[发明专利]一种基于反应控制相转移催化体系的连续化合成环氧氯丙烷的方法

说明书

本发明提供一种基于反应控制相转移催化体系的连续化合成环氧氯丙烷的方法，该合成方法，以双氧水和氯丙烯为原料，采用全返混釜式反应与平推流管式反应相耦合进行反应，双氧水的出口浓度为0.3‑1%；在釜式反应结束后耦合一段平推流反应器，通过管式反应器，确保反应体系处于湍流状态，确保反应器出口双氧水的浓度到催化剂高回收率析出的要求，完成稳定的连续合成环氧氯丙烷过程，双氧水转化率可达到99‑99.7%，催化剂的析出率达到95‑99.8%，实现了催化剂的重复套用，同时，反应的传质、传热性能得到提升，安全性大大提高。

技术领域

本发明属于催化合成技术领域，具体涉及一种用于反应控制相转移催化过氧化氢氧化氯丙烯连续化合成环氧氯丙烷的方法。

背景技术

环氧氯丙烷是一种重要的有机化工原料和精细化工产品，是丙烯衍生物中的一个大品种产品，主要用于合成甘油、环氧树脂、氯醇橡胶、硝化甘油炸药等，也可用作纤维素酯、树脂和纤维素醚的溶剂。此外，环氧氯丙烷还可用于合成表面活性剂、医药、农药、涂料、胶料、离子交换树脂等多种产品，以及用于生产化学稳定剂、化工染料和水处理剂等。

目前已经工业化的环氧氯丙烷生产工艺主要有氯醇法、醋酸丙烯酯法和甘油法。氯醇法的缺点主要是废水、废渣量大，目前国家已限制其再上新装置；醋酸丙烯酯法缺点主要是反应步骤多和催化剂昂贵且不能再生，目前相关工业装置已停产；甘油法原料采用生物柴油副产甘油为原料，因此原料供应受限，无法大规模扩产，而且仍然存在着皂化工艺，因此废水、废渣也是该工艺的主要问题。随着国家可持续发展战略的推进，因此需要提供一种，原料来源广泛，反应时间短，收率高，可以实现绿色环保的工艺制备环氧氯丙烷。

目前，国内外的研究主要集中在以双氧水为氧源，氯丙烯直接环氧化制备环氧氯丙烷的工艺，该工艺路线不产生含盐废水，仅仅只有反应生成的水，原子利用率高，污染小，绿色环保，其中反应控制相转移催化体系催化过氧化氢氧化氯丙烯合成环氧氯丙烷已完成世界首套千吨级中试的验证，但是由于反应控制相转移催化体系的反应特殊性，催化剂析出率较低，催化剂难以回收，目前的反应方法及公开的相关专利都无法确保该催化体系的稳定循环。

专利CN103159703A公开了一种简单并带有内过滤器的多级反应器，同样，简单过滤也无法使催化剂全部回收。

专利CN110204512A公开了管式循环反应器与釜式搅拌反应器的一种结合，该专利虽然考虑到反应控制相转移的溶解析出问题，但是全返混的设计无法满足催化体系的要求，不能在反应结束时全部析出。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，对现有工艺进行进一步优化，本发明提供一种基于反应控制相转移催化体系的连续化合成环氧氯丙烷的方法，以实现反应控制相转移催化剂的高回收率的稳定析出，实现催化剂的重复套用的发明目的。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于反应控制相转移催化体系的连续化合成环氧氯丙烷的方法，其特征在于，所述合成方法，以双氧水和氯丙烯为原料，将全返混釜式反应与平推流管式反应相耦合，双氧水的出口浓度为0.3-1%；

所述合成方法，需加入催化剂，所述催化剂是磷钨杂多酸催化剂，用量为氯丙烯质量的6-8%；

所述双氧水浓度为45-55%；

所述全返混釜式反应，所述氯丙烯与双氧水中的过氧化氢摩尔比为1-5:1，优选2-3:1；

所述全返混釜式反应，氯丙烯进料流量10-15L/h，双氧水进料流量2-2.5L/h；所述全返混釜式反应，反应结束时双氧水浓度为1.5-3%；

所述全返混釜式反应，反应温度为44-55℃，反应压力0.25-0.3MPa，反应时间2-3h；

所述平推流管式反应，雷诺系数6000-8000；