[发明专利]TS-1法制备环氧丙烷中过氧化氢转化率的预测和控制方法

说明书

本发明涉及环氧丙烷制备领域，公开了一种TS‑1法制备环氧丙烷中过氧化氢转化率的预测和控制方法，该方法利用丙烯和过氧化氢为原料，以硅钛分子筛TS‑1为催化剂制备环氧丙烷，该方法包括：(1)获取投料的空速x₁、反应温度x₂、醇水比x₃；(2)基于如下公式(1)预测过氧化氢转化率y：其中，a为系数，b、c、d分别为空速x₁、反应温度x₂、醇水比x₃的指数系数；并且，a＝7.763×10^‑5，b＝0.375，c＝2.322；0＜x₃≤25时，d＝‑0.391，25＜x₃≤50时，d＝‑0.342。本发明的方法能够快速预测或控制TS‑1法制备环氧丙烷中过氧化氢转化率，降低过氧化氢分解副反应的发生，保证过氧化氢的安全转化，降低装置的爆炸风险。y＝a x₁^bx₂^cx₃^d/100 (1)。

技术领域

本发明涉及环氧丙烷制备领域，具体涉及一种TS-1法制备环氧丙烷中过氧化氢转化率的预测和控制方法。

背景技术

环氧丙烷是仅次于聚丙烯的丙烯第二大衍生物，环氧丙烷下游产业链发展潜力巨大。当前环氧丙烷的工业生产主要有氯醇法和共氧化法两种工艺，氯醇法生产工艺存在设备腐蚀严重，Cl₂消耗量大，生产中产生大量的废水和废渣。共氧化法流程长、投资大、副产品量大且出路受到制约。随着绿色化工理念的不断深入，经济性高、环境友好的环氧丙烷生产技术需求迫切。因此，近年来采用过氧化氢法制备环氧丙烷的技术正在不断发展和完善。

专利CN1103765C提出了采用活性氧化物质如过氧化氢或有机过氧化物，在钛硅分子筛或二氧化硅负载的二氧化钛等非均相催化剂上，将丙烯液相氧化成环氧丙烷。CN101223152A中描述了一种环氧丙烷制备方法，使用丙烯与过氧化氢在催化剂存在下反应已生成包含环氧丙烷、未反应的丙烯和氧的混合物，完成环氧丙烷分离后，将丙烯和氧气的混合物通过贵金属催化剂使其中的氧气与氢气发生还原反应。该技术确立了过氧化氢法制备环氧丙烷的基本工艺路线。CN106008404A、CN101314596B等专利披露了过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷反应工艺的原料及助剂配比。专利CN101274922B明确了过氧化氢氧化丙烯所用钛硅分子筛的晶体结构、吸附性能等物理性质。

该工艺过程的主要安全风险来自于过氧化氢分解副反应，其生成的氧气在尾气中经丙烯回收流程后被提浓，易形成爆炸性混合气体。但是，以往的技术主要关注TS-1法环氧丙烷生产工艺的催化剂技术、反应工艺以及产物分离技术，未涉及残余过氧化氢浓度(过氧化氢转化率)控制的系统化技术。残余过氧化氢浓度过高一方面会导致后续分离过程杂质增多，另一方面随着分离过程温度的提高，过氧化氢会逐渐分解，并在装置多个部位积聚，形成具有爆炸性的混合气体。

发明内容

在TS-1法制备环氧丙烷过程中，以钛硅分子筛为催化剂，以丙烯、过氧化氢为反应原料，甲醇为溶剂，其中发生的反应如下：

主反应：CH₃CH＝CH₂+H₂O₂→环氧丙烷+H₂O

主要副反应：2H₂O₂→2H₂O+O₂

过氧化氢分解副反应生成的氧气，在反应尾气中经丙烯回收流程后被提浓，如无有效的控制手段，易形成爆炸性混合气体。过氧化氢分解反应与丙烯环氧化反应是竞争反应，过氧化氢转化率受多参数的交互影响，较难预测与控制。

针对上述以钛硅分子筛为催化剂、过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷工艺，需要降低过氧化氢分解副反应的发生，保证过氧化氢的安全转化，降低装置的爆炸风险。