[发明专利]在微通道反应器内制备环氧丙烷的方法

说明书

本发明涉及一种在微通道反应器内制备环氧丙烷的方法，主要解决现有技术中存在燃爆危险、转化率和选择性低的问题。本发明通过采用一种在微通道反应器内制备环氧丙烷的方法，丙烯在微通道反应器内，在气相与氢、氧原位化合产生的过氧化氢接触，在催化剂的作用下直接生成环氧丙烷；以及丙烯与氧气在催化剂的作用下直接生成环氧丙烷，环氧丙烷以液相形式被收集在微通道的下游，未反应掉的气体循环进入微通道反应器入口或稀释后排空；所述微通道反应器包括至少一个微通道，每个微通道截面尺寸为1微米～1厘米，微通道在不同长度处截面尺寸相同或不同，催化剂位于微通道轴向长度处的至少一部分中的技术方案较好地解决了上述问题，可用于制备环氧丙烷中。

技术领域

本发明涉及一种在微通道反应器内制备环氧丙烷的方法。

背景技术

环氧丙烷是除聚丙乙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，为重要的基本有机化工原料，目前全世界年产量在七百万吨以上。环氧丙烷主要用于生产聚醚多元醇和丙二醇，聚醚多元醇是重要原料聚氨酯的前驱物，丙二醇为生产化妆品、润滑油添加剂、不饱和聚酯树脂建筑材料等的原料。

目前环氧丙烷的合成工艺有：氯醇法、共氧化法、异丙苯氧化法和过氧化氢直接氧化法(HPPO方法)和氧气直接氧化法。其中前四者已经实现工业化生产，而以氧气为氧化剂的直接氧化法也在研发之中(朱留琴环氧丙烷的生产技术及市场分析,精细石油化工进展2012,13,5.)。

在几种工艺当中，氯醇法历史最为悠久，占目前40％左右的产量，代表工艺为DowChemicals管式反应器技术、日本旭硝子公司的管塔型反应器技术以及三井东压公司和昭和电工公司的塔式反应器技术。其优点是工艺成熟、操作负荷弹性大、对原料要求低、建设投资少；而缺点是消耗大量高能耗的原料、设备腐蚀较严重、生产废弃物多、环境污染大。

共氧化法是通过有级过氧化氢和丙烯反应生成环氧丙烷和有机醇，主要包含Lyondell和Texaco的异丁烷共氧化工艺以及Lyondell和Shell的乙苯共氧化工艺。共氧化法克服了氯醇法污染大、污水多的缺点，产品成本低、环境污染较小；缺点是工艺流程长，原料品种多，丙烯纯度要求高，设备造价高，联产产品需要寻求市场。

异丙苯氧化法由日本Sumitomo公司开发，采用过氧化氢异丙苯(CHP)为氧化剂。此方法无设备腐蚀，无联产产品因而不需辅助加工设备，装置投资少；其缺点是生产过程中产生大量α-甲基苯乙烯，需要循环回收装置。

相比以上方法，HPPO法只需要过氧化氢作为原料，生产过程中除水外不产生其它副产品，投资和成本、废物排放、能够都大大降低。但选用该工艺必须首先解决过氧化氢的供应问题，而目前过氧化氢的制备仍以污染较大、能耗较高的蒽醌法为主。

如果不使用分开的过氧化氢制备步骤，而是令氢气、氧气混合后产生过氧化氢，再与丙烯原位反应生成环氧丙烷，那么整个工艺就可以在一台反应器内完成，也克服了污染、能耗等问题，是一种真正绿色环保的制备工艺。但由于氢气和丙烯在氧气中的爆炸极限都非常宽，反应的燃爆危险性非常高。目前Lyondell公司正在开发此项直接氧化技术，还未有工业化报道。

此外，直接用氧气分子氧化丙烯也是一种理论上绿色、环保、低成本的制备工艺，但同样受到反应安全性限制，以及目前催化剂催化能力的制约，此方向的研究还只停留在实验室研究规模。