в одном или более рабочих микроканалах микроканального реактора 1,2-карбоната с помощью воды или спирта с образованием 1,2-диола.
31. Реактор, пригодный для получения 1,2-диола, при этом реактор представляет собой микроканальный реактор, содержащий один или более рабочих микроканалов, содержащих
верхний конец,
нижний конец,
первый отдел, который адаптирован для того, чтобы содержать катализатор для эпоксидирования, чтобы в него подавалось сырье, содержащее олефин и кислород, и чтобы в нем происходило превращение по меньшей мере части сырья с образованием окиси олефина в присутствии катализатора эпоксидирования,
второй отдел, расположенный ниже первого отдела, который адаптирован для того, чтобы в него подавалась окись олефина, чтобы в него подавался диоксид углерода, и чтобы в нем происходило превращение окиси олефина с образованием 1,2-карбоната, и
третий отдел, расположенный ниже первого отдела, который адаптирован для того, чтобы в него подавался 1,2-карбонат, чтобы в него подавались вода или спирт, и чтобы в нем происходило превращение 1,2-карбоната с образованием 1,2-диола.
32. Реактор по п.31, при этом реактор дополнительно содержит один или более первых теплообменных каналов, адаптированных для теплообмена с первым отделом указанных рабочих микроканалов, один или более вторых теплообменных каналов, адаптированных для теплообмена со вторым отделом указанных рабочих микроканалов, и один или более третьих теплообменных каналов, адаптированных для теплообмена с третьим отделом указанных рабочих микроканалов.
33. Реактор по п.31 или 32, при этом реактор дополнительно содержит
первый промежуточный отдел ниже первого отдела и выше второго отдела, при этом первый промежуточный отдел адаптирован для контроля температуры окиси олефина, и
второй промежуточный отдел ниже второго отдела и выше третьего отдела, при этом второй промежуточный отдел адаптирован для контроля температуры 1,2-карбоната.
34. Реактор по п.33, при этом реактор дополнительно содержит
один или более четвертых теплообменных каналов, адаптированных для теплообмена с первым промежуточным отделом указанных рабочих микроканалов, и
один или более пятых теплообменных каналов, адаптированых для теплообмена со вторым промежуточным отделом указанных рабочих микроканалов.
35. Реактор по п.31, где второй отдел и третий отдел дополнительно адаптированы для нахождения в них катализатора.