HPPO法制環氧丙烷並聯反應方法與流程

2024-01-30 10:37:15

本發明涉及一種化工產品反應工藝方法，具體地，涉及一種HPPO（直接氧化法）法制環氧丙烷並聯反應方法。

背景技術：

環氧丙烷是重要的有機化工原料，在丙烯的衍生物中僅次於聚丙烯和丙烯腈，居第三位。環氧丙烷化學性質極其活潑，應用極為廣泛。以環氧丙烷為原料生產聚醚多元醇進而生產聚氨酯是其最大用途；其次可用於生產聚氨酯彈性體及用途廣泛的丙二醇、丙二醇醚等表面活性劑；還可用於生產油田破乳劑、農藥乳化劑及潤溼劑等，是精細化工產品的重要原料。

工業上有氯醇法、共氧化法和直接氧化法（HPPO）三種生產環氧丙烷工藝方法。氯醇法和共氧化法都存在成本高、汙染大等缺點。共氧化法流程長，聯產多，受石油危機、聯產品出路制約等問題；氯醇法對設備腐蝕嚴重，並產生大量有機物的廢水、廢渣；HPPO法是由過氧化氫催化丙烯環氧化製取環氧丙烷的新工藝，該工藝流程簡單，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。

雙氧水直接氧化法制環氧丙烷主要在環氧丙烷反應器中進行，在環氧丙烷反應器中，丙烯與雙氧水在鈦矽沸石固定床催化劑催化作用下反應生成環氧丙烷和水。反應器中的副反應主要包括：雙氧水分解成水和氧氣；環氧丙烷與甲醇醚化反應生成甲氧基丙醇及其異構體；環氧丙烷與雙氧水反應生成過氧化物；環氧丙烷水解生成丙二醇。

為保證環氧丙烷的高產率並抑制副反應的發生，除選擇高選擇性催化劑外，還應提供過量的丙烯和大量的甲醇溶劑,而對於列管式反應器，較大的反應器內徑和較多的反應列管時，影響反應物均勻地通過各個反應器列管，影響環氧丙烷的收率和催化劑的利用率，此外反應器內徑超過一定的尺寸在設備製造商也存在一定的難度。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種HPPO法制環氧丙烷並聯反應方法，其提高直接氧化制環氧丙烷產品收率和提高催化劑利用率。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種HPPO法制環氧丙烷並聯反應方法，其特徵在於，包括以下步驟：

步驟一，新鮮的雙氧水、過量的丙烯以及循環甲醇溶劑在靜態混合器完成充分混合，得到混合液；

步驟二，混合液平均分配到兩個並聯的完全相同的第一列管式反應器和第二列管式反應器中，混合液中的丙烯和雙氧水在第一列管式反應器和第二列管式反應器的反應列管中的鈦矽沸石固定床催化劑作用下生成環氧丙烷、水以及少量的副產物，形成的氣液混合相在反應器頂部離開反應器進行後續分離和提純。

優選地，所述循環甲醇溶劑和雙氧水的質量比在2~10之間，丙烯和雙氧水的質量比在2~10之間。

優選地，所述靜態混合器的目的是使雙氧水和丙烯在進反應器之前在甲醇溶劑中進行充分混合。

優選地，所述第一列管式反應器的內徑和第二列管式反應器的內徑都在3000~6000mm之間，其中反應列管的內徑在25~50mm之間。

優選地，所述第一列管式反應器的反應溫度和第二列管式反應器的反應溫度都在10~100 ℃之間，反應壓力都在1~10 MPa之間。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：一方面可以在大規模工業化生成環氧丙烷時，在不影響其他設備的情況下，縮小單個反應器的內徑，減少反應器製造的難度；另一方面較小的反應器內徑有助於反應混合液均勻地通過各個反應器反應列管，有利於提高環氧丙烷的收率和催化劑的利用率。

附圖說明

圖1為本發明HPPO法制環氧丙烷並聯反應方法的原理圖。

具體實施方式

本發明提供了一種HPPO法制環氧丙烷並聯反應方法，其包括以下步驟：

步驟一，新鮮的雙氧水HP、過量的丙烯P以及循環甲醇溶劑ME在靜態混合器M完成充分混合，循環甲醇溶劑和雙氧水的質量比在2~10之間，丙烯和雙氧水的質量比在2~10之間，得到混合液L；

步驟二，混合液L平均分配到兩個並聯的完全相同的列管式反應器（第一列管式反應器A和第二列管式反應器B）中，列管式反應器的內徑在3000~6000mm之間，其中反應列管的內徑在25~50mm之間；列管式反應器的反應溫度在10~100 ℃之間，反應壓力在1~10 MPa(G)之間，混合液中的丙烯和雙氧水在反應列管TU中的鈦矽沸石固定床催化劑作用下生成環氧丙烷、水以及少量的副產物，形成的氣液混合相V+L在反應器頂部離開反應器進行後續分離和提純。

如圖1所示，本發明HPPO法制環氧丙烷並聯反應方法採用以下兩部分：

（1）原料混合部分，新鮮的雙氧水、過量的丙烯以及循環甲醇溶劑在靜態混合器完成充分混合，得到混合液；

（2）反應部分，混合液平均分配到兩個並聯的完全相同的第一列管式反應器和第二列管式反應器中，混合液中的丙烯和雙氧水在第一列管式反應器和第二列管式反應器的反應列管TU中的鈦矽沸石固定床催化劑作用下生成環氧丙烷，水以及少量的副產物，形成的氣液混合相在反應器頂部離開反應器進行後續分離和提純。

所述靜態混合器的目的是使雙氧水和丙烯在進反應器之前在甲醇溶劑中進行充分混合。混合充分的雙氧水丙烯甲醇溶液平均分配到幾個並聯的列管式反應器中，並聯的列管式反應器可以為2~4個。

本發明利用第一列管式反應器A和第二列管式反應器B合成環氧丙烷，一方面可以在大規模工業化生成環氧丙烷時，在不影響其他設備的情況下，縮小單個反應器的內徑，減少反應器製造的難度；另一方面較小的反應器內徑有助於反應混合液L均勻地通過各個反應器列管TU，有利於提高環氧丙烷的收率和催化劑的利用率。

本領域的技術人員可以對本發明進行各種改型和改變。因此，本發明覆蓋了落入所附的權利要求書及其等同物的範圍內的各種改型和改變。