[发明专利]一种生产环氧丙烷的方法和生产设备

说明书

本发明公开一种生产环氧丙烷的方法和生产设备。该方法为:在微反应器中，液态丙烯与双氧水，在离子液体催化剂的催化作用下，发生环氧化反应生成环氧丙烷。离子液体催化剂可以高效催化液态丙烯与双氧水发生环氧化反应。本发明提供的方法是一种连续的、液体催化剂催化、液相直接接触丙烯双氧水进行环氧化反应及再生的工艺，不仅可以保持催化剂的活性和较好的选择性，而且催化剂寿命也得到有效延长。本发明提供的方法是在微反应器中进行，反应时间短，取热快速，安全。工艺系统能耗低，有利于连续操作，也可以实现工艺的快速放大及工业化应用。

技术领域

本发明涉及环氧丙烷制备技术领域，具体而言，涉及一种生产环氧丙烷的方法和生产设备。

背景技术

环氧丙烷(Proylene Oxide,PO)，在常温常压下为无色透明低沸易燃液体，具有类似醚类气味。凝固点-112.13℃，沸点34.24℃，密度0.8309/cm³(20℃)，折射率(nD)1.3664，粘度(25℃)0.28mPa·s。与水部分混溶，20℃时水中溶解度40.5％(质量)；水在环氧丙烷中的溶解度12.8％(质量)，与乙醇、乙醚混溶，并与二氯甲烷、戊烷、戊烯、环戊烷、环戊烯等形成二元共沸物。

当前PO在工业上的生产方法主要有氯醇法和共氧化法(Halcon法)，约占PO全球产量的90％以上。氯醇法存在的问题是生产中会消耗特别多的氯气，设备也会被严重腐蚀，同时排放的大量含有氯化钙及有机氯化物的工业废水也会对环境造成很严重的污染。而间接氧化法虽然解决了氯醇法环境污染的难题，但不足是其投资大，流程长，联产物比较多，而且要保证好原料供应和产品的销售。随着环氧丙烷需求量的增大，改进现有生产工艺己成为人们关注的重要研究课题。近十年来许多企业对直接氧化法进行了探索，直接氧化法即空气或氧气直接氧化丙烯生产环氧丙烷的方法，但遗憾的是丙烯转化率小于20％，环氧丙烷的选择性也只有40-60％,，这种结果很大程度上降低了该法工业化发展的可能。

H₂O₂直接氧化法是以钛硅分子筛TS-1为催化剂，以甲醇为溶剂，在适当的反应条件下，丙烯和过氧化氢在液相体系中进入催化剂床层发生氧化反应，生产环氧丙烷和水，该方法主要包括环氧化、环氧丙烷分离、环氧丙烷精制、溶剂分离、丙烯循环等几个单元。该工艺流程相对简单，无副产品生成，减少了产品后续处理设备和设施，整个生产过程基本没有污染，属于新型的环保生产工艺，废水排放量能够降低70％～80％，能耗也减少35％，所以该方法的发展前景被大家普遍看好。但存在着目的产物选择性较低、使用大量甲醇溶剂、反应过程能耗大，催化剂稳定性差，寿命短而且价格高的问题。如何高效制备环氧丙烷是目前亟待解决的问题。

鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生产环氧丙烷的方法和生产设备。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种生产环氧丙烷的方法，包括：在微反应器中，液态丙烯与双氧水，在离子液体催化剂的催化作用下，发生环氧化反应生成环氧丙烷。

本发明实施例提出一种生产环氧丙烷的方法，该方法对现有的直接氧化法进行改善，使用离子液体作为催化剂(不用固体催化剂)，催化液态丙烯与双氧水发生环氧化反应生成环氧丙烷。采用离子液体催化剂可以高效催化该环氧化反应，而且离子液体催化剂具有高的沸点，故可以连续、高效、高选择性地生产环氧丙烷并实现与产物的分离。提高丙烯转化率和环氧丙烷产物浓度，即环氧丙烷选择性。

第二方面，本发明实施例提供一种生产环氧丙烷的生产设备，包括：微反应器。

本发明实施例提供的丙烯与双氧水的环氧化反应方法，在微反应器中进行，反应快速，反应时间大大缩短，反应温度变化幅度很小，在1-3℃之内，且提高了设备的安全性和反应的选择性，减少了副反应的发生，整个反应过程连续化生产，无废物产生，节能环保。