ES2250746T3 - Procedimiento de epoxidacion directa usando modificadores de carbonato. - Google Patents
Procedimiento de epoxidacion directa usando modificadores de carbonato.Info
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Abstract
Un procedimiento para producir un epóxido, que comprende hacer reaccionar una olefina, oxígeno, e hidrógeno en presencia de un modificador y un catalizador que comprende un metal noble y una zeolita de titanio, en el que el modificador es (a) carbonato cálcico en presencia de dióxido de carbono o (b) bicarbonato amónico.
Description
Procedimiento de epoxidación directa usando
modificadores de carbonato.
La invención se refiere a un procedimiento de
epoxidación usando un modificador que contiene carbonato. El
procedimiento comprende hacer reaccionar olefina, hidrógeno y
oxígeno en presencia de un modificador y un catalizador que
comprende un metal noble y una zeolita de titanio. El modificador es
(a) carbonato cálcico en presencia de dióxido de carbono o (b)
bicarbonato amónico. Sorprendentemente, el procedimiento da lugar a
una actividad más alta y una mayor selectividad al epóxido, así como
a una vida del catalizador más prolongada.
Se ha desarrollado muchos métodos diferentes para
preparar epóxidos. Generalmente, se forman epóxidos por la reacción
de una olefina con un agente oxidante en presencia de un
catalizador. La producción de óxido de propileno a partir de
propileno y un agente oxidante de hidroperóxido orgánico, tal como
hidroperóxido de etil-benceno o hidroperóxido de
terc.butilo, es una tecnología practicada comercialmente. Este
procedimiento se realiza en presencia de un catalizador de molibdeno
solubilizado, véase la Patente de EE.UU. Nº 3.351.635, o un
catalizador heterogéneo de titania sobre sílice, véase la Patente de
EE.UU. Nº4.367.342. El peróxido de hidrógeno es otro agente oxidante
útil para preparar epóxidos. En la Patente de EE.UU. Nº 4.833.260 se
muestra la epoxidación de olefinas usando peróxido de hidrógeno y
una zeolita de silicato de titanio. Una desventaja de ambos
procedimientos es la necesidad de formar previamente el agente
oxidante antes de la reacción con una olefina.
Otra tecnología practicada comercialmente es la
epoxidación directa de etileno a óxido de etileno mediante la
reacción con oxígeno sobre un catalizador de plata.
Desgraciadamente, el catalizador de plata no ha demostrado ser muy
útil en la epoxidación de olefinas superiores. Por lo tanto, muchas
investigaciones actuales se han centrado en la epoxidación directa
de olefinas superiores con oxígeno e hidrógeno en presencia de un
catalizador. En este procedimiento, se cree que reaccionan in
situ oxígeno e hidrógeno para formar un agente oxidante. De este
modo, el desarrollo de un procedimiento eficiente (y de un
catalizador) resulta prometedor para conseguir una tecnología más
económica comparada con las tecnologías comerciales que emplean
agentes oxidantes previamente formados.
Se han propuesto muchos catalizadores diferentes
para usar en la epoxidación directa de olefinas superiores. Por
ejemplo, el documento JP 4-352771 describe la
epoxidación de óxido de propileno a partir de la reacción de
propileno, oxígeno e hidrógeno usando un catalizador que contiene un
metal del Grupo VIII tal como paladio, sobre un titanosilicato
cristalino. La patente de EE.UU. Nº 5.859.265 describe un
catalizador en el que un metal del grupo del platino, seleccionado
de Ru, Rh, Pd, Os, Ir y Pt, está soportado sobre una silicalita de
titanio o vanadio. Adicionalmente, se describe que el catalizador
puede contener también elementos adicionales, incluyendo Fe, Co, Ni,
Re, Ag ó Au.
Una desventaja de los catalizadores para
epoxidación directa descritos es que éstos tienden a abrir el anillo
del producto epóxido en condiciones de reacción estándar para formar
subproductos con anillo abierto menos deseables tales como glicoles
o glicol-éteres. La patente de EE.UU. Nº 6.008.388 describe un
procedimiento de epoxidación directa de olefinas en el que se mejora
en gran medida la selectividad para la reacción de la olefina,
oxígeno e hidrógeno en presencia de una zeolita de titanio
modificada con un metal noble añadiendo un compuesto de nitrógeno a
la mezcla de reacción. También, aumentar la actividad del
catalizador así como maximizar la vida de dicho catalizador son
objetivos importantes para conseguir un procedimiento económico.
Como sucede con cualquier procedimiento químico, resulta deseable
desarrollar nuevos métodos de epoxidación directa y nuevos
catalizadores.
El documento WO 98 00413 A describe un
procedimiento para preparar un óxido de olefina que comprende poner
en contacto una olefina que tiene al menos tres átomos de carbono
con oxígeno en presencia de hidrógeno y un diluyente opcional, y en
presencia de un catalizador que comprende oro sobre un
titanosilicato, en el que el contacto se produce en condiciones de
procedimiento suficientes para producir el óxido de olefina.
En definitiva, es necesario desarrollar nuevos
procedimientos para la epoxidación directa de olefinas. Son
especialmente deseables los procedimientos que aumentan la
actividad, la selectividad al epóxido, así como los que prolongan la
vida del catalizador. En la presente invención se ha descubierto un
procedimiento de epoxidación conveniente, efectivo que reduce los
productos de anillo abierto no deseados, aumenta la actividad del
catalizador y prolonga la vida de dicho catalizador.
La invención es un procedimiento de epoxidación
de olefinas que comprende hacer reaccionar olefina, oxígeno e
hidrógeno en presencia de un modificar y un catalizador que
comprende un metal noble y zeolita de titanio. El modificador es o
bien (a) carbonato cálcico en presencia de dióxido de carbono o (b)
bicarbonato amónico. Este procedimiento sorprendentemente
proporciona una cantidad significativamente reducida de subproductos
de anillo abierto, y aumenta la actividad y la vida del catalizador
comparado con los procedimientos que no usan el modificador.
El procedimiento de la invención emplea un
catalizador que comprende un metal noble y zeolita de titanio.
Zeolitas de titanio adecuadas son los materiales cristalinos que
tienen una estructura de tamiz molecular poroso con átomos de
titanio sustituidos en el entramado. La elección de la zeolita de
titanio empleada dependerá de diversos factores, incluyendo el
tamaño y forma de la olefina que se va epoxidar. Por ejemplo, se
prefiere usar una zeolita de titanio con un tamaño de poros
relativamente pequeño tal como una silicalita de titanio si la
olefina es una olefina alifática inferior tal como etileno,
propileno, o 1-buteno. Cuando la olefina es
propileno, el uso de una silicalita de titanio TS-1
es especialmente ventajoso. Para un olefina voluminosa tal como
ciclohexeno, se puede preferir una zeolita de titanio con poros más
grandes tal como una zeolita de titanio que tiene una estructura
isomorfa con la zeolita beta.
Las zeolitas de titanio comprenden el tipo de
sustancias zeolíticas en las que los átomos de titanio sustituyen a
una parte de los átomos de silicio en el entramado de la red de un
tamiz molecular. Dichas sustancias son bien conocidas en la
técnica.
Zeolitas de titanio particularmente preferidas
incluyen el tipo de tamices moleculares comúnmente denominadas
silicalitas de titanio, particularmente "TS-1"
(que tienen una topología MFI análoga a la de las zeolitas de
aluminosilicato ZSM-5) "TS-2"
(que tienen un topología MEL análoga a la de las zeolitas de
aluminosilicato ZSM-11), y
"TS-3" (como se describe en la Patente de
Bélgica Nº 1.001.038). Son también adecuados para usar tamices
moleculares que contienen titanio que tienen estructuras de
entramados isomorfas a la zeolita beta, mordenita,
ZSM-48, ZSM-12 y
MCM-41. Las zeolitas de titanio no contienen
preferiblemente elementos diferentes a titanio, silicio, y oxígeno
en el entramado de la red, aunque pueden estar presentes cantidades
minoritarias de boro, hierro, aluminio, sodio, potasio, cobre y
elementos similares.
Las zeolitas de titanio preferidas tendrán
generalmente una composición correspondiente a la siguiente fórmula
empírica xTiO_{2} (1-x)SiO_{2} en la que
x está entre 0,0001 y 0,5000. Más preferiblemente, el valor de x es
de 0,01 a 0,125. La relación molar de Si:Ti en el entramado de la
red de la zeolita es ventajosamente de 9,5:1 a 99:1 (más
preferiblemente de 9,5:1 a 60:1). Puede ser también deseable usar
zeolitas relativamente ricas en titanio.
El catalizador empleado en el procedimiento de la
invención contiene también un metal noble. Aunque se puede utilizar
cualquier metal noble (es decir, oro, plata, platino, paladio,
iridio, rutenio, osmio) o bien solo o en combinación, el paladio es
particularmente deseable. Típicamente, la cantidad de metal noble
presente en el catalizador estará comprendida en el intervalo de
0,01 a 20 por ciento en peso, preferiblemente de 0,05 a 10 por
ciento en peso.
La manera en la que el metal noble se incorpora
en el catalizador no se considera particularmente crítica. Por
ejemplo, el metal noble puede estar soportado sobre la zeolita de
titanio mediante impregnación, adsorción, intercambio iónico, y
precipitación. De manera alternativa, el metal noble se puede
soportar primero sobre otro soporte tal como un óxido inorgánico,
cloruro inorgánico, carbono o resinas polímeras orgánicas, o
compuestos similares, y luego mezclarse físicamente con la zeolita
de titanio. Óxidos inorgánicos preferidos incluyen óxidos de los
elementos de los Grupos 2, 3, 4, 5, 6, 13, ó 14. Soportes de óxidos
inorgánicos particularmente preferidos incluyen sílice, alúmina,
titania, zirconia, óxidos de niobio, óxidos de tántalo, óxidos de
molibdeno, óxidos de wolframio, titania-sílice
amorfa, zirconia-sílice amorfa,
niobia-sílice amorfa, y materiales similares.
Resinas polímeras orgánicas preferidas incluyen poliestireno,
copolímeros de estireno-divinilbenceno,
polietileniminas y polibenzimidizol reticulados. Soportes adecuados
incluyen también resinas polímeras orgánicas injertadas en soportes
de óxidos inorgánicos, tal como
polietilenimina-sílice. Los soportes preferidos
incluyen también carbono. Soportes particularmente preferidos
incluyen carbono, sílice, sílice-alúminas, titania,
zirconia y niobia.
No existen limitaciones particulares con respecto
a la elección del compuesto de metal noble usado como fuente de
dicho metal noble. Por ejemplo, compuestos adecuados incluyen los
nitratos, sulfatos, haluros (por ejemplo, cloruros, bromuros)
carboxilatos (por ejemplo acetato) y amino-complejos
de metales nobles.
De forma similar, no se considera crítico el
estado de oxidación del metal noble. En el caso del paladio, por
ejemplo, el paladio puede estar en un estado de oxidación cualquiera
de 0 a +4 o cualquier combinación de dichos estados de oxidación.
Para conseguir el estado de oxidación o la combinación de estados de
oxidación deseados, el compuesto de metal noble se puede reducir
previamente total o parcialmente después de añadirlo al catalizador.
Sin embargo, se puede conseguir un rendimiento catalítico
satisfactorio sin ninguna reducción previa.
Después de la incorporación del metal noble, se
recupera el catalizador. Métodos de recuperación de catalizadores
adecuados incluyen filtración y lavado, evaporación rotatoria y
métodos similares. El catalizador se seca típicamente a una
temperatura superior a aproximadamente 50ºC antes de usarlo en la
epoxidación. La temperatura de secado es preferiblemente de
aproximadamente 50ºC a aproximadamente 300ºC. El catalizador puede
comprender adicionalmente un aglutinante o un compuesto similar y se
puede modelar, secar por pulverización, conformar o extruir en
cualquier forma deseada antes de usarlo en la epoxidación. El
catalizador se puede tratar térmicamente opcionalmente en un gas tal
como nitrógeno, helio, vacío, hidrógeno, oxígeno, aire, o gases
similares. La temperatura del tratamiento térmico es típicamente de
50 a aproximadamente 550ºC.
El procedimiento de epoxidación de la invención
comprende hacer reaccionar olefina, oxígeno e hidrógeno en presencia
de un modificador y del catalizador. El modificador es o bien (a)
carbonato calcio en presencia de dióxido de carbono o (b)
bicarbonato amónico. El bicarbonato amónico o el carbonato cálcico
se puede añadir simplemente al medio de reacción en el que se está
realizando la epoxidación. El bicarbonato amónico o el carbonato
cálcico se puede añadir todo de una vez o bien antes o después del
comienzo de la epoxidación o se puede añadir de manera creciente o
continua. Se puede formar también carbonato amónico in situ
durante la reacción de epoxidación.
Es necesaria una cantidad de bicarbonato amónico
suficiente para que sea efectiva para mejorar la actividad del
catalizador y la selectividad al epóxido en comparación con la misma
reacción efectuada en condiciones similares en ausencia de
bicarbonato amónico. La cantidad de bicarbonato amónico está
comprendida en el intervalo de aproximadamente 10 ppm a
aproximadamente 50.000 ppm (medida por la relación del peso de
bicarbonato amónico al peso de toda la mezcla de reacción), y
preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 100 ppm a
aproximadamente 1500 ppm.
Se cree que la cantidad de carbonato cálcico
usada no es particularmente crítica, pero como mínimo ha de ser
efectiva para mejorar la actividad del catalizador y su selectividad
al epóxido en comparación con la misma reacción realizada en
condiciones similares en ausencia de carbonato cálcico.
Preferiblemente, la cantidad de carbonato cálcico está comprendida
en el intervalo de aproximadamente 50 ppm a aproximadamente 10.000
ppm (medida por la relación del peso de carbonato cálcico al peso de
toda la mezcla de reacción), y más preferiblemente en el intervalo
de aproximadamente 150 ppm, a aproximadamente 5000 ppm.
Cuando el modificador contiene carbonato cálcico,
se debe usar en presencia de dióxido de carbono. El dióxido de
carbono se añadirá típicamente a la mezcla de reacción junto con
otros gases de reacción que comprenden oxígeno, hidrógeno, olefinas
ligeras tales como propileno que se pueden introducir en la fase
gaseosa. Aunque la cantidad de dióxido de carbono no es crítica,
dicha cantidad de dióxido de carbono en el gas está típicamente
comprendida en el intervalo de aproximadamente 0,01% en volumen a
aproximadamente 90% en volumen (medido por volumen de CO_{2} por
volumen total de todos los gases introducidos en el reactor), y
preferiblemente de aproximadamente 0,05% en volumen a
aproximadamente 5% en volumen.
El procedimiento de epoxidación de la invención
comprende poner en contacto una olefina, oxígeno, e hidrógeno en
presencia del modificador y del catalizador. Olefinas adecuadas
incluyen cualquier olefina que tenga al menos un doble enlace
carbono-carbono, y que tengan generalmente de 2 a 60
átomos de carbono. Preferiblemente, la olefina es un alqueno
acíclico de 2 a 30 átomos de carbono; el procedimiento de la
invención es particularmente adecuado para epoxidar olefinas de
C_{2}-C_{6}. Puede estar presente más de un
enlace doble, como en un dieno o trieno, por ejemplo. La olefina
puede ser un hidrocarburo (es decir, contener sólo átomos de carbono
e hidrógeno) o puede contener grupos funcionales tales como grupos
haluro, carboxilo, hidroxilo, éter, carbonilo, ciano o nitro, o
grupos similares. El procedimiento de la invención es especialmente
útil para transformar propileno a óxido de
propileno.
propileno.
También se requieren oxígeno e hidrógeno para el
procedimiento de la invención. Aunque resultan adecuadas cualquier
fuente de oxígeno e hidrógeno, se prefiere oxígeno molecular e
hidrógeno molecular. La relación molar de hidrógeno a oxígeno pueden
variar usualmente en el intervalo de H_{2}:O_{2} = 1:100 a 5:1 y
es esencialmente favorable en 1:5 a 2:1. La relación molar de
oxígeno a olefina es usualmente 1:1 a 1:20, y preferiblemente 1:1,5
a 1:10. Relaciones molares de oxígeno a olefina relativamente altas
(por ejemplo 1:1 a 1:3) pueden resultar ventajosas para ciertas
olefinas.
Además de una olefina, oxígeno e hidrógeno, se
puede usar preferiblemente en el procedimiento un gas inerte. Se
puede usar como el gas portador cualquier gas inerte deseado.
Portadores de gases inertes adecuados incluyen gases nobles tales
como helio, neon y argón, además de nitrógeno y dióxido de carbono.
Son también adecuados hidrocarburos saturados con 1 a 8,
especialmente 1 a 6, y preferiblemente 1 a 4 átomos de carbono, por
ejemplo, metano, etano, propano, y n-butano. El
nitrógeno y los hidrocarburos saturados de
C_{1}-C_{4} son los gases portadores inertes
preferidos. Se puede usar también mezclas de los gases portadores
inertes enumerados. La relación molar de olefina a gas portador está
usualmente comprendida en el intervalo de 100:1 a 1:10 y
especialmente de 20:1 a 1:10.
Específicamente, en la epoxidación de propileno
según la invención, se puede suministrar propano de tal manera que,
en presencia de un exceso apropiado de gas portador, se eviten de
forma segura los límites explosivos de mezclas de propileno,
propano, hidrógeno y oxígeno y, de este modo, no se puedan formar
mezclas explosivas en el reactor o en los conductos de alimentación
y descarga.
La cantidad de catalizador usada se puede
determinar en base a la relación molar del titanio contenido en la
zeolita de titanio a la olefina suministrada por unidad de tiempo.
Típicamente, está presente suficiente cantidad de catalizador para
proporcionar una relación de alimentación molar por hora de
titanio/olefina de 0,0001 a 0,1.
Dependiendo de la olefina que se va a hacer
reaccionar, la epoxidación según la invención se puede realizar en
la fase líquida, en la fase gaseosa, o en la fase supercrítica. El
procedimiento de la invención se realiza preferiblemente en la fase
líquida. Cuando se usa un medio de reacción líquido, el catalizador
está preferiblemente en forma de una suspensión de lecho fijo. El
procedimiento se puede realizar usando un modo de operación de flujo
continuo, de semitandas o en tandas.
Si la epoxidación se realiza en la fase líquida,
resulta ventajoso trabajar a una presión de 1 a 100 bares y en
presencia de uno o más disolventes. Disolventes adecuados incluyen,
pero no están limitados a los mismos, alcoholes alifáticos
inferiores tales como metanol, etanol, isopropanol, y terc.butanol o
sus mezclas, y agua. Se pueden usar alcoholes fluorados. Es también
posible usar mezclas de los alcoholes citados con agua.
Los siguientes ejemplos ilustran meramente la
invención.
Se puede preparar TS-1 según
cualquier procedimiento conocido en la bibliografía. Véase, por
ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº4.410.501, DiREnzo, et. al.
Microporous Materials (1997), Vol. 10, 283, o Edler, et.
al., J. Chem. Soc. Chem. Comm. (1995), 155.
Catalizador
1A
Se coloca en un matraz de fondo redondo de un
único cuello de 250 ml TS-1 (20 g, 1,6% en peso de
Ti), [Pd(NH_{3})_{4}]
(NO_{3})_{2}] (2,542 g de una solución acuosa al 5 por ciento en peso de Pd, Strem Chemicals), y agua desionizada (80 g), formándose una mezcla blanca amarillenta. El matraz se conecta a un condensador de agua fría de \phi 38,1 cm y se recubre con una camisa de nitrógeno a un caudal de 150 cc/min. El matraz se introduce en un baño de aceite a 80ºC y se agita la suspensión de reacción. Después de agitar durante 24 horas, la suspensión se filtra en una atmósfera de N_{2} presurizado, se lava con agua desionizada (150 ml, tres veces), y luego se seca el sólido en un horno en vacío a 50ºC durante la noche. El catalizador sólido luego se calcina en un atmósfera al 4% en oxígeno (siendo el resto nitrógeno) a 150ºC durante 4 horas. La cantidad de Pd medida del catalizador es 0,47% en peso.
(NO_{3})_{2}] (2,542 g de una solución acuosa al 5 por ciento en peso de Pd, Strem Chemicals), y agua desionizada (80 g), formándose una mezcla blanca amarillenta. El matraz se conecta a un condensador de agua fría de \phi 38,1 cm y se recubre con una camisa de nitrógeno a un caudal de 150 cc/min. El matraz se introduce en un baño de aceite a 80ºC y se agita la suspensión de reacción. Después de agitar durante 24 horas, la suspensión se filtra en una atmósfera de N_{2} presurizado, se lava con agua desionizada (150 ml, tres veces), y luego se seca el sólido en un horno en vacío a 50ºC durante la noche. El catalizador sólido luego se calcina en un atmósfera al 4% en oxígeno (siendo el resto nitrógeno) a 150ºC durante 4 horas. La cantidad de Pd medida del catalizador es 0,47% en peso.
Catalizador
1B
La incorporación de Pd en TS-1 se
realiza según el mismo procedimiento que para el Catalizador 1A,
excepto que se usan 10 g de TS-1, 0,8 g de
[Pd(NH_{3})_{4}](NO_{3})_{2}] (solución
acuosa al 5% en peso de Pd), y 40 g de agua desionizada. La cantidad
de Pd medida del catalizador es 0,31% en peso.
Para evaluar el rendimiento de los catalizadores
preparados en el Ejemplo 1 en presencia de modificadores, se realiza
la epoxidación de propileno usando oxígeno e hidrógeno. Se emplea el
siguiente procedimiento.
El catalizador se suspende en 100 gramos de
mezcla de metanol/agua (75% en peso de MeOH; 25% en peso de
H_{2}O) y se añade al sistema del reactor que consiste en un
reactor de alta presión de 300 ml y un saturador de metanol de 1000
ml. La mezcla de metanol/agua no contiene ningún modificador para
los ciclos 2A-2C, pero contiene un modificador para
los ciclos 2D-2I (la tabla 1 enumera la cantidad de
modificador usada para cada ciclo). La suspensión se calienta luego
hasta 60ºC y se agita a 1500 rpm. Se añade al sistema una
alimentación gaseosa compuesta de 10% de propileno, 4% de oxígeno,
1% de hidrógeno y 85% de nitrógeno con un flujo total de 1200 cc/min
y una presión en el reactor de 2068,43 Pa. Se recogen muestras tanto
de la fase líquida como de la fase gaseosa y se analizan mediante
C.G.
Los resultados de la epoxidación, en la Tabla 2,
muestran que el uso de un modificador de bicarbonato amónico (Ciclo
2D) conduce a un aumenta inesperado de la actividad del catalizador
y a una disminución de la cantidad de subproductos de anillo abierto
como se muestra por la mayor relación de PO/POE comparado con los
ciclos 2A-C sin modificar. "POE" significa
equivalentes de PO, que incluyen óxido de propileno (PO),
propilenglicol (PG), dipropilenglicol (DPG),
1-metoxi-2-propanol
(PM-1),
2-metoxi-1-propanol
(PM-2), y acetol. También, el uso de otros
compuestos que contienen amonio o carbonato fracasan en producir
resultados similares como se ve en los ciclos 2E-I.
Es interesante destacar que el ciclo 2D presenta poca o ninguna
pérdida de actividad del catalizador durante el ciclo de epoxidación
de 90 horas comparado con los ciclos 2A-C,
demostrándose de este modo un aumento de la vida del
catalizador.
Para evaluar el rendimiento del catalizador
preparado en el Ejemplo 1 con y sin modificadores en presencia de
dióxido de carbono, se realizó la epoxidación de propileno usando
oxígeno e hidrógeno. Se emplea el siguiente procedimiento.
El catalizador se suspende en 100 gramos de
mezcla de metanol/agua (75% en peso de MeOH; 25% en peso de
H_{2}O) y se añade al sistema reactor que consiste en un reactor
de alta presión de 300 ml y un saturador de metanol de 1000 ml. La
mezcla de metanol/agua no contiene ningún modificador para el ciclo
3A, pero contiene un modificador para los ciclos
3B-D (en el ciclo 3B se usan 2000 ppm de CaCO_{3}:
en el ciclo 3C se usan 400 ppm de KHCO_{3}; y en el ciclo 3D se
usan 400 ppm de hidróxido de tetrapropilamonio (TPAOH)). La
suspensión luego se calienta hasta 60ºC y se agita a 1500 rpm. Se
añade al sistema una alimentación gaseosa que consiste en 10% de
propileno, 4% de oxígeno, 1% de hidrógeno, 84,9% de nitrógeno y 0,1%
de dióxido de carbono con un flujo total de 1200 cc/min y una
presión del reactor de 2068,43 Pa. Se recogen muestras tanto de la
fase gaseosa como de la fase líquida y se analizaron mediante
C.G.
Los resultados de la epoxidación, en la Tabla 3,
muestran que el uso de carbonato cálcico en presencia de dióxido de
carbono (Ciclo 3B) conduce a un aumento inesperado de la actividad
del catalizador y a una relación PO/POE más alta en comparación con
los ciclos que usan sólo dióxido de carbono (Ciclo 3A) o solamente
carbonato cálcico (Ciclo 2I). También el uso de otros compuestos
modificadores fracasa en producir resultados similares, como se ve
en los ciclos 3C-D. También, el ciclo 3B muestra
poco o ninguna pérdida en la actividad del catalizador durante el
ciclo de epoxidación de 45 horas comparado con el ciclo 3A,
demostrándose así un aumento en la vida del catalizador.
| # Ciclo | Modificador | Cantidad de modificador |
| (ppm)^{a} | ||
| 2D | (NH_{4})HCO_{3} | 500 |
| 2E | (NH_{4})H_{2}PO_{4} | 500 |
| 2F | (NH_{4})Br | 500 |
| 2G | NaHCO_{3} | 500 |
| 2H | KHCO_{3} | 250 |
| 2I | CaCO_{3} | 500 |
| ^{a} Cantidad de modificador es la cantidad de compuesto modificador en la mezcla de metanol/agua. |
| # Ciclo | Catalizador | Tiempo de ciclo | Modificador | Productividad | Productividad | PO/POE |
| (h) | media de PO | media de POE^{a} | (%) | |||
| (g de PO/g de cat/h) | (g POE/g cat/h) | |||||
| 2A* | 1A | 88,5 | - | 0,20 | 0,23 | 85 |
| 2B* | 1B | 64,5 | - | 0,21 | 0,30 | 72 |
| 2C*^{b} | 1B | 70,5 | - | 0,13 | 0,14 | 92 |
| 2D | 1A | 90 | (NH_{4})HCO_{3} | 0,31 | 0,35 | 90 |
| 2E* | 1A | 54 | (NH_{4})H_{2}PO_{4} | 0,18 | 0,24 | 77 |
| 2F* | 1A | 54 | (NH_{4})Br | 0,19 | 0,21 | 89 |
| 2G* | 1B | 64,5 | NaHCO_{3} | 0,018 | 0,021 | 89 |
| 2H* | 1B | 40,5 | KHCO_{3} | 0,02 | 0,023 | 90 |
| 2I*^{b} | 1B | 70,5 | CaHCO_{3} | 0,044 | 0,047 | 95 |
| * Ejemplo comparativo | ||||||
| ^{a}POE = PO + subproductos de anillo abierto (PG, DPG, PM-1, PM-2, y acetol) | ||||||
| g de POE (gramos de POE)= gramos de PO_{final} + gramos de PO_{transformados \ en\ subproductos \ de \ anillo \ abierto} | ||||||
| ^{b}el ciclo de realiza a 45ºC. |
| # Ciclo | Catalizador | Tiempo de ciclo | Modificador | Productividad | Productividad | PO/POE |
| (h) | media de PO | media de POE^{a} | (%) | |||
| (g de PO/g de cat/h) | (g POE/g cat/h) | |||||
| 3A* | 1A | 52,5 | 0,1% en vol | 0,20 | 0,26 | 78 |
| de CO_{2} | ||||||
| 3B | 1A | 45 | 200 ppm de | 0,24 | 0,27 | 88 |
| CaCO_{3} + 0,1% | ||||||
| en vol de CO_{2} | ||||||
| 3C* | 1A | 69 | 400 ppm de | 0,033 | 0,035 | 94 |
| KHCO_{3} + 0,1% | ||||||
| en vol de CO_{2} | ||||||
| 3D* | 1A | 55 | 400 ppm de | 0,11 | 0,12 | 90 |
| TPAOH + 0,1% | ||||||
| en vol de CO_{2} | ||||||
| * Ejemplo comparativo | ||||||
| ^{a}POE = PO + subproductos de anillo abierto (PG, DPG, PM-1, PM-2, y acetol) | ||||||
| g de POE (gramos de POE) = gramos de PO_{final} + gramos de PO_{transformado \ a \ subproductos \ de \ anillo \ abierto} |
Claims (18)
1. Un procedimiento para producir un epóxido, que
comprende hacer reaccionar una olefina, oxígeno, e hidrógeno en
presencia de un modificador y un catalizador que comprende un metal
noble y una zeolita de titanio, en el que el modificador es (a)
carbonato cálcico en presencia de dióxido de carbono o (b)
bicarbonato amónico.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que la zeolita de titanio es silicalita de titanio.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que la zeolita de titanio es TS-1.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que el catalizador está compuesto de 0,01 a 10 por ciento en peso de
metal noble.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que el metal noble es paladio.
6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que la olefina es una olefina de
C_{2}-C_{6}.
7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que la olefina es propileno.
8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que el modificador es carbonato cálcico en presencia de dióxido de
carbono.
9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que el modificador es bicarbonato amónico.
10. El procedimiento de la reivindicación 1, que
comprende además un disolvente seleccionado del grupo que consiste
en metanol, etanol, isopropanol, y terc.butanol, y agua.
11. Un procedimiento que comprende hacer
reaccionar propileno, hidrógeno y oxígeno en un disolvente en
presencia de bicarbonato amónico y un catalizador que comprende
paladio y una silicalita de titanio.
12. El procedimiento de la reivindicación 11, en
el que la silicalita de titanio es TS-1.
13. El procedimiento de la reivindicación 11, en
el que el catalizador está compuesto de 0,01 a 10 por ciento en peso
de paladio.
14. El procedimiento de la reivindicación 11, en
el que el disolvente se selecciona del grupo que consiste en
metanol, etanol, isopropanol, terc.butanol, y agua.
15. Un procedimiento que comprende hacer
reaccionar propileno, hidrógeno y oxígeno en un disolvente en
presencia de un modificador y un catalizador que comprende paladio y
silicalita de titanio, en el que el modificador es carbonato cálcico
en presencia de dióxido de carbono.
16. El procedimiento de la reivindicación 15, en
el que la silicalita de titanio es TS-1.
17. El procedimiento de la reivindicación 15, en
el que el catalizador está compuesto de 0,01 a 10 por ciento en peso
de paladio.
18. El procedimiento de la reivindicación 15, en
el disolvente se selecciona del grupo que consiste en metanol,
etanol, isopropanol, terc.butanol y agua.
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