[发明专利]制备环氧丙烷的方法

说明书

本发明涉及一种制备环氧丙烷的方法，包括(i)提供包含丙烯、过氧化氢或过氧化氢的源、水和有机溶剂的物流；(ii)将(i)中提供的液体进料物流送入包含含有钛沸石的环氧化催化剂的环氧化区中，并使液体进料物流在环氧化区中经受环氧化反应条件，获得包含丙烯、环氧丙烷、水和有机溶剂的反应混合物；(iii)从环氧化区中移出流出物流，所述流出物流包含环氧丙烷、水、有机溶剂和丙烯；(iv)通过蒸馏从流出物流中分离出丙烯，包括(iv.1)使流出物流在蒸馏装置中经受蒸馏条件，获得与经受蒸馏条件的流出物流相比富含丙烯的气态顶部物流S0，和与经受蒸馏条件的流出物流相比富含环氧丙烷、水和有机溶剂的液体底部物流S01；(iv.2)将物流S0的冷凝部分返回到蒸馏装置的上部。

本发明涉及一种制备环氧丙烷的方法，其中通过蒸馏将丙烯从来自环氧化区的流出物流中分离，所述流出物流包含环氧丙烷、水、有机溶剂和丙烯，其中使流出物流在蒸馏装置中经受蒸馏条件，并将富含丙烯的气态顶部物流的冷凝部分返回到蒸馏装置的上部。

环氧丙烷是化学工业中的重要的中间体。适于制备环氧丙烷的方法由丙烯起始，并利用过氧化氢作为氧化剂，利用溶剂和包含钛沸石的环氧化催化剂。由于其对工业规模工艺的重要性，因此希望尽可能有效地进行环氧化反应，并将环氧丙烷纯化至高纯度。环氧化反应产生包含溶剂、水和环氧丙烷的混合物。由于环氧化通常在丙烯过量的情况下进行，因此所得混合物还包含不同量的丙烯。特别地，在溶剂中使丙烯环氧化的工业规模的连续方法中，整个方法的一个特征是将丙烯再循环到环氧化步骤中。由于环氧丙烷是挥发性的，因此如果要避免夹带环氧丙烷，未反应丙烯的分离具有挑战性。夹带环氧丙烷会需要进一步的后处理步骤，这是因为环氧丙烷返回到环氧化反应器中会导致不希望的副产物的形成增加。

WO 2008/118265 A公开了一种用甲醇和/水进行萃取蒸馏以将丙烯从环氧丙烷中分离的方法。待分离的混合物是由丙烯与过氧化氢或H₂/O₂-混合物的环氧化形成的，并且包含甲醇作为溶剂。因此，甲醇和水的混合物是萃取蒸馏的优选溶剂，其来自于该方法的后续阶段。所述方法的缺点是在该方法中建立了额外的内部回路，这导致了更大的物流并导致副产物在回路中积聚的风险。特别地，水力负荷的增加导致更高的能量消耗。WO 2004/037802 A公开了一种基于这样一种工艺的类似方法，其中环氧丙烷在乙腈中由丙烯和过氧化氢制备。缺点与上述关于WO 2008/118265 A的那些相当。

尽管环氧丙烷和丙烯的沸点彼此不同，但两种化合物的分离是具有挑战性的。它们以常规蒸馏分离，其中顶部冷凝器用冷却水运行，顶部冷凝温度必须高于40℃，因此需要至少16.5巴的顶部压力。然而，16.5巴的压力会导致至少140℃的塔釜温度(sumptemperature)，这会导致环氧丙烷的热分解。即使技术人员使用冷水(温度5℃)运行顶部冷凝器，这也会导致至少6.5巴的顶部压力。该压力会导致至少100℃的塔釜温度，其中环氧丙烷也会在很大程度上热分解。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于分离环氧丙烷和丙烯的方法，该方法是有效的，并且允许基本上避免环氧丙烷在塔釜中的分解和顶部环氧丙烷的损失。所述方法应当是经济上有利的，并且特别地，应当允许减少分离环氧丙烷和丙烯的能量消耗。

出人意料地，发现在将丙烯从流出物流中蒸馏分离中，如果所述流出物流包含环氧丙烷、水、有机溶剂、丙烯和丙烷；将富含丙烯的气态顶部物流S0的冷凝部分返回到蒸馏装置的上部，则可积极地影响丙烯与环氧丙烷的分离，同时可避免环氧丙烷的分解并可降低能量消耗。

因此，本发明涉及一种制备环氧丙烷的方法，包括

(i)提供包含丙烯、过氧化氢或过氧化氢的源、水和有机溶剂的物流；

(ii)将(i)中提供的液体进料物流送入包含含有钛沸石的环氧化催化剂的环氧化区中，并使液体进料物流在环氧化区中经受环氧化反应条件，获得包含丙烯、环氧丙烷、水和有机溶剂的反应混合物；

(iii)从环氧化区中移出流出物流，所述流出物流包含环氧丙烷、水、有机溶剂和丙烯；