[发明专利]制备环氧乙烷的方法

说明书

一种制备环氧乙烷的方法，其包含提供一种含有乙烯、过氧化氢和溶剂的液体进料流；将液体进料流通入包含催化剂的环氧化区，所述催化剂包含含锌且具有骨架类型MWW的钛沸石；并在环氧化区中使液体进料流经受环氧化反应条件而获得包含环氧乙烷、水和溶剂的反应混合物；从环氧化区移出流出料流，所述流出料流包含环氧乙烷、水和溶剂。

本发明涉及一种制备环氧乙烷的液相法，其中在溶剂中，乙烯通过过氧化氢在含锌并且具有骨架类型MWW的钛沸石存在下环氧化。

在化学工业中，环氧乙烷(EO)是一种重要的中间体。其通常使用气相法通过将乙烯和氧反应制备。通常，由于每次通过反应器的乙烯低于20％的低转化率，并且需要使用镇流气体(通常为甲烷)以消除反应热，因而需要大型气体回路，这最终会导致例如用于压缩机等的巨大投资和高能耗成本。此外，通常约15％的乙烯会以CO₂的形式损耗掉。

X.Lu等人公开了在液相法中使用过氧化氢作为环氧化剂合成环氧乙烷的方法。作为催化活性材料，描述了钛硅酸盐，即Ti-MWW、TS-1、Ti-MOR和Ti-β。体系Ti-MWW/过氧化氢/乙腈被确定为最佳反应体系。在该文章中，环氧化反应在间歇式反应器(高压釜反应器)中进行了仅1.5小时的非常有限的反应时间。通常，该实验对工业规模的方法仅提供非常有限的意义，工业规模的方法通常旨在非常长时间地对料流使用催化剂以使其具有非常高的选择性，同时获得在全周期内料流的转化率。已注意到，即便根据X.Lu等人的最佳反应体系，也仅实现了54.4％的过氧化氢转化率，这对于工业规模的方法是不可接受的。

因此，本发明解决的问题是提供一种在催化剂的存在下通过使用过氧化氢将乙烯环氧化而制备环氧乙烷的方法，该方法在长的反应期间内表现出高的过氧化氢转化率和环氧乙烷选择性，因而使得该方法适合作为工业规模的方法。

根据本发明，已发现如果在环氧化催化剂的存在下进行环氧化可以解决该问题，所述环氧化催化剂包含含锌并且具有骨架类型MWW的钛沸石。

因此，本发明涉及一种制备环氧乙烷的方法，包括：

(i)提供一种包含乙烯、过氧化氢和溶剂的液体进料流；

(ii)将(i)中提供的液体进料流输送至包含催化剂的环氧化区，所述催化剂包含含锌并且具有骨架类型MWW的钛沸石，并使液体进料流在环氧化区经受环氧化反应条件，获得包含环氧乙烷、水和溶剂的反应混合物；

(iii)从环氧化反应区域移出流出料流(effluent stream)，所述流出料流包含环氧乙烷、水和溶剂。

优选地，本发明涉及如上所定义的方法，其为一种连续方法。更优选地，本发明涉及如上所定义的方法，其为一种连续制备环氧乙烷的方法，该方法包括

(i)连续地提供一种包含乙烯、过氧化氢和溶剂的液体进料流；

(ii)将(i)中提供的液体进料流连续地输送至包含催化剂的环氧化区，所述催化剂包含含锌并且具有骨架类型MWW的钛沸石，并使液体进料流在环氧化区经受环氧化反应条件，获得包含环氧乙烷、水和溶剂的反应混合物；

(iii)从环氧化反应区域连续地移出流出料流)，所述流出料流包含环氧乙烷、水和溶剂。

(i)中提供的液体进料流

优选地，在(i)中提供的液体进料流中，乙烯相对于过氧化氢的摩尔比在1:1至5:1的范围内，更优选在1:1至4:1的范围内，更优选在1:1至3:1的范围内，更优选在1:1至2:1的范围内，更优选在1:1至1.5:1的范围内。

优选地，(i)中提供的液体进料流包含的乙烯的量在5至30重量％的范围内，更优选在5.5至25重量％的范围内，更优选在6至20重量％的范围内，更优选在6.5至17.5重量％的范围内，更优选在7至15重量％的范围内，基于液体进料流的总重量计。