一種製備環氧丙烷的方法
2023-05-27 09:56:06 1
一種製備環氧丙烷的方法
【專利摘要】本發明公開了一種製備環氧丙烷的方法。向反應釜內按比例加入原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇和鈦矽分子篩催化劑，調節反應釜內溫度和壓力，建立循環；將反應原料和溶劑從反應釜外連續加入管道反應器進行反應，再經靜態混合器混合後送入反應釜內進行充分反應。在反應釜下部，在一定的壓力下，使反應產物環氧丙烷與催化劑分離，分離出的環氧丙烷進入後續工序，催化劑經反應釜外部的循環泵送入管道反應器等設備循環回反應釜內繼續參與反應。反應釜內，每間隔10～300s進行一次反衝，以保證反應分離的連續性。本發明，原料與催化劑接觸充分，雙氧水的轉化率≥96%，環氧丙烷的選擇性≥95%。反應分離裝置結構布局合理，反應平穩。
【專利說明】一種製備環氧丙烷的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種有機物製備方法，具體就是一種製備環氧丙烷的方法。
【背景技術】
[0002]環氧丙烷(PO)是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有機化工原料，主要用於生產聚醚、丙二醇等。它也是第四代洗滌劑非離子表面活性劑、油田破乳齊U、農藥乳化劑等的主要原料。PO的衍生物廣泛用於汽車、建築、食品、菸草、醫藥及化妝品等行業。現有技術中，製備PO的方法主要有氯醇法、共氧化法和過氧化氫法。氯醇法消耗大量氯氣，設備腐蝕和環境汙染嚴重。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，使丙烯催化環氧化，生成PO，生產過程複雜且設備投資大。目前，PO生產主要採用過氧化氫製備環氧丙烷工藝(ΗΡΡ0法)，該工藝生產過程中只生成PO和水，工藝流程簡單，產品收率高，沒有其他聯產品，基本無汙染，屬於環境友好的清潔生產系統。HPPO法是指H2O2在TS-1催化劑上催化環氧化丙烯生成PO，溶劑為甲醇，在中溫、低壓和液相反應條件下操作。目前HPPO法的生產技術有兩種，一是Dow化學公司和BASF公司聯合開發的技術，二是Degussa公司與Uhde公司聯合開發的技術。在Dow/BASF工藝中，環氧化反應器採用殼-管式固定床反應器，三開一備，η(丙烯):n(H2O2)=2: l，m(甲醇):m(H202) =1:0.25，反應溫度40?50°C，反應壓力2.0 MPa。H2O2轉化率和PO選擇性分別為96%和95%。Degussa工藝與BASF工藝類似。Degussa工藝中的固定床反應器採用一組平行的換熱板,催化劑裝填於換熱板之間的通道內，反應物料自上而下流經催化劑層進行反應，流經板內的冷卻介質可移除反應熱。
[0003]上述兩種方法均採用固定床工藝，採用固定床反應釜，反應原料與催化劑的有效接觸面積小，原料轉化率低；催化反應集中在固定床上，局部容易產生飛溫，對反應釜造成損害，反應危險程度高，為了提高原料的轉化率，降低反應的危險係數，有必要對丙烯環氧化反應製備環氧丙烷工藝進行改進。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有工藝的不足，提供一種製備環氧丙烷的方法，
以提高雙氧水的轉化率和PO的選擇性，確保PO質量，降低能耗。
[0005]本發明解決其技術問題採取的技術方案是這樣的。一種製備環氧丙烷的方法，包括以下步驟:
(1)向反應釜內按照摩爾比為(1.2?2):1: (2?4)加入原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇，以及鈦矽分子篩催化劑，調節反應釜內溫度40?60°C，壓力0.3?2.0Mpa，建立循環；
(2)根據催化劑單耗，適時向反應釜內補加鈦矽分子篩催化劑，使物料進行反應，開啟循環泵和攪拌器；在反應釜外，將原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇連續加入管道反應器內，反應混合液再進入靜態混合器混合，然後進入反應釜；在管道反應器內，原料丙烯和雙氧水在溶劑甲醇和催化劑的存在下反應生成PO，到達反應釜內，最終雙氧水的轉化率達96%以上；其中，原料丙烯、雙氧水與溶劑甲醇的摩爾比為(1.2?2):1:(2?4);
(3)在反應釜上部，經過管道反應器未反應的少量雙氧水與丙烯在反應釜上部進行充分反應，得到PO和催化劑的混合溶液，此時雙氧水的轉化率> 96%，PO的選擇性> 95% ；
(4)在反應釜下部，經步驟(3)得到的混合溶液在壓力為0.3?2.0Mpa條件下經金屬膜過濾器進行過濾，滲出的PO清液進入後續工序；被金屬膜過濾器截留的催化劑留在反應釜內，經反應釜外部的循環泵送入一級換熱器、管道反應器，與從管道反應器新加入的原料再次混合後繼續進行丙烯環氧化催化反應，得到的溶液經過二級換熱器、靜態混合器返回至反應爸內；
反應釜下部的金屬膜過濾器分離採用死端過濾，每隔10?300s進行一次反衝，以保證分離的連續性，隨著PO清液連續不斷的滲出，原料、溶劑和催化劑不斷補加，從而實現環氧丙烷製備過程的連續進行。
[0006]本發明的方法，反應釜為漿態床反應釜。漿態床反應釜又稱淤漿反應釜，指催化劑微小固體顆粒懸浮於液體介質中的反應器。
[0007]為了保證反應體系的平穩性，通過管道反應器加入的原料丙烯、雙氧與溶劑甲醇的質量之和等於PO清液滲出的質量。
[0008]本發明取得的有益效果如下:
1、採用漿態床反應釜代替目前的固定床反應器，反應原料之間有效接觸面積增大，提高了原料的轉化率；將金屬膜過濾器內置，減少了分離工序，提高了分離效率，降低了能耗和生產成本。
[0009]2、原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇在進入反應釜之前先在管道反應器內預混合併進行催化反應，降低了反應釜內反應物料的返混程度，使反應更完全；同時反應釜內部結構得以簡化，降低了設備成本。
[0010]3、在反應釜外部管道上分布換熱器，可將反應熱進行再利用，確保反應溫度平穩，反應過程安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的工藝裝置示意圖。
[0012]圖種各標號代表的含義如下:
A、丙烯加入口 B、雙氧水加入口 C、甲醇加入口 D、催化劑加入口 Ε、Ρ0清液流出口、1、反應釜2、金屬膜過濾器3、循環泵4、一級換熱器5、管道反應器6、二級換熱器7、靜態混合器8、物料分布器9、攪拌器10、擋板。
【具體實施方式】
[0013]以下實施例用於說明本發明。
實施例
[0014]參見圖1給出的本發明工藝裝置示意圖，本發明工藝過程包括如下步驟:
(I)向反應釜I內按摩爾比(1.2?2):1: (2?4)加入原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇，以及適量催化劑鈦矽分子篩，調節反應釜內的溫度為40?60°C，壓力為0.3?2.0Mpa，此時，整個反應系統建立起循環；
(2)控制反應釜I內的溫度和壓力為以上條件，根據催化劑單耗，每班次從催化劑加入口 D向反應釜I內補加催化劑鈦矽分子篩，物料進行反應。開啟循環泵和攪拌器，在反應釜外部管道上，將原料丙烯、雙氧水與溶劑甲醇分別從A、B、C 口連續不斷的加入管道反應器5內，丙烯與雙氧水在溶劑甲醇和催化劑的存在下反應生成PO後經換熱器、靜態混合器7混合後進入反應釜I內；其中原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇的加入量按摩爾比為(1.2?
2):1: (2 ?4)；
(3)在反應釜I上部，經過管道反應器5未反應的少量雙氧水與丙烯進行充分反應，得到PO和催化劑的混合溶液，此時，雙氧水的轉化率> 96%，PO的選擇性> 95% ；
(4)在反應釜I下部，經步驟(3)得到的混合溶液在壓力為0.3?2.0Mpa條件下經金屬膜過濾器2進行過濾，滲出的PO清液通過出口 E進入後續工序，被金屬膜過濾器2截留的催化劑留在反應釜內，後經反應釜I外部的循環泵3輸送進入一級換熱器4、管道反應器5，然後與從管道反應器5新加入的原料再次混合後繼續進行丙烯環氧化催化反應，得到的溶液經過二級換熱器6、靜態混合器7返回至反應釜I內；
反應釜I下部的金屬膜過濾器2分離採用死端過濾，每隔10?300s進行一次反衝，以保證分離的連續性，隨著PO清液從出口 E連續不斷的滲出，原料、溶劑和催化劑不斷補加，實現環氧丙烷製備過程的連續進行。
[0015]本實施例中，反應釜I為漿態床反應釜。
[0016]經管道反應器5加入的反應原料丙烯、雙氧水與溶劑甲醇的質量之和等於PO清液從出口 E滲出的質量。
【權利要求】
1.一種製備環氧丙烷的方法，其特徵是包括以下步驟: (1)向反應釜內按照摩爾比為(1.2?2):1:(2?4)加入原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇，以及鈦矽分子篩催化劑，調節反應釜內溫度40?60°C，壓力0.3?2.0Mpa，建立循環； (2)根據催化劑單耗，適時向反應釜內補加催化劑，開啟循環泵和攪拌器，在反應釜夕卜，將原料丙烯、雙氧水和溶劑甲醇連續加入管道反應器內，反應混合物料再進入靜態混合器混合，然後進入反應釜；在管道反應器內，原料丙烯和雙氧水在溶劑甲醇和催化劑的存在下反應生成PO，其中，丙烯、雙氧水與甲醇的摩爾比為(1.2?2):1: (2?4); (3)在反應釜上部，經過管道反應器未反應的少量雙氧水與丙烯進行充分反應，得到PO和催化劑的混合溶液； (4)在反應釜下部，經步驟(3)得到的混合溶液在壓力為0.3?2.0Mpa條件下經金屬膜過濾器進行過濾，滲出的PO清液進入後續工序；被金屬膜過濾器截留的催化劑留在反應釜內，經反應釜外部的循環泵送入一級換熱器、管道反應器，與從管道反應器新加入的原料再次混合後繼續進行丙烯環氧化催化反應，得到的溶液經過二級換熱器、靜態混合器返回至反應爸內； 反應釜下部的金屬膜過濾器分離採用死端過濾，每隔10?300s進行一次反衝，隨著PO清液連續不斷的滲出，原料、溶劑和催化劑不斷補加，實現環氧丙烷製備過程的連續進行。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是所述反應釜為漿態床反應釜。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是通過管道反應器加入的原料丙烯、雙氧水與溶劑甲醇的質量之和等於PO清液滲出的質量。
【文檔編號】C07D303/04GK104311513SQ201410547900
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】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