一種制備環(huán)氧丙烷的方法
【專利摘要】一種制備環(huán)氧丙烷的方法。按照摩爾比向反應(yīng)釜內(nèi)加入原料丙烯、雙氧水、溶劑甲醇和鈦硅分子篩催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)溫度和壓力建立循環(huán)；將原料和溶劑從反應(yīng)釜外連續(xù)加入管道反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)靜態(tài)混合器混合送入反應(yīng)釜內(nèi)，反應(yīng)后的混合物料從反應(yīng)釜底部流出，經(jīng)循環(huán)泵輸送至一級換熱器降溫，產(chǎn)物環(huán)氧丙烷與催化劑在錯流過濾膜分離器中分離，分離出產(chǎn)物環(huán)氧丙烷，被截留的催化劑經(jīng)管道反應(yīng)器、換熱器、靜態(tài)混合器等設(shè)備返回反應(yīng)釜內(nèi)形成循環(huán)繼續(xù)參加反應(yīng)。每隔3～5h進(jìn)行一次反沖。原料與催化劑接觸充分，雙氧水的轉(zhuǎn)化率≥96%，環(huán)氧丙烷的選擇性≥95%；環(huán)氧丙烷的膜通量穩(wěn)定，降低了膜的污染，提高了產(chǎn)物純度，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種制備環(huán)氧丙烷的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機(jī)物制備方法，具體就是一種制備環(huán)氧丙烷的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧丙烷(PO)是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚醚、丙二醇等，同時也是第四代洗滌劑非離子表面活性劑、油田破乳劑、農(nóng)藥乳化劑等的主要原料?，F(xiàn)有技術(shù)中，環(huán)氧丙烷的制備方法主要有氯醇法、共氧化法和過氧化氫法。氯醇法消耗大量氯氣，設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重。共氧化法以乙苯或異丁烷自動氧化生成的烷基過氧化氫為氧源，使丙烯催化環(huán)氧化生成環(huán)氧丙烷，其生產(chǎn)過程復(fù)雜且設(shè)備投資較大。目前，環(huán)氧丙烷生產(chǎn)主要采用過氧化氫制備環(huán)氧丙烷工藝(ΗΡΡ0法)，該工藝生產(chǎn)過程中只生成環(huán)氧丙烷和水，工藝流程簡單，產(chǎn)品收率高，沒有其他聯(lián)產(chǎn)品，基本無污染，屬于環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)系統(tǒng)。HPPO法是指H202在TS-1催化劑上催化環(huán)氧化丙烯生成環(huán)氧丙烷，溶劑為甲醇，在中溫、低壓和液相反應(yīng)條件下操作。目前，在HPPO法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷中，環(huán)氧化反應(yīng)器采用殼-管式固定床反應(yīng)器，三開一備，η(丙烯):η(Η202) =2:1,m(甲醇):m(H202)=l:0.25，反應(yīng)溫度40?50°C，反應(yīng)壓力2.0 MPa。H202轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧丙烷選擇性分別為96%和95% ;也有固定床反應(yīng)器采用一組平行的換熱板，催化劑裝填于換熱板之間的通道內(nèi)，反應(yīng)物料自上而下流經(jīng)催化劑層進(jìn)行反應(yīng)，通過流經(jīng)板內(nèi)的冷卻介質(zhì)移除反應(yīng)熱。采用固定床反應(yīng)釜，反應(yīng)原料與催化劑的有效接觸面積小，原料的轉(zhuǎn)化率低；催化反應(yīng)集中在固定床上，局部容易產(chǎn)生飛溫，對反應(yīng)釜造成損害，反應(yīng)危險程度高；操作過程中催化劑不能更換，時間長了催化效率差。為此，對丙烯環(huán)氧化反應(yīng)制備環(huán)氧丙烷工藝進(jìn)行改進(jìn)，對于提高原料的轉(zhuǎn)化率，降低反應(yīng)的危險系數(shù)具有積極意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備環(huán)氧丙烷的方法，
以提高雙氧水的轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧丙烷的選擇性以及催化劑的效率，降低能耗。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是這樣的。一種制備環(huán)氧丙烷的方法，包括以下步驟:
(1)向反應(yīng)釜內(nèi)按照摩爾比為(1.2?2):1: (2?4)加入原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇以及鈦硅分子篩催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)溫度40?60°C，壓力0.3?2.0Mpa，建立循環(huán)；
(2)根據(jù)催化劑單耗，適時向反應(yīng)釜內(nèi)補(bǔ)加鈦硅分子篩催化劑，使物料進(jìn)行反應(yīng)，開啟循環(huán)泵和攪拌器；
在反應(yīng)釜外，將原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇連續(xù)加入管道反應(yīng)器內(nèi)，在管道反應(yīng)器內(nèi)，原料丙烯和雙氧水在溶劑甲醇和催化劑的存在下反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷，再進(jìn)入二級換熱器，降溫后進(jìn)入靜態(tài)混合器，混勻后進(jìn)入反應(yīng)釜；
在反應(yīng)釜內(nèi)，經(jīng)過管道反應(yīng)器未反應(yīng)的少量雙氧水與丙烯在反應(yīng)釜上部進(jìn)行充分反應(yīng)，得到環(huán)氧丙烷和催化劑的混合溶液，此時雙氧水的轉(zhuǎn)化率>96%，環(huán)氧丙烷的選擇性彡 95% ；
其中，丙烯、雙氧水與甲醇的摩爾比為(1.2?2):1: (2?4)；
(3)經(jīng)步驟(2)反應(yīng)后的環(huán)氧丙烷與催化劑混合液從反應(yīng)釜底部流出，經(jīng)循環(huán)泵輸送至一級換熱器降溫，產(chǎn)物環(huán)氧丙烷與催化劑經(jīng)錯流過濾膜分離器進(jìn)行分離，分離出產(chǎn)物環(huán)氧丙烷，催化劑及剩余物料與從管道反應(yīng)器新加入的原料再次混合后繼續(xù)進(jìn)行丙烯環(huán)氧化催化反應(yīng)合成環(huán)氧丙烷，經(jīng)過二級換熱器、靜態(tài)混合器返回至反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)；
從錯流過濾膜分離器清液側(cè)用滲透的環(huán)氧丙烷清液每隔3?5 h進(jìn)行一次反沖，隨著環(huán)氧丙烷清液連續(xù)不斷的流出和分離，原料、溶劑和催化劑不斷補(bǔ)加，實現(xiàn)環(huán)氧丙烷制備過程的連續(xù)進(jìn)行。
[0005]其中錯流過濾膜分離器中膜元件為陶瓷膜或金屬膜，膜的過濾精度為0.05?5 μ m0
[0006]本發(fā)明的方法，反應(yīng)釜為漿態(tài)床反應(yīng)釜。漿態(tài)床反應(yīng)釜又稱淤漿反應(yīng)釜，在反應(yīng)器內(nèi)，催化劑微小固體顆粒懸浮于液體介質(zhì)中。
[0007]所用膜分離器為陶瓷膜或金屬膜過濾器，分布在反應(yīng)釜外的管道上，過濾方式為錯流過濾，從而可以保證產(chǎn)物環(huán)氧丙烷分離的穩(wěn)定性，且提高分離效率。
[0008]為了保證反應(yīng)體系的平穩(wěn)性，通過管道反應(yīng)器加入的原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇的質(zhì)量之和等于滲出環(huán)氧丙烷清液的質(zhì)量。
[0009]本發(fā)明取得的有益效果如下:
1、采用漿態(tài)床反應(yīng)釜代替目前的固定床反應(yīng)器，反應(yīng)原料之間有效接觸面積增大，提高了原料的轉(zhuǎn)化率，同時降低能耗和生產(chǎn)成本。
[0010]2、原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇在進(jìn)入反應(yīng)釜之前先在管道反應(yīng)器內(nèi)預(yù)混合并進(jìn)行催化反應(yīng)，降低了反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)物料的返混程度，使反應(yīng)更完全；同時反應(yīng)釜內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以簡化，降低了設(shè)備成本。
[0011]3、在反應(yīng)釜外部管道上分布冷凝換熱器，可將反應(yīng)熱進(jìn)行再利用，確保反應(yīng)溫度平穩(wěn)，反應(yīng)過程安全。
[0012]4、將陶瓷膜或金屬膜分離器分布在反應(yīng)釜外的管道上，采用錯流過濾方式，保證了分離的穩(wěn)定性，降低膜的污染，提高分離效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。

【具體實施方式】
[0014]以下實施例用于說明本發(fā)明。
[0015]實施例1
參見圖1給出的本發(fā)明工藝流程示意圖，本發(fā)明工藝過程包括如下步驟:
(1)向反應(yīng)釜內(nèi)按摩爾比(1.2?2):1: (2?4)加入原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇以及適量催化劑鈦硅分子篩，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為40?60°C，壓力為0.3?2.0Mpa，建立循環(huán)；
(2)控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力為以上條件，根據(jù)催化劑單耗，每班次向反應(yīng)釜內(nèi)補(bǔ)加催化劑鈦硅分子篩，物料進(jìn)行反應(yīng)。開啟循環(huán)泵和攪拌器，在反應(yīng)釜外部管道上，原料丙烯、雙氧水與溶劑甲醇分別連續(xù)不斷的加入管道反應(yīng)器內(nèi)，丙烯與雙氧水在溶劑甲醇和催化劑的存在下反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷后經(jīng)換熱器、靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)，其中丙烯、雙氧水和溶劑甲醇的加入量摩爾比為(1.2?2):1: (2?4);
在反應(yīng)釜上半部，經(jīng)過管道反應(yīng)器未反應(yīng)的少量雙氧水與丙烯進(jìn)行充分反應(yīng)，使雙氧水的轉(zhuǎn)化率> 96%，環(huán)氧丙烷的選擇性> 95% ；
(3)經(jīng)步驟(2)反應(yīng)后的環(huán)氧丙烷與催化劑混合液從反應(yīng)釜底部流出，經(jīng)循環(huán)泵輸送至一級換熱器，降溫后產(chǎn)物環(huán)氧丙烷與催化劑經(jīng)錯流過濾膜分離器進(jìn)行分離，分離出產(chǎn)物環(huán)氧丙烷清液，催化劑及剩余物料與從管道反應(yīng)器新加入的原料再次混合后繼續(xù)進(jìn)行丙烯環(huán)氧化催化反應(yīng)合成環(huán)氧丙烷，經(jīng)過二級換熱器、靜態(tài)混合器返回至反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)；從錯流過濾膜分離器清液側(cè)用滲透的環(huán)氧丙烷清液每隔3?5 h進(jìn)行一次反沖，隨著環(huán)氧丙烷清液連續(xù)不斷的滲出和分離，原料、溶劑和催化劑不斷補(bǔ)加，實現(xiàn)環(huán)氧丙烷制備過程的連續(xù)進(jìn)行。
[0016]本實施例中，反應(yīng)釜為漿態(tài)床反應(yīng)釜，產(chǎn)物環(huán)氧丙烷與催化劑的分離在反應(yīng)釜外部的陶瓷膜分離器中進(jìn)行，過濾方式為錯流過濾。其中陶瓷膜的過濾精度為0.05?5μπι。
[0017]經(jīng)管道反應(yīng)器加入的反應(yīng)原料丙烯、雙氧水、溶劑甲醇的質(zhì)量之和等于滲出環(huán)氧丙烷清液的質(zhì)量。
[0018]實施例2
本實施例產(chǎn)物環(huán)氧丙烷與催化劑的分離在反應(yīng)釜外部的金屬膜分離器中進(jìn)行，過濾方式同樣為錯流過濾，其他工藝條件與實施例1相同。
【權(quán)利要求】
1.一種制備環(huán)氧丙烷的方法，其特征是包括以下步驟: (1)向反應(yīng)釜內(nèi)按照摩爾比為(1.2?2):1:(2?4)加入原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇以及鈦硅分子篩催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)溫度40?60°C，壓力0.3?2.0Mpa，建立循環(huán)； (2)根據(jù)催化劑單耗，適時向反應(yīng)釜內(nèi)補(bǔ)加鈦硅分子篩催化劑，使物料進(jìn)行反應(yīng)，開啟循環(huán)泵和攪拌器； 在反應(yīng)釜外，將原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇連續(xù)加入管道反應(yīng)器內(nèi)，在管道反應(yīng)器內(nèi)，原料丙烯和雙氧水在溶劑甲醇和催化劑的存在下反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷，再進(jìn)入二級換熱器，降溫后進(jìn)入靜態(tài)混合器，混勻后進(jìn)入反應(yīng)釜； 在反應(yīng)釜內(nèi)，經(jīng)過管道反應(yīng)器未反應(yīng)的少量雙氧水與丙烯在反應(yīng)釜上部進(jìn)行充分反應(yīng)，得到產(chǎn)物環(huán)氧丙烷和催化劑的混合溶液； 其中，丙烯、雙氧水與甲醇的摩爾比為(1.2?2):1:(2?4)； (3)經(jīng)步驟(2)反應(yīng)后的環(huán)氧丙烷與催化劑混合液從反應(yīng)釜底部流出，經(jīng)循環(huán)泵輸送至一級換熱器降溫，產(chǎn)物環(huán)氧丙烷與催化劑經(jīng)錯流過濾膜分離器進(jìn)行分離，分離出產(chǎn)物環(huán)氧丙烷，催化劑及剩余物料與從管道反應(yīng)器新加入的原料再次混合后繼續(xù)進(jìn)行丙烯環(huán)氧化催化反應(yīng)合成環(huán)氧丙烷，經(jīng)過二級換熱器、靜態(tài)混合器返回至反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)； 從錯流過濾膜分離器清液側(cè)用滲透的環(huán)氧丙烷清液每隔3?5 h進(jìn)行一次反沖，隨著環(huán)氧丙烷清液連續(xù)不斷的滲出和分離，原料、溶劑和催化劑的不斷補(bǔ)加，實現(xiàn)環(huán)氧丙烷制備過程的連續(xù)進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述反應(yīng)釜為漿態(tài)床反應(yīng)釜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是通過管道反應(yīng)器加入的原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇的質(zhì)量之和等于滲出環(huán)氧丙烷清液的質(zhì)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是錯流過濾膜分離器中膜元件為陶瓷膜或金屬膜，膜的過濾精度為0.05?5 μ m。
【文檔編號】C07D301/12GK104327016SQ201410615468
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】高文杲, 金作宏, 王海東, 張玉新 申請人:河北美邦工程科技有限公司