催化双氧水氧化烯烃环氧化连续反应方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种催化双氧水氧化烯烃环氧化连续反应流程，属于以小分子烯烃和双氧水为原料，以相转移催化剂，催化环氧化生产环氧化合物的技术。
【背景技术】
[0002]环氧化合物是一种非常重要的有机中间体。目前，除环氧乙烷可以通过空气氧化乙烯直接制取外，其他烯烃的环氧化合物的生产方法都是通过间接氧化法、氯醇法或过酸法制备，分别存在着联产品和环境污染等问题。
[0003]1988年，Carlo Venturello等人首次报道了杂多酸季铵盐催化烯烃环氧化反应，反应过程中杂多酸季铵盐[R4N+]3{P04[W0(02)2]4广为催化活性物种，过氧化氢水溶液为氧化剂，苯为溶剂。CN100412038C公开了一种均相催化低沸点烯烃双氧水氧化连续反应方法及系统，其反应系统较为复杂而且很难平衡。
[0004]为实现上述过程的高效率、连续化生产，本流程设计了多个反应器串联使用，使用卧螺离心机和蝶式分离机很好的解决了催化剂分离回收问题，使整个系统能够连续运行。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种催化双氧水氧化烯烃环氧化的连续反应流程，该方法很好的解决了催化剂分离回收问题、可循环使用。本发明提供的生产方法的主要步骤是:
[0006]a)按80_100kg质量浓度27.5-50%双氧水:850_950公斤混合溶剂的比例加入反应器中，升温至70-80°C，通过溶剂中的苯或者甲苯将加入的双氧水中的水带出，苯或者甲苯回反应器中继续进行反应；所述溶剂是磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三丁腈或二氧六环与苯或者甲苯按体积比为1:3-3:1的混合物；
[0007]b)使温度保持在40_90°C，按H2O2与烯烃摩尔比为1:2_1:5加入烯烃；
[0008]c)环氧化反应时间为2-8小时；
[0009]d)反应后使体系温度冷却至0-20 °C ；
[0010]e)反应后体系物料通过卧螺离心机和蝶式分离机两次分离回收催化剂；
[0011]f)离心得的催化剂通过加入混合溶剂后通过泥浆泵输送到反应器中再次循环使用；
[0012]g)离心得到的液相进一步精馏分离得产品；
[0013]h)混合溶剂可以再次加入双氧水后循环使用。
[0014]本发明提供的反应流程中使用多个反应器串联组成，第一个反应器完成混合溶剂中的苯或者甲苯除去双氧水中水的过程，苯或者甲苯回流回第一个反应器，水从第一反应器中分离出去；过氧化氢与混合溶剂的混合物进入第二反应器，此混合物是无水体系，在第二反应器中加入催化剂和烯烃在40-90°C下进行环氧化反应。在第二反应器中反应结束后进入第三反应器，冷却至0-20°C，第三反应器中物料通过卧螺离心机和蝶式分离机两次分离回收催化剂。离心得到的催化剂加入一定量的混合溶剂后通过泥浆泵输送到第二反应器中使用。离心得到的液相进一步精馏分离得产品，精馏所得的混合溶剂进入第一反应器循环使用。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0016]实例1、将100公斤浓度为50%的双氧水加入预装950公斤溶剂(磷酸三丁酯和甲苯混合溶剂)的第一反应器，升温至80°C，通过甲苯将加入的双氧水中的水带出体系，通过冷凝器，进入水油分离器，甲苯流回第一反应器。分水率大于98%后体系物料进入第二反应器，第二反应器的反应温度是50°C，加入14.5公斤催化剂，充入250公斤丁烯，反应5小时，反应结束后物料进入第三反应器，使物料冷却至15°C，依次经过卧螺离心机和蝶式分离机两次分离得催化剂循环使用，离心分离后的液相进一步精馏分离产品和物料，得环氧丁烷74.1公斤，环氧丁烷收率是90%，回收的丁烯和混合溶剂循环使用。
【主权项】
1.催化双氧水氧化烯烃环氧化连续反应方法，其主要步骤是: a)按80-100kg质量浓度27.5-50%双氧水:850-950公斤混合溶剂的比例加入反应器中，升温至70-80°C，通过溶剂中的苯或者甲苯将加入的双氧水中的水带出，苯或者甲苯回反应器中继续进行反应；所述混合溶剂是磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三丁腈或二氧六环与苯或者甲苯按体积比为1:3-3:1的混合物； b)使温度保持在40-90°C，按H2O2与烯烃摩尔比为1:2-1:5加入烯烃； c)环氧化反应时间为2-8小时； d)反应后使体系温度冷却至0-20°C； e)反应后体系物料通过卧螺离心机和蝶式分离机两次分离回收催化剂； f)离心得的催化剂通过加入混合溶剂后通过泥浆泵输送到反应器中再次循环使用； g)离心得到的液相进一步精馏分离得产品； h)混合溶剂可以再次加入双氧水后循环使用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤b中所述的烯烃是丙烯、丁烯、异丁烯、乙烯或者氯乙烯。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤a中所述的反应器由三个单反应器串联组成，第一个反应器完成混合溶剂中的苯或者甲苯除去双氧水中水的过程，苯或者甲苯回流回第一个反应器，水从第一反应器中分离出去；过氧化氢与混合溶剂的混合物进入第二反应器，此混合物是无水体系，在第二反应器中加入催化剂和烯烃在40-90°C下进行环氧化反应； 所述的在第二反应器中反应结束后物料进入第三反应器冷却至0-20°C。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述的第三反应器中物料通过卧螺离心机和蝶式分离机两次分离回收催化剂； 所述的离心得到的催化剂加入混合溶剂后通过泥浆泵输送到第二反应器中反应使用。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述离心得到的液相进一步精馏分离得产品；所述的精馏所得的混合溶剂进入第一反应器循环使用。
【专利摘要】一种催化双氧水氧化烯烃环氧化连续反应流程，该方法利用水与反应液中组分（溶剂）共沸，除去体系中大部分水分（双氧水中的水），形成一个无水过氧化氢溶剂体系，加入烯烃和相转移催化剂，在一定温度下进行环氧化反应，反应后冷却，通过卧螺离心机和蝶式分离机两次分离回收催化剂，催化剂可循环使用。分离得液相进一步精馏分离得产品。混合溶剂再次循环使用。
【IPC分类】C07D301-12, C07D303-04, C07D303-48
【公开号】CN104672178
【申请号】CN201310643173
【发明人】高爽, 张恒耘, 张毅, 李军, 吕迎
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年12月3日