專利名稱：環(huán)氧丙烷制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)氧丙烷制造方法。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及一種精制環(huán)氧丙烷的制造方法，其特征在于有效利用在使枯烯氧化得到氫過氧化枯烯的步驟發(fā)生的反應(yīng)熱和/或在環(huán)氧化催化劑的存在下使氫過氧化枯烯與丙烯反應(yīng)得到環(huán)氧丙烷和枯醇的步驟發(fā)生的反應(yīng)熱從而優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的熱利用效率。
背景技術(shù)：
通過使枯烯氧化而成為氫過氧化枯烯、并使該氫過氧化枯烯與丙烯反應(yīng)而得到環(huán)氧丙烷的方法是已知的。所得到的環(huán)氧丙烷在精制步驟進(jìn)行精制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有效利用在使枯烯氧化的步驟發(fā)生的反應(yīng)熱和/或在環(huán)氧化催化劑的存在下使氫過氧化枯烯與丙烯反應(yīng)而得到環(huán)氧丙烷與枯醇的步驟發(fā)生的反應(yīng)熱從而優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的熱利用效率的精制環(huán)氧丙烷的制造方法。
即，本發(fā)明涉及一種包含以下第1～第6步驟并將第1步驟和/或第2步驟發(fā)生的反應(yīng)熱用于第5步驟的精餾熱源和/或第6步驟的精餾熱源的環(huán)氧丙烷制造方法第1步驟通過使枯烯氧化而得到氫過氧化枯烯的步驟；第2步驟通過在環(huán)氧化催化劑的存在下使第1步驟得到的氫過氧化枯烯與丙烯反應(yīng)而得到環(huán)氧丙烷和枯醇的步驟；第3步驟對(duì)第2步驟的出口液(1)進(jìn)行精制而分離成含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(2)和含粗丙烯的級(jí)分(3)的步驟；第4步驟對(duì)級(jí)分(2)進(jìn)行精餾而得到含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(4)和含枯醇的級(jí)分(6)的步驟；第5步驟對(duì)級(jí)分(4)進(jìn)行精餾而得到含精環(huán)氧丙烷的級(jí)分(7)的步驟；第6步驟對(duì)級(jí)分(3)進(jìn)行精餾而得到含精丙烯的級(jí)分(5)的步驟。


圖1～10是分別顯示本發(fā)明一種實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
第1步驟是通過使枯烯氧化而得到氫過氧化枯烯的步驟。
枯烯的氧化通常是用空氣或氧濃縮空氣等含氧氣體引起的自動(dòng)氧化進(jìn)行的。尤其在水/堿性乳狀液中的乳化氧化法，從可以提高氫過氧化枯烯的收率的觀點(diǎn)來看，是較好的。通常的反應(yīng)溫度是50～200℃、反應(yīng)壓力是在大氣壓～5MPa之間。在乳化氧化法的情況下，作為堿性試劑，可以用NaOH、KOH等堿金屬化合物、或堿土金屬化合物、或Na2CO3、NaHCO3等堿金屬碳酸鹽、或氨和(NH4)2CO3、堿金屬碳酸銨鹽等。
第2步驟是通過在環(huán)氧化催化劑的存在下使第1步驟得到的氫過氧化枯烯與丙烯反應(yīng)而得到環(huán)氧丙烷和枯醇的步驟。
環(huán)氧化催化劑，從以高收率和高選擇率得到目的物的觀點(diǎn)來看，較好的是包含含鈦硅氧化物的催化劑。這些催化劑較好的是含有與硅氧化物化學(xué)鍵合的Ti的所謂Ti-硅石催化劑?？梢粤信e例如將Ti化合物載帶于硅石載體上者、用共沉淀法或溶膠凝膠法與硅氧化物復(fù)合者、或含Ti沸石化合物等。
環(huán)氧化反應(yīng)是通過使丙烯和氫過氧化枯烯與催化劑接觸進(jìn)行的。反應(yīng)可以使用溶劑而在液相中實(shí)施。溶劑必須在反應(yīng)時(shí)的溫度和壓力下是液體，而且對(duì)反應(yīng)物和生成物是實(shí)質(zhì)上惰性的。溶劑可以由在所使用的氫過氧化物溶液中存在的物質(zhì)組成。例如，在氫過氧化枯烯是包含作為其原料的枯烯的混合物的情況下，尤其也可以不添加溶劑而以其作為溶劑替代物。此外，作為有用溶劑，可以列舉芳香族單環(huán)式化合物(例如苯、甲苯、氯苯、鄰二氯苯)、以及鏈烷烴(例如辛烷、癸烷、十二烷)等。
環(huán)氧化反應(yīng)溫度一般是0～200℃，但較好是25～200℃的溫度。壓力可以是足以使反應(yīng)混合物保持液體狀態(tài)的壓力。一般來說，壓力為100～10000KPa時(shí)是有利的。
環(huán)氧化反應(yīng)可以使用漿狀或固定床形式的催化劑來有利地實(shí)施。在大規(guī)模工業(yè)操作的情況下較好使用固定床。進(jìn)而，還可以用間歇法、半連續(xù)法、連續(xù)法等來實(shí)施。在含有反應(yīng)原料的液體通過固定床的情況下，從反應(yīng)區(qū)域出來的液狀混合物中完全不含或?qū)嵸|(zhì)上不含催化劑。
第3步驟是對(duì)第2步驟的出口液(1)進(jìn)行精制而分離成含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(2)和含粗丙烯的級(jí)分(3)的步驟。
作為本步驟的具體例，可以列舉對(duì)第2步驟的出口液(1)進(jìn)行蒸餾、從蒸餾塔的塔頂部回收含有未反應(yīng)丙烯的粗丙烯(3)、和從塔底部回收包含含有環(huán)氧丙烷或枯醇的粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(2)的方法。
第4步驟是對(duì)含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(2)進(jìn)行精餾而得到含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(4)和含枯醇的級(jí)分(6)的步驟。
作為本步驟的具體例，可以列舉對(duì)第3步驟的含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(2)進(jìn)行蒸餾、從蒸餾塔的塔頂部回收含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(4)、和從塔底部回收含枯醇的級(jí)分(6)的方法。
第5步驟是對(duì)含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(4)進(jìn)行精餾而得到含精環(huán)氧丙烷的級(jí)分(7)的步驟。
作為本步驟的具體例，是對(duì)第4步驟的含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(4)進(jìn)行蒸餾、除去輕質(zhì)成分和重質(zhì)成分而得到含精環(huán)氧丙烷的級(jí)分(7)。蒸餾方法可以列舉使用多個(gè)蒸餾塔的方法或采用萃取蒸餾的方法。
第6步驟是對(duì)含粗丙烯的級(jí)分(3)進(jìn)行精餾而得到含精丙烯的級(jí)分(5)的步驟。
作為本步驟的具體例，可以列舉對(duì)第3步驟的含粗丙烯的級(jí)分(3)進(jìn)行蒸餾、分離工業(yè)上可利用的丙烯中所含的丙烷、乙烷、乙烯、甲烷等雜質(zhì)而得到含精丙烯的級(jí)分(5)的方法。
本發(fā)明的最大特征是將第1步驟和/或第2步驟發(fā)生的反應(yīng)熱用于第5步驟的精餾熱源和/或第6步驟的精餾熱源。作為將該反應(yīng)熱用于精餾熱源的方法，可以列舉以下方法。
作為回收第1步驟發(fā)生的反應(yīng)熱的方法，有使反應(yīng)液與熱利用前的工藝液直接熱交換的直接方法、經(jīng)由與工藝液不同的熱介質(zhì)在熱利用前與反應(yīng)液熱交換的間接方法。前者不經(jīng)由熱介質(zhì)因而可以進(jìn)行更高效率的良好熱交換，另一方面，在后者中可以使用穩(wěn)定性高的熱介質(zhì)，因而可以以更簡單的設(shè)備熱交換。
進(jìn)而，像第1步驟和/或第2步驟發(fā)生的反應(yīng)熱這樣伴隨反應(yīng)的熱利用由于反應(yīng)溫度隨著負(fù)荷等運(yùn)轉(zhuǎn)條件而變動(dòng)，因而可以熱利用的溫度水平是不同的。因此，通過組合不因運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變動(dòng)而受影響的熱利用，就可以提供具有使整個(gè)系統(tǒng)的熱利用效率優(yōu)化這樣的特征的精制環(huán)氧丙烷的制造方法。
為了進(jìn)行即使運(yùn)轉(zhuǎn)條件變動(dòng)也會(huì)穩(wěn)定的熱利用，重要的是要使熱消耗量大于反應(yīng)熱并使可利用溫度與反應(yīng)溫度的溫度差在10℃以上、理想地在20℃以上。即，最合適的是熱消耗量大的蒸餾塔和工藝流體的沸點(diǎn)低的蒸餾塔。
工藝流體中環(huán)氧丙烷的沸點(diǎn)為34℃、丙烯的沸點(diǎn)低達(dá)-48℃，因而在進(jìn)行兩者的精制的第5步驟和第6步驟進(jìn)行熱利用，有效地提高了整個(gè)系統(tǒng)的熱利用效率。
作為使第1步驟和/或第2步驟的反應(yīng)熱在第5步驟和第6步驟進(jìn)行熱利用的方法，有使第1步驟和/或第2步驟的反應(yīng)液循環(huán)到第5步驟和第6步驟而進(jìn)行熱利用的方法，使第5步驟或第6步驟的工藝液循環(huán)到第1步驟和/或第2步驟而進(jìn)行熱利用的方法，在第1和/或第2步驟與第5步驟、第6步驟之間用溫水等熱介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)的方法，用第1步驟和/或第2步驟的反應(yīng)熱發(fā)生蒸汽而在第5步驟和第6步驟使用的方法等。
以下用圖說明本發(fā)明的實(shí)施例。
在圖1中，來自第1步驟的氧化反應(yīng)器1的溫氧化反應(yīng)液2通過第5步驟熱交換器3和第6步驟熱交換器4進(jìn)行熱交換。通過熱交換器的冷氧化反應(yīng)液5供給第2步驟的環(huán)氧化反應(yīng)器6、另有一部分返回氧化反應(yīng)器1。在此，氧化反應(yīng)器1既可以是單一反應(yīng)器也可以是多級(jí)反應(yīng)器，可以適當(dāng)選擇。圖2和3中，分別使冷第5步驟工藝液9和冷第6步驟工藝液12通過氧化反應(yīng)器的熱交換器7加熱，并分別作為溫第5步驟工藝液10和溫第6步驟工藝液13分別供給第5步驟蒸餾塔8和第6步驟蒸餾塔11。在圖4中，通過第1步驟氧化反應(yīng)器的熱交換器7加熱的溫?zé)峤橘|(zhì)14通過第5步驟的熱交換器3和第6步驟的熱交換器4。通過了各熱交換器的冷熱介質(zhì)15和16作為冷熱介質(zhì)17再次用氧化反應(yīng)器的熱交換器7加熱，但也可以如圖所示在其前設(shè)置熱介質(zhì)貯槽18。進(jìn)而，如圖所示，關(guān)于熱介質(zhì)15，因溫度而異，也可以一部或全部供給第6步驟的熱交換器4。進(jìn)而，作為另一種形態(tài)，也可以讓溫?zé)峤橘|(zhì)14只通過第5步驟的熱交換器3或第6步驟的熱交器4中任何一個(gè)。圖5中鍋爐給水19用第1步驟的氧化反應(yīng)器的熱交換器7加熱而成為水蒸汽20，作為熱介質(zhì)供給第5步驟的熱交換器3和第6步驟的熱交換器4。
圖6中來自第2步驟的環(huán)氧化反應(yīng)器6的溫環(huán)氧反應(yīng)液21通過第5步驟熱交換器3和第6步驟熱交換器4進(jìn)行熱交換。通過了熱交換器的冷環(huán)氧反應(yīng)液22供給第3步驟的分離步驟23。此外，也可以一部返回環(huán)氧反應(yīng)器6。在此，環(huán)氧反應(yīng)器6既可以是單一反應(yīng)器也可以是多級(jí)反應(yīng)器，可以適當(dāng)選擇。在圖7和8中，冷第5步驟工藝液25和冷第6步驟工藝液27分別通過環(huán)氧反應(yīng)器的熱交換器24加熱，分別作為溫第5步驟工藝液26和溫第6步驟工藝液28，分別供給第5步驟蒸餾塔8和第6步驟蒸餾塔11。在圖9中，通過第2步驟的環(huán)氧反應(yīng)器的熱交換器28加熱的溫?zé)峤橘|(zhì)29通過第5步驟的熱交換器3和第6步驟的熱交換器4。通過了各熱交換器的熱介質(zhì)30和31作為冷熱介質(zhì)32再次用環(huán)氧反應(yīng)器的熱交換器28加熱。如圖所示，也可以在其前設(shè)置熱介質(zhì)貯槽33。此外，如圖所示，關(guān)于熱介質(zhì)30，因溫度而異，也可以一部或全部供給第6步驟的熱交換器4。進(jìn)而，作為另一種形態(tài)，也可以使溫?zé)峤橘|(zhì)29只通過第5步驟的熱交換器3或第6步驟的熱交換器4中任何一種。在圖10中，鍋爐給水34用第2步驟的環(huán)氧反應(yīng)器的熱交換器28加熱而成為水蒸汽35，作為熱介質(zhì)供給第5步驟的熱交換器3和第6步驟的熱交換器4。
要說明的是，在圖中，關(guān)于第1步驟發(fā)生的反應(yīng)熱或第2步驟發(fā)生的反應(yīng)熱，雖然顯示了分別用于第5步驟和第6步驟的精餾熱源，但也可以將第1步驟和第2步驟兩步驟的熱用于第5步驟和第6步驟兩步驟的精餾熱源，即，例如，將第1步驟發(fā)生的反應(yīng)熱和第2步驟發(fā)生的反應(yīng)熱分別用于第5步驟的精餾熱源和第6步驟的精餾熱源，或分別用于第6步驟的精餾熱源和第5步驟的精餾熱源，還可以同時(shí)用于第5步驟的精餾熱源和第6步驟的精餾熱源。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性按照本發(fā)明，可以提供一種有效利用第1步驟和/或第2步驟發(fā)生的反應(yīng)熱、從而優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的熱利用效率的精制環(huán)氧丙烷制造方法。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)氧丙烷制造方法，其特征在于包含以下第1步驟～第6步驟，并將第1步驟和/或第2步驟發(fā)生的反應(yīng)熱用作第5步驟的精餾熱源和/或第6步驟的精餾熱源第1步驟通過使枯烯氧化而得到氫過氧化枯烯的步驟；第2步驟通過在環(huán)氧化催化劑的存在下使第1步驟得到的氫過氧化枯烯與丙烯反應(yīng)而得到環(huán)氧丙烷和枯醇的步驟；第3步驟對(duì)第2步驟的出口液(1)進(jìn)行精制而分離成含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(2)和含粗丙烯的級(jí)分(3)的步驟；第4步驟對(duì)含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(2)進(jìn)行精餾而得到含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(4)和含枯醇的級(jí)分(6)的步驟；第5步驟對(duì)含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(4)進(jìn)行精餾而得到含精環(huán)氧丙烷的級(jí)分(7)的步驟；第6步驟對(duì)含粗丙烯的級(jí)分(3)進(jìn)行精餾而得到含精丙烯的級(jí)分(5)的步驟。
全文摘要
一種環(huán)氧丙烷制造方法，包含第一步，使枯烯氧化，得到氫過氧化枯烯；第二步，在環(huán)氧化催化劑的存在下使該氫過氧化枯烯與丙烯反應(yīng)，得到環(huán)氧丙烷和枯醇；第三步，對(duì)第二步的出口液(1)進(jìn)行精制，使之分離成含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(2)和含粗丙烯的級(jí)分(3)；第四步，對(duì)含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(2)進(jìn)行精餾，得到含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(4)和含枯醇的級(jí)分(6)；第五步，對(duì)含粗環(huán)氧丙烷的級(jí)分(4)進(jìn)行精餾，得到含精環(huán)氧丙烷的級(jí)分(7)；第六步，對(duì)含粗丙烯的級(jí)分(3)進(jìn)行精餾，得到含精丙烯的級(jí)分(5)；其特征在于將第一步和/或第二步發(fā)生的反應(yīng)熱用于第五步和/或第六步的精餾的熱源。
文檔編號(hào)C07D303/04GK1575288SQ02821008
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2002年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月22日
發(fā)明者后藤滋, 筱原浩二, 堅(jiān)尾正明 申請(qǐng)人:住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社