[发明专利]用浓缩的环氧乙烷溶液进行的环氧化方法

说明书

从含水洗涤溶液中回收环氧乙烷的改进方法，其中环氧乙烷被回收到高度富含环氧乙烷的蒸气流中。

相关申请的交叉引用

本发明要求2018年4月30日提交的美国临时专利申请No.62/664,474的权益，其全部内容和公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及将乙烯氧化成环氧乙烷的方法。

背景技术

环氧乙烷尽管以微量存在于天然环境中，但首先在1859年由法国化学家Charles-Adolphe Wurtz在实验室环境中使用所谓的“氯代醇”方法合成。然而，在Wurtz时代，环氧乙烷作为工业化学品的用途尚未完全理解；因此，使用氯代醇方法的环氧乙烷的工业生产直到第一次世界大战前夕才开始，至少部分原因是由于对作为在快速增长的汽车市场使用的防冻剂的乙二醇(其中环氧乙烷是中间体)的需求的快速增加。即便如此，氯代醇方法生产的环氧乙烷数量相对较少，而且非常不经济。

氯代醇方法最终被另一种方法所取代，另一种方法即乙烯与氧的直接催化氧化，这是环氧乙烷合成的第二次突破的结果，于1931年由另一位法国化学家Thèodore Lefort发现。Lefort使用具有气相进料的固体银催化剂，该气相进料包括乙烯，并利用空气作为氧源。

自直接氧化方法发展以来的八十年中，环氧乙烷的生产如此显著增加，以致如今它已成为化学工业中产量最大的产品之一，据估计，其占由非均相氧化产生的有机化学品总值的一半。2000年的全球产量约为250亿吨。环氧乙烷是如此广泛生产的化学产品的原因之一是其惊人的多功能性-它是无数衍生物的起点，所述衍生物包括乙二醇乙氧基化物、乙醇胺、多元醇和乙二醇醚，它们各自成为众多高价产品的原料。高价产品如织物、可塑塑料、表面活性剂、洗涤剂、溶剂和许多其他产品。

然而，大多数常规的环氧乙烷方法不允许其操作者充分利用这种多功能性。在常规的环氧乙烷方法中，环氧乙烷与惰性物质、未反应的以及副产物气体存在于来自洗涤塔的液体塔底物中，因此从洗涤塔中取出的液体塔底物流经历大量的进一步处理以将环氧乙烷从这些其他组分中分离出来。在这些方法步骤结束时，最常见的是，未反应的和惰性气体再循环到环氧乙烷反应器，副产物和其他气体组分排放到大气中(如果当地许可法规允许的话)，并且环氧乙烷以高度稀释的形式水溶液(通常包含约10％至15％的环氧乙烷)存在，其可以进一步加工成乙二醇，并且对于可能的进一步反应或事件已经变得相当惰性，因此适合于长期储存或甚至运输。

虽然这种常规系统具有许多优点，并且因此它已经形成了世界上获得最广泛许可的环氧乙烷方法的支柱，但是它具有能量密集且通用性低于所需的缺点。虽然这种高度稀释的环氧乙烷溶液对于制备乙二醇是理想的(因为水解反应通常在高比例的水比环氧乙烷下进行，以减少高级的乙二醇的产生)，但在下游用于生产环氧乙烷衍生物之前，它必须集中在连续的蒸发器序列中，这些蒸发器序列不仅是高资本成本的物品，而且还需要相当大的能量来操作。

已经设计和优化了常规方法，主要用于生产乙二醇，并且考虑到每年生产的环氧乙烷超过70％被转化为乙二醇，可以理解为什么该方法配置已经形成世界上获得最广泛许可的环氧乙烷方法的支柱。但是，尽管这种高度稀释的环氧乙烷溶液对于制备乙二醇是理想的(因为水解反应通常在高比例的水比环氧乙烷下进行，以减少高级的乙二醇的产生)，但在下游用于生产环氧乙烷衍生物之前，它必须集中在连续的蒸发器序列中，这些蒸发器序列不仅是高资本成本的物品，而且还需要相当大的能量来操作。

因此，本技术领域需要在更浓缩的溶液中从含水洗涤溶液中回收环氧乙烷，然后可以将其转化为许多非常理想的环氧乙烷衍生物之一，而不需要前述的浓缩溶液。

发明内容