[发明专利]用于制备环氧丙烷的方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及一种用于通过使丙烯与过氧化合物在催化剂如钛硅沸石-1(TS-1)催化剂的存在下并且在混合溶剂体系的存在下反应而制备环氧丙烷的方法。

发明背景和现有技术

在环氧丙烷的制备中，现有技术中的通常方法包括使丙烯与过氧化氢反应以制备环氧丙烷。该方法通常在一级或多级中进行。例如，全部通过援引加入本文的美国专利号6,479,680；6,849,162；6,867,312；6,881,853；6,884,898；6,960,671；7,173,143；7,332,634；7,378,536；和7,449,590公开了一种用于在催化剂如钛硅沸石-1(TS-1)催化剂的存在下，并且在溶剂如甲醇的存在下，使用过氧化氢制备环氧丙烷的方法。

使用以上现有技术方法的环氧丙烷制备带有的问题在于：催化剂的活性随时间的经过而下降。典型地，在现有技术的工艺条件下使用的TS-1催化剂在大约数小时内去活化，并且只有通过煅烧才能获得完全再生。

现有技术环氧丙烷制备方法带有的另一个问题涉及甲醇作为用于该方法的溶剂的使用。虽然为了获得高活性，甲醇是过氧化合物反应的必要组分，但是通常在大量过量下使用甲醇。例如，Clerici等，“低级烯烃用过氧化氢和钛硅沸石的环氧化(Epoxidation of Lower Olefins withHydrogen Peroxide and Titanium Silicalite)”，催化杂志(Journal of Catalysis)，1993，140，71-83公开了一种作为TS-1/H₂O₂环氧化方法的代表的方法，其中在一个实施例中所使用的甲醇水平为大约97％。过量甲醇的使用使得反应过程中单一相的形成，但是受到由甲醇和水与环氧丙烷反应形成的副产物的困扰，所述副产物可由甲醇在有机相中增溶。在工业规模上，大量甲醇的使用还导致对用于环氧丙烷制备设备的巨大的塔的需求，以及对于制备的产物的提纯的高能耗的需求。

在增加催化剂的选择性的尝试中，其他现有技术方法包括加入至反应混合物的另外的选择性增强化合物的添加。例如，美国专利号7,323,578公开了可以使用用于通过烯烃与过氧化合物反应制备环氧烷(oxirane)的连续和间歇方法两者，并且所述反应的液相含有水、一种以上有机溶剂、催化剂和一种以上增加用于环氧化反应的催化剂的选择性的化合物。用于增加选择性的化合物选自无机或有机碱、盐以及它们的共轭酸或碱、盐，或者以上各项中任何几项的混合物。然而，美国专利号7,323,578仅教导了产生单一液相的工艺条件；并且为了提高对环氧烷的选择性并且用于延长催化剂的寿命，需要加入另外的组分。

Pandey等，“由钛硅沸石(TS-1)分子筛和过氧化氢催化的表氯醇的生态友好的合成(Eco-friendly Synthesis of Epichlorohydrin Catalyzed byTitanium Silicalite(TS-1)Molecular Sieve and Hydrogen Peroxide)”，催化剂通讯(Catalysis Communications)，2007，8，379-382描述了用于用TS-1/H₂O₂使用甲醇与乙腈的溶剂混合物制备氧化物的反应条件。然而，在以上公布中公开的方法中，所使用的总溶剂量产生单相反应条件。

Zhang等，“有机溶剂添加对由TS-1催化的丙烯的环氧化的影响(Effects of Organic Solvent Addition on the Epoxidation of Propene Catalyzedby TS-1)”，反应动力学和催化通讯(Reaction Kinetics and Catalysis Letters)，2007，92(1)，49-54，讨论了具有甲醇的溶剂混合物用于丙烯的环氧化的使用。Zhang等公开了在Zhang等的体系中将～24％的甲醇替换为其他溶剂如CCl₄、甲苯或1，2-二氯乙烷产生提高的选择性和如通过热解重量和孔体积分析测得的，催化剂孔的较少堵塞。甲醇与构成60％的全部甲醇组成的1，2-二氯乙烷的混合物抑制了H₂O₂的分解，并且抑制了环氧丙烷至丙二醇和丙二醇单甲醚的反应，同时与仅有甲醇比较，保持了H₂O₂转化率。虽然Zhang等描述了使用溶剂的混合物增加反应的选择性，所使用的总溶剂量产生单相反应条件。