[发明专利]一种制备环氧丙烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备环氧丙烷的方法。

背景技术

环氧丙烷（PO）是重要的基础有机化工原料。主要用于生产聚氨酯、不饱和树脂及表面活性剂等。环氧丙烷也是精细化工产品的重要原料，其下游衍生产品近百种，广泛应用于汽车、建筑、食品医药及化妆品等众多行业。

目前工业上环氧丙烷的生产方法，主要有氯醇法和共氧化法（Halcon法），这两种方法的生产能力占全世界PO生产能力的95%以上。氯醇法严重污染环境，设备腐蚀厉害，将逐渐被淘汰。共氧化法克服了氯醇法的缺点，但流程长，投资大，同时由于产生大量联产物，受联产品市场制约严重。

鉴于工业上PO生产工艺存在的弊端，多年来人们一直致力于研究流程简单、副产物少和无污染的PO绿色清洁生产工艺。其中以绿色氧源过氧化氢的丙烯直接氧化法成为研究热点，目前报道的以过氧化氢为氧源的丙烯环氧化催化剂中，杂多酸盐催化剂是一类较具工业前景的催化剂。

文献：Xi Z W，Zhou N,Sun Y，Li K L.Reaction-ControlledPhase-Transfer Catalysis for Propylene Epoxidation to PropyleneOxide[J].Science,2001,292:1139开创性地提出了将具有反应控制相转移特性的磷钨杂多酸季铵盐催化剂催化丙烯环氧化反应和蒽醌法制双氧水工艺相耦合。由于受蒽醌法工艺的限制，该方法环氧丙烷的体系浓度较低，后续分离能耗较高。

文献：Gao S,Li M,Lv Y，Zhou N,Xi Z W.Epoxidation ofPropylene with Aqueous Hydrogen Peroxide on a Reaction-ControlledPhase-Transfer Catalyst[J].Organic Process Research &Development,2004,8:131公开了以双氧水溶液为氧源，具有反应控制相转移特性的磷钨杂多酸季铵盐为催化剂的丙烯环氧化反应，并发现体系水含量的增加对环氧化反应不利。

文献：CN101045716B、CN101205219B和CN100532371C均是以具有反应控制相转移特性的磷钨杂多酸季铵盐为催化剂，双氧水溶液为氧源的丙烯环氧化反应来制备环氧丙烷，分别考察了以使用高浓度双氧水、使用不同溶剂和加入碱性助剂的方式来克服水相存在对环氧化反应带来的不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种以双氧水为氧源制备环氧丙烷的方法，首先对含有双氧水、磷钨杂多酸季铵盐催化剂和添加剂的溶剂体系进行蒸水预处理，然后充入丙烯进行环氧化反应，反应结束后对混合物进行分离。此方法克服了大量水存在对环氧化反应带来的不利之处，提高了体系浓度，并且使得催化剂和溶剂更易于回收套用，大大简化了工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种环氧化丙烯的方法，其包括

(1)在温度为20~60℃和压力为0.002~0.1MPa的条件下，将浓度为30~70%的双氧水、溶剂a、溶剂b、磷钨杂多酸季铵盐催化剂和添加剂混合，进行共沸带水处理，得到均一的液相反应液c。

(2)在温度为50~80℃和压力为0.4~3.0MPa的条件下，将丙烯和含有过氧化氢的反应液混合，进行环氧化反应。反应后得到混合物d。

(3)在温度为20~80℃和压力为0.002~0.1MPa的条件下，通过蒸馏从混合物d中分离出丙烯、环氧丙烷、部分溶剂a和部分水，至少部分丙烯再循环至步骤(2)，剩下的混合物e再循环至步骤(1)。

此过程中部分溶剂a、溶剂b、磷钨杂多酸季铵盐催化剂和添加剂总存在于反应体系中。

磷钨杂多酸季铵盐催化剂在反应液c中是溶解状态；在混合物d中可以是溶解状态，也可以是沉淀状态；在混合物e中可以是溶解状态，也可以是沉淀状态。

催化剂分子组成Q_mH_nPM_xO_y，Q为季铵盐阳离子，季铵盐为四丁基铵盐、十二烷基三甲基胺盐、十六烷基三甲基胺盐、十八烷基三甲基胺盐或双十八烷基二甲基胺盐中的至少一种，金属M为W和/或Mo，1≤m≤7，1≤x≤12，0≤n≤4，10≤y≤40。