[发明专利]一种用微通道混合系统处理丙烯-双氧水-甲醇溶液制备环氧丙烷的方法

说明书

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种通过微通道混合系统处理丙烯‑双氧水‑甲醇溶液制备环氧丙烷的方法。更具体的涉及一种通过微通道混合器、控温系统、循环系统将丙烯、双氧水、甲醇溶液预处理，制成均匀分散的微米级乳状液，使非均相反应变为拟均相反应的制备环氧丙烷方法。本发明提高了双氧水转化率、利用率和环氧丙烷选择性、收率，并降低了双氧水分解率及燃爆危险性，具有合成效率高、本质安全度高、投资省、占地小的优点。

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种通过微通道混合系统处理丙烯-双氧水-甲醇溶液制备环氧丙烷的方法。更具体的涉及一种通过微通道混合器、控温系统、循环系统将丙烯、双氧水、甲醇溶液预处理，制成均匀分散的微米级乳状液，使非均相反应变为拟均相反应的制备环氧丙烷方法。本发明提高了双氧水转化率、利用率和环氧丙烷选择性、收率，并降低了双氧水分解率及燃爆危险性，具有合成效率高、本质安全度高、投资省、占地小的优点。

背景技术

环氧丙烷是非常重要的有机化工原料，是仅次于聚丙烯的第二大丙烯类衍生物，主要用于生产聚醚、丙二醇等，广泛用于化工、轻工、医药、食品等行业。目前工业上生产环氧丙烷的生产方法包括：氯醇法、共氧化法和双氧水氧化法 (HPPO)。

HPPO法是指双氧水在钛硅分子筛上，催化丙烯环氧化生成环氧丙烷的方法。所用的溶剂一般采用甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁酮、丙酮、乙腈等。主要副反应包括：双氧水分解成氧气和水，环氧丙烷水解生产丙二醇、环氧丙烷与甲醇反应生产丙二醇甲醚等。为提高双氧水的有效利用率和环氧丙烷的选择性，抑制双氧水分解，降低燃爆危险，往往需要使用大量的溶剂，造成了运行成本升高或威胁生产安全。

专利CN108774197A公开了一种制备环氧丙烷的方法，将丙烯压缩成液相，与含有溶剂叔丁醇、质量浓度为27.5％的双氧水溶液混合，压力为2.0MPa、反应温度65℃，经混合器混合后，在装有钛硅分子筛的固定床反应器内反应，双氧水利用率90％，环氧丙烷选择性96.5％。该方法投入的溶剂叔丁醇较甲醇价格昂贵，运行成本高，混合液易分层，引起双氧水利用率、环氧丙烷选择性偏低。

专利CN101274922B公开了一种制备环氧丙烷的方法，在压力为0.6MPa、反应温度30℃将丙烯、双氧水、甲醇溶液并流进入管式固定床反应器中，甲醇与双氧水的摩尔比为20:1，装置运行30h后，双氧水利用率为99.5％，环氧丙烷的选择性80.3％。该方法投入的溶剂甲醇比例高，引起后期分离能耗高和环氧丙烷选择性低等缺点。

专利CN105017178A公开了一种HPPO工艺混合气的脱氧方法。通过在循环丙烯压缩机与丙烯缓冲罐之间设置脱氧反应器，脱氧反应器中装填有催化剂，使氧气和氢气发生反应，解决了丙烯罐易燃易爆问题。但此方法增加了设备、投资、运行成本，同时引入了更加易燃易爆的氢气，因此未能从根本上解决装置的安全性问题。

文献(于文丹.丙烯和双氧水在TS-1上气固相环氧化反应[D].大连理工大学,2009.)报道了丙烯和双氧水气固相环氧化合成环氧丙烷的方法。将丙烯与双氧水混合后进入装有钛硅分子筛的环氧化反应器进行反应，环氧化反应器上部有双氧水雾化装置。环氧丙烷选择性96％，双氧水有效利用率仅60％。该方法双氧水和丙烯难以充分接触，双氧水有效利用率和环氧丙烷选择性较低。

近年来，微化工技术在化工、能源等领域得到广泛应用。在微通道混合器中物料扩散可在极短的时间内实现，可以强化不互溶液体间的混合，使化学反应可控，提高合成效率。

本发明提供了一种通过微通道混合系统，使丙烯溶液与双氧水、甲醇溶液两相充分的接触，制备出常规乳化设备难以形成的微米级均匀分散的乳状液，再将此乳状液通入固定床反应器中反应，得到环氧丙烷的方法，实现了将非均相反应转变为拟均相反应，有效提高了双氧水利用率、环氧丙烷收率和选择性，抑制了双氧水分解，降低醇、醚类等副产物选择性，降低燃爆危险，提高了本质安全度。

发明内容