[发明专利]一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧乙烷的合成方法，具体涉及一种以反应控制相转移催化剂催化乙烯合成环氧乙烷的方法。

背景技术

环氧乙烷是一种重要的化工基础原料和化工中间体，是乙烯工业衍生物种仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要化工产品，其广泛用于生产乙二醇、乙二醇醚、乙二醇胺等重要工业化学品，也广泛用于洗涤剂工业和消毒剂等。

目前工业生产环氧乙烷工艺主要为乙烯直接氧化法，其生产工艺是在列管式固定床反应器中，采用银作为催化剂，纯氧与乙烯在200～300℃之间直接氧化生产环氧乙烷，目前工业生产方法存在能耗高、而且在高温下银催化剂上容易发生深度氧化反应的不足。

反应控制相转移催化剂兼备了均相和多相催化剂的优点（US6960693B2、CN1204970C、CN1355067A、CN1401425A），反应过程中以均相形式进行高选择性的催化反应，反应结束后以多相形式可回收利用，而以反应控制相转移催化剂催化乙烯环氧化制备环氧乙烷尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全新的环氧乙烷生产工艺，以反应控制相转移催化剂催化乙烯制备环氧乙烷，环氧化过程依靠溶解在溶剂中的乙烯进行环氧化生产环氧乙烷，该方法乙烯在溶剂中分散均匀，使反应更加充分，添加剂的存在提高了环氧乙烷产率及环氧乙烷选择性，催化剂兼备均相和多相催化剂优点，可回收循环使用，反应条件温和适合工业应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法，其特征是：以反应控制相转移催化剂，氧化剂，溶剂和添加剂存在下，在10～100℃和0.25～10.00Mpa条件下反应0.5～15小时进行乙烯环氧化制备环氧乙烷，其中乙烯和氧化剂的摩尔比例为1～25:1，乙烯和催化剂的摩尔比例为10～2000:1，溶剂与乙烯的质量比例为1～100:1，添加剂与溶剂的质量比例为1:100～100000。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应控制相转移催化剂为具有反应控制相转移特点的磷钨杂多酸季铵盐，其组成为Q_mPW_pO_4+3p，式中Q是阳离子部分，R₁R₂R₃N是吡啶及其同系物或用[R₁R₂R₃R₄N⁺]表示，其中R₁、R₂、R₃、R₄是C₅～C₂₀的直链或支链的烷基、环烷基、苄基；2≤m≤7,p=2、3或4。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应使用的氧化剂为15～70%的过氧化氢水溶液或过氧乙酸、叔丁基过氧化氢、乙苯过氧化氢、异丙苯过氧化氢、环己烷过氧化氢中的一种。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的溶剂选自醇类溶剂、芳烃溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂、腈类溶剂或卤代烃类溶剂中的一种或几种混合。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的醇类溶剂为甲醇、乙醇或其它醇。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的芳烃溶剂为甲苯、乙基苯、二甲苯、三甲苯苯或其它单取代或多取代烷基苯。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲基醚或甲基叔丁基醚。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的酯类溶剂为乙酸乙酯、磷酸三辛酯或磷酸三丁酯。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的腈类溶剂为乙腈或苄腈。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的卤代烃类溶剂为卤代烷烃或卤代芳香烃，如二氯乙烷或二氯苯等。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的添加剂为含有碳酸根、醋酸根、硫酸根、亚硫酸根、磷酸根、磷酸氢根磷酸二氢根的钾、钠、铵盐中的一种或二种以上混合。

本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，乙烯和氧化剂的摩尔比例优选为2～20:1，乙烯和催化剂的摩尔比例优选为100～2000:1，溶剂与乙烯的质量比例优选为10～100:1，添加剂与溶剂的质量比例优选为1:100～100000。