[发明专利]环氧丁烷的制备方法

说明书

一种环氧丁烷的制备方法，包括以下步骤：将含乙二醇和1,2‑丁二醇的原料与共沸剂共沸精馏，分别得到1,2‑丁二醇和含乙二醇和共沸剂的轻组分；将1,2‑丁二醇与酯化剂在酯化催化剂作用下反应精馏，分别得到碳酸丁烯酯和含酯化剂对应反应产物的轻组分；将碳酸丁烯酯在脱羧催化剂作用下脱羧，得到环氧丁烷。上述环氧丁烷的制备方法，将含乙二醇和1,2‑丁二醇的原料与共沸剂共沸精馏，通过将乙二醇和共沸剂形成共沸物从而与1,2‑丁二醇提纯，提纯的1,2‑丁二醇再与酯化剂反应精馏，得到碳酸丁烯酯，将碳酸丁烯酯脱羧即可得到附加值较高的环氧丁烷。

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，特别是涉及环氧丁烷的制备方法。

背景技术

截止2016年底，全球乙二醇(EG)生产能力达到3747万吨，且年均产能增长率达到5％以上。目前乙二醇最主要的合成方法有两种，分别为：乙烯-环氧乙烷-乙二醇线路和合成气(氢气和一氧化碳)-乙二醇路线(俗称煤制乙二醇线路)。

由于国内煤资源丰富，且在原油价格高于55美元/桶时，煤制乙二醇线路显示出明显的成本优势，因此近年来该技术备受国内企业的追捧。煤制乙二醇线路主要包含合成气制草酸二甲酯，草酸二甲酯加氢合成粗乙二醇以及粗乙二醇精制三个单元。在草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应产物中，除了含有甲醇、乙醇酸酯等沸点较低的物质外，还含有少量1，2-丙二醇，1,2-丁二醇(BG)等与乙二醇沸点接近、通过普通精馏难以分离的物质，其中1,2-丁二醇与乙二醇沸点最为接近，同时形成共沸，因此最难分离。

虽然现有技术中也有研究出分离乙二醇与1,2-丁二醇的方法，但大多存在设备投资大、工艺流程长等问题，且由于1,2-丁二醇在工业上应用极少，经济价值较低，因此，间接限制了乙二醇与1,2-丁二醇分离技术的发展。

环氧丁烷(BO)是一种重要的化工原料，主要用于合成聚醚、磷酸酯阻燃剂以及丁二醇醚类溶剂。目前，环氧丁烷的合成方法主要是1-丁烯环氧化法，其典型的工艺线路为过氧酸法、氯醇法、共氧化法以及双氧水直接氧化法。过氧酸法以及氯醇法由于产生的废水量巨大，已经逐渐被限制和淘汰；共氧化法生产的投资较大；双氧水直接氧化法需要使用甲醇作溶剂，由于甲醇与环氧丁烷的沸点十分接近，因此在产物分离上存在困难。

综上所述，寻找一种以乙二醇和1,2-丁二醇的混合物为原料的环氧丁烷的制备方法成为人们的研究热点。

发明内容

基于此，有必要提供一种以乙二醇和1,2-丁二醇为原料的环氧丁烷的制备方法。

一种环氧丁烷的制备方法，包括以下步骤：

将含乙二醇和1,2-丁二醇的原料和共沸剂共沸精馏，得到1,2-丁二醇和含乙二醇和共沸剂的轻组分；

将所述1,2-丁二醇与酯化剂在酯化催化剂作用下反应精馏，分别得到碳酸丁烯酯和含酯化剂对应反应产物的轻组分，所述酯化剂的结构通式如下：

其中，X为Cl、NH₂或OR，R为C1～C4的直链或支链烷基；

将所述碳酸丁烯酯在脱羧催化剂作用下脱羧，得到环氧丁烷。

在其中一个实施例中，所述共沸剂选自乙苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯及异丙苯中的至少一种；所述共沸剂与乙二醇的摩尔比为(1～5):1。

在其中一个实施例中，所述共沸精馏的顶温为50℃～200℃，釜温为70℃～240℃，塔板数40～100，绝对压力为0～1Bar。

在其中一个实施例中，所述酯化剂与所述1,2-丁二醇的摩尔比为(1～5):1。

在其中一个实施例中，所述酯化催化剂选自醇钠、钛酸酯、有机锡、阴离子交换树脂及碱金属碳酸盐中的至少一种；所述酯化催化剂与所述1,2-丁二醇的摩尔比为(0.001～0.1):1。