[发明专利]一种合成环氧丁烷的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种合成环氧丁烷的方法，特别是涉及一种由混合C4烃一步合成环氧丁烷的方法。

二、背景技术

环氧丁烷(BO)，又叫做氧化丁烯，是一种有机合成原料，可以用来制造有机合成中间体以及高分子聚合物，例如可以生产丁二醇、丁醇胺等。环氧丁烷水解可制丁二醇(CH₃-CH₂-CHOH-CH₂OH)，它是生产聚合增塑剂的原料。

环氧丁烷还可以取代丙酮做硝基漆的稀释剂，具有良好的性能，也可用作含氯化合物的抗氧剂、生产氯乙烯树脂的抗腐蚀剂、表面活性剂、汽油添加剂等。环氧丁烷也是1，1，1-三氯乙烷(CH₃-CCl₃)和其它氯化溶剂的稳定剂。

工业上环氧丁烷的主要生产方法至今仍采用氯醇法工艺，即首先用次氯酸使丁烯氯醇化，然后环氧化。但是，用氯醇法合成环氧丁烷时，需要消耗大量的Cl₂，设备腐蚀严重，并且生产中产生含CaCl₂和有机氯化物的废水、废渣，对环境造成了极大污染。另外，生产装置要求建在有氯气资源和排污条件的地方，对生产地点要求比较严格。

由于污染问题，氯醇法必定将逐渐淘汰。近年来，丁烯在催化剂的作用下直接环氧化生成环氧丁烷的方法正在引起人们的关注。相比之下，丁烯直接环氧化法省去了氯醇化这道工序，因而简化了生产流程，特别是大大减少了环境污染。本申请人提出的申请号为200710034925.8的发明专利中，是由丁烯一步合成环氧丁烷，整个过程简单、无污染，环氧丁烷的选择性高，但原料丁烯的价格较贵，且丁烯的纯度要求高，因而该方法的生产成本较高。

我国炼厂C4丰富而价廉，但其并没有得到充分利用，一般是作为液化气烧掉，造成资源的浪费。目前我国每年生产C4200多万吨，而且随着石油化工的发展，C4资源还将不断扩大，C4资源的深加工成为一个急待解决的问题。炼厂的C4是宝贵的精细化工原料，开发利用C4对提高企业经济效益、提高企业竞争力具有十分重要的意义。

三、发明内容

本发明的目的是提出一种过程简单、产品选择性高、催化剂的使用寿命长，能保持较高的反应活性与选择性，原材料丰富且成本低廉的，由含有C4烯烃的混合C4烃一步合成环氧丁烷的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种合成环氧丁烷的方法，其特征在于：摩尔比(1～15)∶(0.5～10)∶1的低碳醇、含有C4烯烃的混合C4烃、双氧水在装有催化剂的反应器内，混合C4烃和双氧水发生环氧化反应得到环氧丁烷，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8 5.5％，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。

本发明采用的含有C4烯烃的混合C4烃，可以是来自炼厂的混合C4烃、烷基化反应后的混合C4烃、用于生产聚丁烯和聚异丁烯后的混合C4烃、用于生产甲基叔丁基醚后的混合C4烃、用于生产烷基酚后的混合C4烃、用于生产仲丁醇后的混合C4烃等。

所述反应中加入表面活性剂，其添加量为0～1％。混合C4烃环氧化属于气、固、液三相反应，由于混合C4烃在双氧水中的水中溶解度较小，故混合C4烃参与反应能力较差，同时生成的环氧丁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，混合C4烃和双氧水中的水形成了乳化液，混合C4烃在体系中的溶解度增大，混合C4烃有效利用率增大，因而反应速度加快，同时，生成的环氧丁烷与乳化液相溶性增大，加快了环氧丁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。