HPPO法制環氧丙烷兩段式反應方法與流程
2024-01-30 12:19:15
本發明涉及一種化工產品反應方法,具體地,涉及一種HPPO(直接氧化法)法制環氧丙烷兩段式反應方法。
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。而反應物料尤其是雙氧水在反應器催化劑床層內分布不均、反應器內溫度分布不均,均會導致副反應加劇,降低環氧丙烷的產率和催化劑的使用壽命。
技術實現要素:
本發明要解決的技術問題是提供一種提高直接氧化制環氧丙烷產品收率和提高催化劑使用壽命的方法。
根據本發明的一個方面,提供一種HPPO法制環氧丙烷兩段式反應方法,其特徵在於,包括以下步驟:
步驟一,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,得到第一混合液;
步驟二,第一混合液首先進入列管式反應器的第一段,並在列管式反應器的第一段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,得到第二混合液;
步驟三,第二混合液和補充的新鮮的雙氧水繼續流入列管式反應器的第二段,並在列管式反應器的第二段中的鈦矽沸石固定床催化劑作用下繼續反應生成環氧丙烷、水以及少量的副產物,形成的氣液混合相在列管式反應器頂部離開列管式反應器後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,所述步驟一加入的雙氧水和所述步驟三加入的質量比在0.5~2之間。
優選地,所述列管式反應器的反應溫度在10~100 ℃之間,反應壓力在1~10 MPa之間。
與現有技術相比,本發明具有如下的有益效果:反應物雙氧水段加入使得雙氧水和丙烯在反應列管中的催化劑床層中反應均勻,生成的反應熱在反應器中分布均勻,一方面有利於提高環氧丙烷的收率,減少副反應,另一方面有利於提高催化劑的利用率,延長催化劑壽命。
附圖說明
圖1為本發明HPPO法制環氧丙烷兩段式反應方法的流程圖。
具體實施方式
本發明提供了一種HPPO法制環氧丙烷兩段式反應方法,其包括以下步驟:
步驟一,部分新鮮的雙氧水HP1、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,混合器的形式為靜態混合器,得到第一混合液L;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。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。
步驟二,第一混合液L首先進入列管式反應器R的第一段A,並在列管式反應器R的第一段A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,得到第二混合液,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;
步驟三,第二混合液和補充的新鮮的雙氧水HP2繼續流入列管式反應器的第二段B,並在列管式反應器的第二段B中的鈦矽沸石固定床催化劑作用下繼續反應生成環氧丙烷、水以及少量的副產物,形成的氣液混合相V+L在列管式反應器頂部離開列管式反應器後進行後續分離和提純。所述步驟一加入的雙氧水和所述步驟三加入的質量比在0.5~2之間。所述的列管式反應器的反應溫度在10~100 ℃之間,反應壓力在1~10 MPa之間。
如圖1所示,本發明HPPO法制環氧丙烷兩段式反應方法採用以下三部分:
(1)原料混合部分,部分新鮮的雙氧水HP1、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,得到第一混合液;
(2)反應器第一段A反應部分,混合液L首先進入列管式反應器R的第一段A,並在第一段A的列管反應器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,得到第二混合液;
(3)反應器第二段B反應部分,第二混合液L2和補充的新鮮的雙氧水HP2繼續流入列管式反應器R的第二段B,並在第二段B列管中的鈦矽沸石固定床催化劑作用下繼續反應生成環氧丙烷,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後進行後續分離和提純。
本發明將列管式反應器分成第一段A和第二段B,並將反應物雙氧水在第一段A和第二段B的入口分別加入,主要目的是為了使雙氧水和丙烯在列管中的催化劑床層中均勻反應,生成的反應熱在反應器中分布均勻,一方面有利於提高環氧丙烷的收率,減少副反應,另一方面有利於提高催化劑的利用率,延長催化劑壽命。
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。