碱性条件下进行丙烯直接环氧化制备环氧丙烷的方法技术

本发明专利技术涉及环氧丙烷制备领域，具体涉及碱性条件下进行丙烯直接环氧化制备环氧丙烷的方法。该方法包括：该方法包括：在丙烯环氧化反应条件以及碱性物质的存在下，将反应原料气和稀释气的混合气体与催化剂进行接触反应，以得到环氧丙烷；其中，所述反应原料气包括丙烯、氧气和氢气，所述稀释气为丙烯。使用本发明专利技术的方法进行环氧丙烷的制备，能够有效降低稀释气的用量，从而相对提高了反应气浓度和原料利用率，进一步提高了反应选择性和转化率。进一步提高了反应选择性和转化率。进一步提高了反应选择性和转化率。

【技术实现步骤摘要】
碱性条件下进行丙烯直接环氧化制备环氧丙烷的方法


[0001]本专利技术涉及环氧丙烷制备领域，具体涉及一种碱性条件下进行丙烯直接环氧化制备环氧丙烷的方法。

技术介绍

[0002]环氧丙烷，又名氧化丙烯、甲基环氧乙烷，是非常重要的有机化合物原料，是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。环氧丙烷为无色醚味液体，低沸点、易燃。有手性，工业品一般为两种对映体的外消旋混合物。与水部分混溶，与乙醇、乙醚混溶。与戊烷、戊烯、环戊烷、环戊烯、二氯甲烷形成二元共沸混合物。
[0003]环氧丙烷主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇和各类非离子表面活性剂等，其中聚醚多元醇是生产聚氨酯泡沫、保温材料、弹性体、胶粘剂和涂料等的重要原料，各类非离子型表面活性剂在石油、化工、农药、纺织、日化等行业得到广泛应用。同时，环氧丙烷也是重要的基础化工原料。
[0004]1860年法国B.奥舍尔首次在实验室合成了环氧丙烷，1931年美国联合碳化物公司建成世界上第1座氯醇法生产环氧丙烷的工厂，20世纪60年代西班牙和美国开发了间接氧化法。目前这两种方法均有生产，各占50％，但后者有后来居上的趋势。
[0005]随后，研究人员又开发了氧气直接氧化法，即，在催化剂和稀释气N2的存在下，将丙烯、氢气和氧气转化为环氧丙烷的直接氧化法，同时开展了贵金属负载的双功能催化剂的研究。上述反应过程简单经济、绿色环保，相比已有工艺流程存在巨大优势，但通常情况下，为了安全，会选择掺杂例如，70-95体积％的惰性稀释气来避免体系的爆炸。但稀释气的大量使用会导致反应气浓度降低，原料利用率差，反应选择性和丙烯转化率下降。因此，急于寻求一种能够有效降低稀释气用量的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的稀释气用量高，从而影响反应的选择性和转化率的缺陷，提供一种碱性条件下进行丙烯直接环氧化制备环氧丙烷的方法。使用本专利技术的方法进行环氧丙烷的制备，能够有效降低稀释气的用量，从而相对提高了反应气浓度和原料利用率，进一步提高了反应选择性和丙烯转化率。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种丙烯环氧化制备环氧丙烷的方法，该方法包括：在丙烯环氧化反应条件以及碱性物质的存在下，将反应原料气和稀释气的混合气体与催化剂进行接触反应，以得到环氧丙烷；其中，所述反应原料气包括丙烯、氧气和氢气，所述稀释气为丙烯。
[0008]优选的，所述碱性物质的掺杂量为1-10000ppm。
[0009]优选的，所述催化剂与惰性填充物以分层堆积的方式填充于反应器中。
[0010]优选的，所述丙烯环氧化反应的空速为500-30000ml g
cat-1
h-1
。
[0011]优选的，以0.1-10℃min-1
的速率将反应体系的温度升温至丙烯环氧化反应所需温
度。
[0012]优选地，该方法还包括对所述混合气体进行预混合和/或预热。
[0013]通过上述技术方案，本专利技术可取得如下的有益效果：
[0014]1.反应体系在碱性条件且以丙烯作为稀释气的条件下，有效降低了稀释气的用量(例如，管式反应器中采用本专利技术的方案可降低至57.5体积％以下)；丙烯既作为稀释气又作为反应气，进一步提高了反应气的浓度，促进目标反应的正向进行，提高了其他两种原料气(H2、O2)的利用率，并且没有引入多余杂质气体，保证了反应效率，降低了产物分离的难度，有效降低了能耗。
[0015]2.反应体系在碱性条件且以丙烯作为稀释气的条件下，改善了催化剂活性中心，改变了原有反应路径，抑制了副反应的发生，显著提高环氧丙烷选择性、丙烯转化率、空时产率，氢气利用率，延长了催化剂的使用寿命(例如，在管式反应器中，可由常规的100小时延长至至少750小时)。
[0016]3.爆轰管燃爆实验显示，相比于N2作为稀释气或者不控制碱性环境且单独以丙烯作为稀释气，本专利技术方法体系可容忍极限氧含量更高，原料气比例可操作范围更广，因而可以更加安全而无燃爆风险，进一步实现了反应流程的本质安全化。
附图说明
[0017]图1是本专利技术提供的催化剂的填充方式。
具体实施方式
[0018]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0019]本专利技术提供了一种丙烯环氧化制备环氧丙烷的方法，该方法包括：该方法包括：在丙烯环氧化反应条件以及碱性物质的存在下，将反应原料气和稀释气的混合气体与催化剂进行接触反应，以得到环氧丙烷；其中，所述反应原料气包括丙烯、氧气和氢气，所述稀释气为丙烯。
[0020]根据本专利技术，所述碱性物质可以为碱性气体，也可以为在丙烯环氧化反应条件下以气态形式存在的碱性物质。
[0021]根据本专利技术，所述碱性物质的种类不受特别的限制，只要能够为丙烯环氧化反应提供碱性条件即可。优选的，所述碱性物质为带有孤电子对的化合物和/或能够接受质子的物质。
[0022]所述带有孤电子对的化合物的实例可以包括氨、吡啶类、肼、氰、胺、醇、醚和硫醇中的至少一种。
[0023]所述能够接受质子的物质的实例可以包括Cl-、[Al(H2O)5OH]2+
、Ac-、HPO
42-、PO
43-中的至少一种。
[0024]根据本专利技术一种优选的实施方式，所述碱性物质为氨。
[0025]根据本专利技术，所述碱性物质通入到反应体系中的形式不受特别的限制，可以通过
如下任意一种方式通入至反应体系中：
[0026](1)不改变气路，在反应原料气配置过程中，添加一定量的碱性物质。如在H2中掺入碱性气体，配制H2和碱性气体混合气，通过H2气路进入反应体系，不改变原有反应装置的管路布局。
[0027](2)新增一路气体管线，接入反应体系中，与原有的反应原料气在混合器中充分混合后进入反应器。
[0028](3)在反应原料气或稀释气路上进行改造，使反应原料气或稀释气通过碱性介质环境，碱性物质随着反应原料气或稀释气进入反应器。
[0029]根据本专利技术，所述碱性物质的加入量可以在较宽的范围内改变，优选的，在所述反应原料气和稀释气的混合气体中，所述碱性物质的掺杂量为1-10000ppm，例如，可以为1ppm、10ppm、20ppm、30ppm、40ppm、50ppm、60ppm、70ppm、80ppm、90ppm、100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm、4000ppm、5000ppm、6000ppm、7000ppm、8000ppm、9000ppm、10000ppm；优选10-10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烯环氧化制备环氧丙烷的方法，其特征在于，该方法包括：在丙烯环氧化反应条件以及碱性物质的存在下，将反应原料气和稀释气的混合气体与催化剂进行接触反应，以得到环氧丙烷；其中，所述反应原料气包括丙烯、氧气和氢气，所述稀释气为丙烯。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碱性物质为碱性气体或反应条件下为气态存在的碱性物质。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述碱性物质为带有孤电子对的化合物和/或能够接受质子的物质。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述带有孤电子对的化合物选自氨、吡啶类、肼、氰、胺、醇、醚和硫醇中的至少一种；和/或所述能够接受质子的物质选自Cl-、[Al(H2O)5OH]
2+
、Ac-、HPO
42-、PO
43-中的至少一种。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，相对于所述混合气体，所述碱性物质的掺杂量为1-10000ppm，优选10-1000ppm。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述碱性物质可以通过如下任意一种方式引入至反应体系中：(1)在反应原料气混合过程中，加入所述碱性物质；(2)在反应原料气混合后，向所述反应原料气加入所述碱性物质；(3)使反应原料气或稀释气通过碱性物质的环境，使得所述碱性物质随着反应原料气或稀释气进入反应体系。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在所述混合气体中，氧气的比例大于16体积％，更优选大于22体积％，进一步优选大于25体积％。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，在所述混合气体中，所述稀释气的比例小于57.5体积％；更优选小于40体积％，进一步优选小于33.5体积％。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述环氧化反应在微通道反应器或管式反应器中进行。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述催化剂为负载型金属催化剂，其中，所述金属选自金、银、铜、钌、钯、铂、铑、钴、镍、钨、铋、钼及...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵辰阳，朱红伟，王林，孙冰，冯俊杰，王世强，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：