[发明专利]一种环氧氯丙烷的连续化合成工艺

说明书

本发明涉及一种环氧氯丙烷的连续化合成工艺，具体的是采用釜式反应器和环流反应器串联方式，分段加入不同比例的双氧水进行反应，控制不同的温度和时间，反应结束后直接进入密闭式刮刀离心机分离出催化剂和反应液，反应液分层得到油层和水层，回收氯丙烯和分离出的催化剂打浆返回反应体系，实现了催化剂连续化循环操作。

技术领域

本发明涉及一种环氧氯丙烷的连续化合成工艺，具体的是采用釜式反应器和环流反应器串联方式，分段加入不同比例的双氧水进行反应，提高双氧水利用率，反应结束后物料直接进入密闭式刮刀离心机分离出固态催化剂和反应液，分离出的催化剂和氯丙烯打成浆料返回反应体系，实现催化剂的连续循环。

背景技术

环氧氯丙烷是一种重要的石油化工产品，主要用于生产环氧树脂。目前环氧氯丙烷生产工艺主要有两种：氯醇法和甘油法。国内70％的环氧氯丙烷来自于氯醇法，其最大的缺点是产生了50吨/吨环氧氯丙烷的含盐废水，环境污染严重。目前国内新增产能均来源于甘油法，但是该工艺受制于甘油的供应，继续增加产能的难度大，无法满足日益增长的需求。

在此背景下，研究人员开始关注双氧水法。从绿色化学的角度来说，双氧水是更加环保，更为清洁的氧源。现有的研究主要围绕两大催化体系展开：杂多酸体系和钛硅分子筛体系。其中钛硅分子筛体系，需要使用甲醇做溶剂，甲醇的引入会生成难以分离的醚类杂质，此外催化剂稳定性差需要频繁再生，工业应用难度较大；而杂多酸体系由于其特殊的反应相转移特性，即反应过程溶解，反应结束后析出，催化剂易回收且稳定性好，具有较好的工业应用前景。

氯丙烯环氧化反应中，双氧水加入方式一般采用匀速加入，经过研究发现，匀速加入双氧水会造成双氧水的无效分解增加，而采用分段加入方式可以最大程度提高双氧水的有效利用率。此外，如何减少催化剂的分离损失以及如何实现连续化分离操作也是困扰工程化的难点。CN206232636，采用螺杆泵+液固分离器的组合方式，实现了催化剂的分离，但是螺杆泵分离出的催化剂含水多(含水约20％)，且颗粒度小的催化剂会随着水相流失，含水高以及机械流失会对催化剂的稳定循环使用造成影响。CN205199522，采用特制的催化剂回收装置，通过装置中的折流板实现催化剂重力沉降，实现分离，但是同样未能解决催化剂含水高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种环氧氯丙烷的连续化合成方法，采用釜式反应器和环流反应器串联方式并分段加入双氧水的方式，结合立式刮刀离心机等分离设备实现了催化剂的连续化分离及循环，该方法操作性强、回收催化剂含水低、催化剂回收率高。

本方案的技术原理：由于杂多酸催化剂的特殊性，该反应是液-液-固非均相反应，如果只采用环流反应器，其难以确保高剪切的搅拌效果，催化剂会沉降甚至堵塞管道。通过先采用釜式反应器，并加入一定量的双氧水，确保物料搅拌分散效果，然后再采用环流反应器进行反应，可以有效避免这个情况发生，确保反应的平稳进行。刮刀离心机用于杂多酸催化剂的分离，实现连续化分离及催化剂输送，离心出的催化剂直接在离心机里加入氯丙烯进行分散制成浆料，用离心泵泵入催化剂分散釜，避免了先沉降再离心的繁琐过程，实现连续化机械输送。

本发明提供一种环氧氯丙烷的连续化合成方法，其特征在于氯丙烯和回收催化剂按照比例预先形成分散均匀的浆料，用离心泵连续泵入釜式反应器中，通过溢流再进入两级环流反应器，同时分别向釜式反应器和一级环流反应器中泵入双氧水，控制双氧水的比例以及每个反应器的停留时间及温度，确保采出水相中双氧水含量＜0.5％，同时向二级环流中加入助剂提高催化剂回收率。在冷凝器的进口通入足量氮气，确保尾气中的氧气含量低于5％。反应物料连续泵入密闭式刮刀离心机中，分离出催化剂和反应液，反应液进入分层器中静置分层，得到油相和水相，分离出的催化剂直接在离心机中与3-氯丙烯打浆，用离心泵输送至原料分散釜，实现了催化剂的连续分离及输送。

本技术方案中所述的双氧水浓度为25～70wt％，优选42～70wt％。