一种制备环氧丙烷的方法
【专利摘要】一种制备环氧丙烷的方法。按照摩尔比向反应釜内加入原料丙烯、双氧水、溶剂甲醇和钛硅分子筛催化剂，调节反应釜内温度和压力建立循环；将原料和溶剂从反应釜外连续加入管道反应器进行反应，经静态混合器混合送入反应釜内，反应后的混合物料从反应釜底部流出，经循环泵输送至一级换热器降温，产物环氧丙烷与催化剂在错流过滤膜分离器中分离，分离出产物环氧丙烷，被截留的催化剂经管道反应器、换热器、静态混合器等设备返回反应釜内形成循环继续参加反应。每隔3～5h进行一次反冲。原料与催化剂接触充分，双氧水的转化率≥96%，环氧丙烷的选择性≥95%；环氧丙烷的膜通量稳定，降低了膜的污染，提高了产物纯度，降低生产成本。
【专利说明】一种制备环氧丙烷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有机物制备方法，具体就是一种制备环氧丙烷的方法。
【背景技术】
[0002]环氧丙烷(PO)是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚醚、丙二醇等，同时也是第四代洗涤剂非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等的主要原料。现有技术中，环氧丙烷的制备方法主要有氯醇法、共氧化法和过氧化氢法。氯醇法消耗大量氯气，设备腐蚀和环境污染严重。共氧化法以乙苯或异丁烷自动氧化生成的烷基过氧化氢为氧源，使丙烯催化环氧化生成环氧丙烷，其生产过程复杂且设备投资较大。目前，环氧丙烷生产主要采用过氧化氢制备环氧丙烷工艺(ΗΡΡ0法)，该工艺生产过程中只生成环氧丙烷和水，工艺流程简单，产品收率高，没有其他联产品，基本无污染，属于环境友好的清洁生产系统。HPPO法是指H202在TS-1催化剂上催化环氧化丙烯生成环氧丙烷，溶剂为甲醇，在中温、低压和液相反应条件下操作。目前，在HPPO法生产环氧丙烷中，环氧化反应器采用壳-管式固定床反应器，三开一备，η(丙烯):η(Η202) =2:1,m(甲醇):m(H202)=l:0.25，反应温度40?50°C，反应压力2.0 MPa。H202转化率和环氧丙烷选择性分别为96%和95% ;也有固定床反应器采用一组平行的换热板，催化剂装填于换热板之间的通道内，反应物料自上而下流经催化剂层进行反应，通过流经板内的冷却介质移除反应热。采用固定床反应釜，反应原料与催化剂的有效接触面积小，原料的转化率低；催化反应集中在固定床上，局部容易产生飞温，对反应釜造成损害，反应危险程度高；操作过程中催化剂不能更换，时间长了催化效率差。为此，对丙烯环氧化反应制备环氧丙烷工艺进行改进，对于提高原料的转化率，降低反应的危险系数具有积极意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种制备环氧丙烷的方法，
以提高双氧水的转化率和环氧丙烷的选择性以及催化剂的效率，降低能耗。
[0004]本发明解决其技术问题采取的技术方案是这样的。一种制备环氧丙烷的方法，包括以下步骤:
(1)向反应釜内按照摩尔比为(1.2?2):1: (2?4)加入原料丙烯、双氧水和溶剂甲醇以及钛硅分子筛催化剂，调节反应釜内温度40?60°C，压力0.3?2.0Mpa，建立循环；
(2)根据催化剂单耗，适时向反应釜内补加钛硅分子筛催化剂，使物料进行反应，开启循环泵和搅拌器；
在反应釜外，将原料丙烯、双氧水和溶剂甲醇连续加入管道反应器内，在管道反应器内，原料丙烯和双氧水在溶剂甲醇和催化剂的存在下反应生成环氧丙烷，再进入二级换热器，降温后进入静态混合器，混匀后进入反应釜；
在反应釜内，经过管道反应器未反应的少量双氧水与丙烯在反应釜上部进行充分反应，得到环氧丙烷和催化剂的混合溶液，此时双氧水的转化率>96%，环氧丙烷的选择性彡 95% ；
其中，丙烯、双氧水与甲醇的摩尔比为(1.2?2):1: (2?4)；
(3)经步骤(2)反应后的环氧丙烷与催化剂混合液从反应釜底部流出，经循环泵输送至一级换热器降温，产物环氧丙烷与催化剂经错流过滤膜分离器进行分离，分离出产物环氧丙烷，催化剂及剩余物料与从管道反应器新加入的原料再次混合后继续进行丙烯环氧化催化反应合成环氧丙烷，经过二级换热器、静态混合器返回至反应釜内继续反应；
从错流过滤膜分离器清液侧用渗透的环氧丙烷清液每隔3?5 h进行一次反冲，随着环氧丙烷清液连续不断的流出和分离，原料、溶剂和催化剂不断补加，实现环氧丙烷制备过程的连续进行。
[0005]其中错流过滤膜分离器中膜元件为陶瓷膜或金属膜，膜的过滤精度为0.05?5 μ m0
[0006]本发明的方法，反应釜为浆态床反应釜。浆态床反应釜又称淤浆反应釜，在反应器内，催化剂微小固体颗粒悬浮于液体介质中。
[0007]所用膜分离器为陶瓷膜或金属膜过滤器，分布在反应釜外的管道上，过滤方式为错流过滤，从而可以保证产物环氧丙烷分离的稳定性，且提高分离效率。
[0008]为了保证反应体系的平稳性，通过管道反应器加入的原料丙烯、双氧水和溶剂甲醇的质量之和等于渗出环氧丙烷清液的质量。
[0009]本发明取得的有益效果如下:
1、采用浆态床反应釜代替目前的固定床反应器，反应原料之间有效接触面积增大，提高了原料的转化率，同时降低能耗和生产成本。
[0010]2、原料丙烯、双氧水和溶剂甲醇在进入反应釜之前先在管道反应器内预混合并进行催化反应，降低了反应釜内反应物料的返混程度，使反应更完全；同时反应釜内部结构得以简化，降低了设备成本。
[0011]3、在反应釜外部管道上分布冷凝换热器，可将反应热进行再利用，确保反应温度平稳，反应过程安全。
[0012]4、将陶瓷膜或金属膜分离器分布在反应釜外的管道上，采用错流过滤方式，保证了分离的稳定性，降低膜的污染，提高分离效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0014]以下实施例用于说明本发明。
[0015]实施例1
参见图1给出的本发明工艺流程示意图，本发明工艺过程包括如下步骤:
(1)向反应釜内按摩尔比(1.2?2):1: (2?4)加入原料丙烯、双氧水和溶剂甲醇以及适量催化剂钛硅分子筛，调节反应釜内的温度为40?60°C，压力为0.3?2.0Mpa，建立循环；
(2)控制反应釜内的温度和压力为以上条件，根据催化剂单耗，每班次向反应釜内补加催化剂钛硅分子筛，物料进行反应。开启循环泵和搅拌器，在反应釜外部管道上，原料丙烯、双氧水与溶剂甲醇分别连续不断的加入管道反应器内，丙烯与双氧水在溶剂甲醇和催化剂的存在下反应生成环氧丙烷后经换热器、静态混合器混合后进入反应釜内，其中丙烯、双氧水和溶剂甲醇的加入量摩尔比为(1.2?2):1: (2?4);
在反应釜上半部，经过管道反应器未反应的少量双氧水与丙烯进行充分反应，使双氧水的转化率> 96%，环氧丙烷的选择性> 95% ；
(3)经步骤(2)反应后的环氧丙烷与催化剂混合液从反应釜底部流出，经循环泵输送至一级换热器，降温后产物环氧丙烷与催化剂经错流过滤膜分离器进行分离，分离出产物环氧丙烷清液，催化剂及剩余物料与从管道反应器新加入的原料再次混合后继续进行丙烯环氧化催化反应合成环氧丙烷，经过二级换热器、静态混合器返回至反应釜内继续反应；从错流过滤膜分离器清液侧用渗透的环氧丙烷清液每隔3?5 h进行一次反冲，随着环氧丙烷清液连续不断的渗出和分离，原料、溶剂和催化剂不断补加，实现环氧丙烷制备过程的连续进行。
[0016]本实施例中，反应釜为浆态床反应釜，产物环氧丙烷与催化剂的分离在反应釜外部的陶瓷膜分离器中进行，过滤方式为错流过滤。其中陶瓷膜的过滤精度为0.05?5μπι。
[0017]经管道反应器加入的反应原料丙烯、双氧水、溶剂甲醇的质量之和等于渗出环氧丙烷清液的质量。
[0018]实施例2
本实施例产物环氧丙烷与催化剂的分离在反应釜外部的金属膜分离器中进行，过滤方式同样为错流过滤，其他工艺条件与实施例1相同。
【权利要求】
1.一种制备环氧丙烷的方法，其特征是包括以下步骤: (1)向反应釜内按照摩尔比为(1.2?2):1:(2?4)加入原料丙烯、双氧水和溶剂甲醇以及钛硅分子筛催化剂，调节反应釜内温度40?60°C，压力0.3?2.0Mpa，建立循环； (2)根据催化剂单耗，适时向反应釜内补加钛硅分子筛催化剂，使物料进行反应，开启循环泵和搅拌器； 在反应釜外，将原料丙烯、双氧水和溶剂甲醇连续加入管道反应器内，在管道反应器内，原料丙烯和双氧水在溶剂甲醇和催化剂的存在下反应生成环氧丙烷，再进入二级换热器，降温后进入静态混合器，混匀后进入反应釜； 在反应釜内，经过管道反应器未反应的少量双氧水与丙烯在反应釜上部进行充分反应，得到产物环氧丙烷和催化剂的混合溶液； 其中，丙烯、双氧水与甲醇的摩尔比为(1.2?2):1:(2?4)； (3)经步骤(2)反应后的环氧丙烷与催化剂混合液从反应釜底部流出，经循环泵输送至一级换热器降温，产物环氧丙烷与催化剂经错流过滤膜分离器进行分离，分离出产物环氧丙烷，催化剂及剩余物料与从管道反应器新加入的原料再次混合后继续进行丙烯环氧化催化反应合成环氧丙烷，经过二级换热器、静态混合器返回至反应釜内继续反应； 从错流过滤膜分离器清液侧用渗透的环氧丙烷清液每隔3?5 h进行一次反冲，随着环氧丙烷清液连续不断的渗出和分离，原料、溶剂和催化剂的不断补加，实现环氧丙烷制备过程的连续进行。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述反应釜为浆态床反应釜。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是通过管道反应器加入的原料丙烯、双氧水和溶剂甲醇的质量之和等于渗出环氧丙烷清液的质量。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是错流过滤膜分离器中膜元件为陶瓷膜或金属膜，膜的过滤精度为0.05?5 μ m。
【文档编号】C07D301/12GK104327016SQ201410615468
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】高文杲, 金作宏, 王海东, 张玉新 申请人:河北美邦工程科技有限公司