[发明专利]一种合成环氧丙烷的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种合成环氧丙烷的方法，特别是涉及一种以过氧化氢为氧化剂，钛硅分子筛催化丙烯环氧化反应合成环氧丙烷的方法。

二、背景技术

环氧丙烷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，主要用于生产聚醚、丙二醇、异丙醇胺、非聚醚多元醇等，进而生产不饱和聚酯树脂、聚氨酯、表面活性剂、阻燃剂等重要原料。

世界上环氧丙烷采用氯醇法和共氧化法生产。氯醇法合成环氧丙烷时，设备腐蚀严重，消耗大量的Cl₂，产生大量的废水、废渣，对环境造成了极大污染，随着环境保护要求的日益提高，该工业最终被淘汰；共氧化法流程长，投资大，生产受到副产物出路应用的制约。因此，现有环氧丙烷的生产方法制约了环氧丙烷的生产。

以过氧化氢为氧化剂，钛硅分子筛催化丙烯环氧化合成环氧丙烷，该过程具有条件温和，过程环境友好无污染等优点，符合绿色化学和原子经济发展理念的要求，是生产环氧丙烷的绿色新工艺。

US5675026采用在反应体系中加入中性或与酸反应的盐的方法，例如Na₂SO₄，NH₃，(NH₄)₂SO₄，Na₂HPO₄，NaH₂PO₄等，环氧丙烷的产率和选择性较高，但反应进行到60h时催化剂的活性开始下降，催化剂的寿命短，需要频繁的再生。

US6300506B1采用在反应体系中加入缓冲溶液来调节溶液pH到5.5～8.0，环氧丙烷的产率和选择性较高，然而催化剂进行到30个小时，H₂O₂的转化率从90％迅速下降到75％，催化剂的寿命短。

因此以过氧化氢为氧化剂，钛硅分子筛催化丙烯环氧化反应合成环氧丙烷工艺存在的主要问题是催化剂的使用寿命短。

三、发明内容

本发明的目的是提出一种催化剂的使用寿命长，并且能保持较高的反应活性与选择性的合成环氧丙烷的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种合成环氧丙烷的方法，其特征在于：摩尔比(1～15)∶(0.5～5)∶1的低碳醇、丙烯、双氧水在装有催化剂的反应器内，丙烯和双氧水发生环氧化反应得到环氧丙烷，所述的反应条件是反应温度30℃～90℃，反应压力0.5～4.5Mpa，溶液pH5.0～8.0，液体空速0.1～7h^-1，其中溶液pH和反应温度在整个反应过程中随时根据双氧水转化率来调节，双氧水转化率一降低到88.5％，就提高溶液pH和反应温度。

所述低碳醇作为反应溶剂存在，分子式是C_nH_2n+1OH，式中n≥1，优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种。

所述反应中加入表面活性剂，其添加量为0～1％。丙烯环氧化属于气、固、液三相反应，由于丙烯在双氧水中的水中溶解度较小，故丙烯参与反应能力较差，同时生成的环氧丙烷在双氧水中的水中溶解度较小，延长了在催化剂表面的停留时间，加剧副反应的进行，导致反应选择性变差，催化剂寿命短。在反应体系中加入表面活性剂，丙烯和双氧水中的水形成了乳化液，丙烯在体系中的溶解度增大，丙烯有效利用率增大，因而反应速度加快，同时，生成的环氧丙烷与乳化液相溶性增大，加快了环氧丙烷在催化剂表面的扩散速度，缩短了在催化剂表面的停留时间，减缓了副反应的进行，反应选择性变好，催化剂寿命变长。

本发明中采用的表面活性剂为市售产品，可以是水溶解性的，例如吐温(Tween)系列、尼纳乐(Ninol)，也可以是油溶性的，例如司盘(Span)系列、TX-10、OP-10，或者是两者的互配。

所述催化剂是钛硅分子筛粉末或成型的钛硅分子筛。其中钛硅分子筛是改性钛硅分子筛或是没有改性的钛硅分子筛，或它们的混合物。

所述反应器是固定床反应器或淤浆床反应器。