[发明专利]一种生产环氧丙烷的方法和系统

说明书

一种生产环氧丙烷的方法和系统，丙烯和双氧水在氧化催化剂存在下在反应器内混合并接触进行氧化反应，反应后物流经分离得到环氧丙烷；采用的生产环氧丙烷的装置由提升管反应器(5)、液固分离器(8)、液液分离器(13)和管式混合器(4)组成，所述的反应器顶部经外循环管(7)连通固液分离器进口，固液分离器的截留液出口经外循环管、管式混合器与反应器底部连通，所述的固液分离器的清液出口(10)与所述的液液分离器入口连通；反应物料中的双氧水和溶剂作为分散相或者连续相。本发明提供的生产环氧丙烷的方法强化了液液传质，能够提高反应转化率和选择性，实现装置的长周期运行。

技术领域

本发明涉及一种生产环氧丙烷的方法和反应系统，更具体地说，涉及一种采用液液固多相反应装置进行催化双氧水氧化丙烯制环氧丙烷的方法和反应系统。

技术背景

环氧丙烷(PO)是一种重要的基本有机化工原料，是丙烯衍生物中产量仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大有机化工产品，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发展具有深远的影响。随着PO用途的扩大和下游产物用量的增长，使PO市场的需求越来越大。目前工业上生产环氧丙烷主要采用氯醇法和共氧化法。氯醇法合成环氧丙烷时，设备腐蚀严重，消耗大量有毒气体，产生大量废水，不符合绿色化学和清洁生产的要求，将会被逐渐淘汰；共氧化法流程较长，投资成本太大，且副产品受市场制约。以钛硅分子筛为催化剂，过氧化氢直接环氧化丙烯合成环氧丙烷(HPPO工艺)，该过程条件温和，环境友好无污染，符合现有绿色化学的发展理念，是生产环氧丙烷的绿色新工艺。

由于过氧化氢直接环氧化丙烯合成环氧丙烷工艺的反应原料丙烯和双氧水的相溶性很差，而目前针对油水相液液混合的方法主要有以下几种：首先，通过加入助溶剂提高两相互溶性。例如CN 101293813A中公开了一种生产环氧丙烷的方法，采用乳化剂将碳四和水形成水包油乳化液然后进行烯烃水合反应，能将异丁烯的转化率能提高到70％左右。过氧化氢和丙烯合成环氧丙烷工艺中也常采用甲醇作为溶剂用以提高两相的相互接触(CN102898405A、CN 102442979A、CN 106632148A)，但是此类非原料物质的加入可能会引起一系列副反应的发生，并且对后续的分离及产品纯度带来较大影响。另外，常规手段中对于液-液混合过程强化，工业上通常采用的方法有机械搅拌、设计曲折流道、液体的高速撞击等方式，其目的是产生流体湍动，以增加液体的混合效率。其中最常用的反应器形式是搅拌釜，它是利用搅拌器的机械搅拌作用实现原料的混合及反应。但由于搅拌釜设备的局限性，混合的时间尺度在几分钟甚至几个小时之间，常用于反应速率较慢的反应体系。如CN202527171A公开了一种用于气-液-液-固多相反应的反应装置，其反应器内部安装有导流筒，并且在导流筒内装有搅拌器，通过搅拌的方式实现原料的接触反应。常用的管路静态混合器则是采用曲折流道对流体进行强化混合，但其混合效果相对较差。

目前针对过氧化氢和丙烯合成环氧丙烷工艺采用的反应器主要有以下几种形式，如固定床反应器(EP 0659473，CN 1671678A)或列管式反应器，或采用搅拌的方法(CN101279957A)，或浆态床反应器(CN 101314596A)，或多种反应器形式的串/并联使用，如CN104311513A采用固定床管道反应器和浆态床反应釜组合的工艺，CN 106632148A则公开了一种鼓泡塔浆态床反应器和搅拌槽浆态床反应器组合进行环氧化反应的方法。上述不同方法的主要目的在于提高相间传质和反应取热。为解决化学反应过程中的放热问题以及过程放大问题。

从现有文献和专利的报道来看，过氧化氢和丙烯合成环氧丙烷工艺在实际应用过程中仍存在较多问题，因此需要开发新的丙烯环氧化工艺过程，尤其是革新反应器形式，从而简单、高效地解决过氧化氢和丙烯合成环氧丙烷工艺工艺过程中存在的过氧化氢转化不完全、过氧化氢有效利用率不高、产物环氧丙烷选择性低、反应强放热可能导致飞温等诸多问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种固体分子筛催化剂存在下，双氧水氧化丙烯生产环氧丙烷的方法。

本发明要解决的技术问题之二是提供一种生产环氧丙烷的反应系统。