[发明专利]一种制备环氧丙烷的方法

说明书

本发明涉及一种制备环氧丙烷的方法，该方法包括：S1、在300～800℃、0～10MPa下，使丙烷与纳米碳基材料接触进行第一反应得到第一反应产物；S2、在双功能催化剂及可选的溶剂存在下，使第一反应产物与氧气在0～80℃，0.1～10MPa下接触进行第二反应。本发明的方法直接以丙烷和氧气为原料，可以以较高的转化率和选择性制备得到环氧丙烷。

技术领域

本发明涉及一种制备环氧丙烷的方法。

背景技术

环氧丙烷(PO)是大宗化工原料，位列全球产量最大的50种化学品之中，是丙烯衍生物中产量仅次于聚丙烯的第二大有机化工产品。PO化学性质十分活泼，用途广泛，被广泛应用于化工、轻工、医药、食品、纺织等行业，对化学工业及国民经济的发展具有深远的影响。

目前工业上生产环氧丙烷主要采用氯醇法和共氧化法，这两种方法的生产能力占世界总生产能力的80％以上。氯醇法较早应用于生产，该方法使用氯气，腐蚀严重并产生大量污染环境的含氯废水，不符合绿色化学和清洁生产的要求，因此随着环境保护要求的日益提高，该工艺将最终被淘汰。共氧化法主要用乙苯过氧化物或叔丁基过氧化氢等作为氧源，将丙烯间接氧化为PO。共氧化法克服了氯醇法污染环境和腐蚀设备等缺点，是比氯醇法相对清洁的生产工艺。但联产大量的苯乙烯或叔丁醇等廉价副产品，副产品市场难以消化，加上工艺冗长、建设投资规模大，经济因素是制约其发展的主要原因。

以过氧化氢为氧化剂、钛硅分子筛为催化剂的方法可以有较高的丙烯转化率和PO选择性。该方法简便，不污染环境，是极具竞争力的PO生产过程，符合当代绿色化学和原子经济发展理念的要求，而被认为是生产PO的绿色新工艺，是目前第三大的PO生产方法。但是，由于H₂O₂极不稳定，遇热、光，粗糙表面，重金属及其它杂质会分解，且具有腐蚀性，在包装、储存、运输中要采取特别的安全措施。受到成本和安全问题的局限，且制备H₂O₂需要单独的设备和循环系统，耗资较大，现场生产费用很高，在没有更严格的环保法规出台之前，其经济优势不明显，这也是目前众多采用过氧化氢为氧化剂的生产装置没有投产或者满产的重要原因之一。

分子氧廉价易得且无污染，是最理想的氧源。但利用O₂直接氧化丙烯，难以有效制备得到环氧丙烷。页岩气革命的成功，丙烷的供给大幅增加，如何利用丙烷也是目前产业界急需思考的问题，以丙烷为原料的直接氧化制备环氧丙烷新工艺二者兼顾，极具研究和产业化应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备环氧丙烷的方法，该方法能够直接以丙烷和氧气为原料制备得到环氧丙烷。

为了实现上述目的，本发明提供一种制备环氧丙烷的方法，该方法包括：

S1、在300～800℃、0～10MPa下，使丙烷与纳米碳基材料接触进行第一反应得到第一反应产物；

S2、在双功能催化剂及可选的溶剂存在下，使所述第一反应产物与氧气在0～80℃，0.1～10MPa下接触进行第二反应。

可选地，步骤S1中，所述第一反应的条件包括：温度为400～700℃，时间为0～5MPa，丙烷的体积空速为1～100h^-1。

可选地，步骤S2中，所述第一反应产物与所述氧气用量的摩尔比为1：(0.1～2)，优选为1：(0.2～1)；

所述第二反应的条件包括：温度为20～60℃，时间为0.5～5MPa。

可选地，将碳纳米管在0.1～5体积％的氨气气氛下于200-1000℃焙烧1-24h，得到所述纳米碳基材料。

可选地，所述双功能分子筛催化剂中含有Pd、Pt、Au、Ag和Ru中的一种或几种贵金属元素；以所述双功能分子筛催化剂的干基重量为基准，所述贵金属元素的含量为0.05～10重量％。