[發明專利]環氧化方法

有效

• 申請號: 201380039496.7
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN104487428B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 安杰伊·羅基茨基;詹森·杜蘭德;魯迪·安東尼·莫林;沃伊切赫·蘇查內克
• 申請（專利權）人: 科學設計公司
• 主分類號: C07D301/10
• 分類號: C07D301/10;C07D301/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;張英

相關申請的引用

本申請要求于2012年7月26日提交的美國臨時專利申請序列號61/676,050的權益，通過引用將其全部內容結合于此。

技術領域

本發明涉及環氧乙烷(氧化乙烯，ethylene?oxide)的生產，更具體地涉及生產環氧乙烷的方法，其中，首先提供包含至少通過脫水乙醇得到的乙烯的進料組分，然后在使進料組分與含銀環氧化催化劑接觸之前，使其與脫硫催化劑接觸。

背景技術

盡管環氧乙烷以微量存在于自然狀態中，但是Alsatian?chemist?Charles-Adolphe?Wurtz在1859年使用所謂的“氯乙醇”方法首次在實驗室狀態下合成了環氧乙烷。但是，在Wurtz時期沒有完全理解環氧乙烷作為工業化學品的有用性；并且至少部分由于對于作為用于快速發展的汽車市場的防凍劑的乙二醇(環氧乙烷是其中間體)需求的快速增加，使用氯乙醇方法的環氧乙烷的這種工業生產直到第一次世界大戰前夕才開始。即使這樣，氯乙醇方法生產相對少量的環氧乙烷，而且是高度不經濟的。

氯乙醇方法最終被另一種方法所取代，法國化學家Thèodore?Lefort在1931年發現乙烯與氧的直接催化氧化，其是環氧乙烷合成的第二突破的結果。Lefort使用固體銀催化劑與包含乙烯的氣相進料，并且利用空氣作為氧源。

在直接氧化方法發展的80年中，環氧乙烷的生產增加顯著，以至于今天它是化學工業中最大體積的產品之一，由一些人估計計算，其與通過非均相氧化生產的有機化學品的總值的一半一樣多。2000年的全球產量是約150億噸。(生產的環氧乙烷的約三分之二被進一步加工成乙二醇，而制造的環氧乙烷的約10％被直接用于如蒸汽消毒的應用。)

環氧乙烷產量的增長一直伴隨著催化和處理的連續創新。近年來，以及環氧乙烷領域的研究人員特別感興趣的一直是取代乙烯原料的來源。通常，乙烯源自用蒸汽熱裂解的石油源，尤其是石腦油。取代原料的該興趣不僅是原油價格的持續增長的結果，而且也是因為使用可再生和大量的烴源的重要性的較高環保意識。

已經吸引了近年來相當大的興趣的一種這種烴源是源自生物乙醇的乙烯。生物乙醇本身由植物生物質和農業副產品以及廢物發酵得到-因此是大量的且可再生的。生物質發酵成乙醇產生包含約95％水和5％乙醇的混合物。然后使用共沸蒸餾或溶劑萃取的組合分離水。為了生產乙烯，然后將乙醇輸送至脫水處理，在該處其在脫水催化劑上反應形成乙烯，然后形成用于環氧乙烷或一種或多種環氧乙烷衍生物的初級原料或進料組分。這返回到用于生產乙烯的生物乙醇，是具有諷刺意味的，因為在19世紀中期首次合成乙烯時，是在均勻的磷催化劑存在下通過脫水乙醇得到的乙烯。(Roscoe,H.A.and?Schorlemmer,C.,A?Treatise?on?Chemistry,1878,612)。

在源自生物乙醇的乙烯提供作為可替代的原料、大量和可再生以及半依賴于世界石油市場的優勢的同時，還存在某些挑戰。此處最值得注意的是盡管試圖從源自生物乙醇的乙烯中除去雜質和分離副產物，但是仍然殘留有必須處理和除去的某些污染物的問題。例如，含硫化合物，在源自生物乙醇的乙烯中不僅頻繁地發現常見和相對易于除去的硫化氫，還頻繁地發現更頑固的含硫化合物，如難降解的(refractory)有機硫，包括硫醇、噻吩、和硫化羰。事實上，在Roscoe和Schlorlemmer分析脫水方法的報告中確定了作為乙醇脫水副產物的硫的存在，其還指明使用堿洗液來消除它。

污染物硫已被確定為是特別嚴重的催化劑毒物。特別是吸附硫至銀的情況，事實上，銀對硫的親和性可以被看作是銀物體上的可見形式的玷污，該銀物體從周圍空氣中吸附硫化氫和其他硫化合物形成硫化物層。硫在環氧乙烷體系中是特別有害的，因為它是長期已知的對Ag類環氧乙烷催化劑嚴重并且不可逆地有毒的(Rebsdat,S.and?Mayer?D.,2005,Ethylene?Oxide,Ullmans?Encyclopedia?of?Industrial?Chemistry)。