[发明专利]一种低丙烯使用量的均相体系制备环氧丙烷的方法

说明书

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种低丙烯使用量的均相体系制备环氧丙烷的方法，更具体地，涉及一种使用第一质子性溶剂和第二非质子性溶剂作为混合溶剂合成环氧丙烷的方法。第一质子性溶剂与催化剂、双氧水形成活性中心，第二非质子性溶剂可与第一质子性溶剂混溶并增加丙烯在混合溶剂中的溶解度，使反应在均相条件下进行，丙烯可以与双氧水充分接触，提高丙烯、双氧水的利用率，降低丙烯使用量和双氧水分解率。同时第二非质子性溶剂对环氧化反应过程中形成的醚类加合物具有很好的溶解性，可减少催化剂孔道堵塞造成的催化剂失活，有效延长了催化剂稳定运行时间。此外，引入第二非质子性溶剂，降低了体系中第一质子性溶剂比例，可减少环氧丙烷与第一质子性溶剂进一步反应生成的醚类副产物，提高了环氧丙烷的收率和选择性。本发明具有工艺路线简单，丙烯使用量低，催化剂不易失活、环氧丙烷收率和选择性高等特点。

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种低丙烯使用量的均相体系制备环氧丙烷的方法，更具体地，涉及一种使用第一质子性溶剂和第二非质子性溶剂作为混合溶剂合成环氧丙烷的方法。第一质子性溶剂与催化剂、双氧水形成活性中心，第二非质子性溶剂可与第一质子性溶剂混溶并增加丙烯在混合溶剂中的溶解度，使反应在均相条件下进行，丙烯可以与双氧水充分接触，提高丙烯、双氧水的利用率，降低丙烯使用量和双氧水分解率。同时第二非质子性溶剂对环氧化反应过程中形成的醚类加合物具有很好的溶解性，可减少催化剂孔道堵塞造成的催化剂失活，有效延长了催化剂稳定运行时间。此外，引入第二非质子性溶剂，降低了体系中第一质子性溶剂比例，可减少环氧丙烷与第一质子性溶剂进一步反应生成的醚类副产物，提高了环氧丙烷的收率和选择性。本发明具有工艺路线简单，丙烯使用量低，催化剂不易失活、环氧丙烷收率和选择性高等特点。

背景技术

环氧丙烷(propylene oxide，PO)是重要的基础有机化工原料，是丙烯衍生物中产量仅次于聚丙烯的第二大有机化工产品，主要用于生产聚醚、丙二醇、异丙醇胺等化工产品，现有工业化生产方法主要包括氯醇法、共氧化法(Halcon法)和过氧化氢直接氧化法(HPPO法)。

其中，氯醇法存在对设备腐蚀性强、三废排放量大、原子利用率低等缺点，根据《产业结构调整指导目录(2011年本)》规定，氯醇法装置已被列入限制类项目，原则上已不再批准新建。而共氧化法生产工艺复杂，投资成本高，且联产物多，需要兼顾原料来源和联产物市场，制约因素较多。HPPO法具有原子利用率高、工艺清洁、环境友好等优点，符合绿色化学的发展要求，是生产环氧丙烷最具前景的方法。

HPPO法通常在温和条件下的钛硅分子筛、双氧水、甲醇、丙烯体系中发生环氧化反应生成环氧丙烷。在甲醇体系中，环氧丙烷会与甲醇进一步反应生成丙二醇甲醚，丙二醇甲醚在酸催化作用下，在钛硅分子筛孔道中形成一定量的低聚醚和多聚醚，堵塞分子筛孔道，造成催化剂失活。同时，在甲醇体系中，甲醇用量较少时，液态丙烯无法全部溶解在甲醇溶液中，反应往往在非均相条件下进行，导致双氧水转化率和利用率低，如果甲醇用量过多，甲醇循环量大，后处理能耗高。

专利US6608219公开了一种环氧丙烷合成方法，采用钛硅分子筛做催化剂，在双氧水：丙烯：甲醇摩尔比等于1：6：16条件下合成环氧丙烷，双氧水转化率96％，环氧丙烷选择性95％，环氧丙烷收率90％。该方法投入的丙烯和甲醇大大过量，会导致丙烯和甲醇使用量大，能耗高。

专利CN201010511514.5公开了一种环氧丙烷制备方法，使用甲醇做溶剂，通过两级串联反应器，双氧水转化率86％～98％，环氧丙烷选择性仅84％～95％，该方法环氧丙烷选择性不高，有较多醚类副产物生成，且两级串联反应，操作复杂，催化剂和能量消耗高。

专利CN201610344911.5公开了一种制备环氧丙烷的方法，通过加入高沸点非反应性助溶剂，如烷烃、卤代烷烃和芳香族化合物等，使环氧化反应生成的环氧丙烷分配至高亲和性的反应助溶剂中，避免环氧丙烷与钛硅分子筛继续接触生成醚类副产物，提高了环氧丙烷的选择性，但该方法仍在非均相条件下反应，双氧水与丙烯难以充分接触，易引起双氧水分解，发生安全隐患，同时丙烯使用量大、分离能耗高。