[发明专利]环氧丙烷的制备方法与生产设备

说明书

本发明提供了一种环氧丙烷的制备方法与生产设备，涉及环氧丙烷的制备领域，该制备方法包括将液态丙烯、双氧水和钛硅分子筛通入微反应器中进行氧化反应的步骤，该方法是采用丙烷直接氧化制备环氧丙烷，能够缓解现有技术的由丙烯直接氧化制备环氧丙烷的反应器均采用固定床或浆态床技术，存在溶剂甲醇的回收困难、反应热不能及时移走、反应器设备投资大、催化剂再生困难、高浓过氧化物氧化可能引起的爆炸的问题，具有反应时间短，取热快速，反应设备投资小，安全的优点，并且可以有效地解决失活催化剂的再生及安全问题。

技术领域

本发明涉及环氧丙烷的制备领域，尤其是涉及一种环氧丙烷的制备方法与生产设备。

背景技术

环氧丙烷(Proylene Oxide，简称PO)，在常温常压下为无色透明低沸易燃液体，具有类似醚类气味。凝固点-112.13℃，沸点34.24℃，密度0.8309/cm³(20℃)，折射率(nD)1.3664，粘度(25℃)0.28mPa·s。与水部分混溶，20℃时水中溶解度40.5％(质量)；水在环氧丙烷中的溶解度12.8％(质量)，与乙醇、乙醚混溶，并与二氯甲烷、戊烷、戊烯、环戊烷、环戊烯等形成二元共沸物。

当前PO在工业上的生产方法主要有氯醇法和共氧化法(Halcon法)，约占PO全球产量的90％以上。氯醇法存在的问题是生产中会消耗特别多的氯气，设备也会被严重腐蚀，同时排放的大量含有氯化钙及有机氯化物的工业废水也会对环境造成很严重的污染。而间接氧化法虽然解决了氯醇法环境污染的难题，但不足是其投资大，流程长，联产物比较多，而且要保证好原料供应和产品的销售。随着环氧丙烷需求量的增大，改进现有生产工艺己成为人们关注的重要研究课题。近十年来许多企业对直接氧化法进行了探索，直接氧化法即空气或氧气直接氧化丙烯生产环氧丙烷的方法，但遗憾的是丙烯转化率小于20％，环氧丙烷的选择性也只有40-60％,，这种结果很大程度上降低了该法工业化发展的可能。

H₂O₂直接氧化法(HPPO方法)是以钛硅分子筛TS-1为催化剂，以甲醇为溶剂，在适当的反应条件下，丙烯和过氧化氢在液相体系中进入催化剂床层发生氧化反应，生产环氧丙烷和水，该方法主要包括环氧化、环氧丙烷分离、环氧丙烷精制、溶剂分离、丙烯循环等几个环节。该工艺流程相对简单，无副产品生成，减少了产品后续处理设备和设施，整个生产过程基本没有污染，属于新型的环保生产工艺，废水排放量能够降低70％～80％，能耗也减少35％，所以该方法的发展前景被大家普遍看好。目前工业化的HPPO方法有两种工艺最为成熟，一是由巴斯夫公司(BASF)和陶氏化学(Dow)共同开发的技术，另一种是由赢创集团(原德固赛，Degussa)和伍德公司(Uhde)共同开发的技术。即US6610865B2披露了一种特制的具有一系列平行排列的热交换板的管式反应器，催化剂固定床设置在热交换板之间，然后使多相混合物以向下流动模式连续流过催化剂层，同时通过冷却水去除反应热。板间距优选l0-30mm，冷却水优选以并流方式通过热交换板。优选将催化剂涂敷在热交换板的外表面上，有利于减少板间距。在反应器尺寸固定的前提下，可增加总换热面积。该反应器中温度分布均匀，且不易发生堵塞和结构现象，因而可降低设备成本。

这两种技术的区别主要是环氧化反应的反应器类型，本质上没有太大的差别，二者都是在催化技术特别是TS-1的发展背景下逐渐走向成熟的。

中国专利申请号为201310522487.5的专利提出了一种催化精馏生产环氧丙烷的方法，该方法包括：将丙烯、过氧化氢水溶液以及有机溶剂送入催化精馏塔中，在环氧化条件下与氧化催化剂进行接触，其中，从催化精馏塔塔顶排出的气相物料经过冷凝后，气液分离得到主要含丙烯的气体部分和主要含有机溶剂和环氧丙烷的液体部分；从所述气体部分中分离出环氧丙烷和有机溶剂，将分离出的环氧丙烷和有机溶剂返回精馏塔中；将所述液体部分进行气提，分离出丙烯，得到的不含丙烯的物料进行精制得到精环氧丙烷。