[发明专利]一种基于微界面强化丙烯环氧化制备环氧丙烷的智能系统及工艺

说明书

本发明涉及一种基于微界面强化丙烯环氧化制备环氧丙烷的智能系统及工艺，包括：反应器、微界面发生器、回流管和智能控制单元。本发明通过破碎丙烯气体使其形成微米尺度的微米级气泡，使微米级气泡与原料液混合形成气液乳化物，以增大气液两相的相界面积，并达到在较低预设操作条件范围内强化传质的效果；同时，微米级气泡能够与原料液充分混合形成气液乳化物，通过将气液两相充分混合，能够保证系统中的氧源溶液能够与丙烯气体充分接触，从而防止副产物的生成，进一步提高了所述系统的反应效率。

技术领域

本发明涉及丙烯环氧化技术领域，尤其涉及一种基于微界面强化丙烯环氧化制备环氧丙烷的智能系统及工艺。

背景技术

环氧丙烷(PO)是重要的基础化工原料，位列全球产量最大的50种化学品之中，是丙烯衍生物中产量仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大有机化工产品。PO因其具有张力很大的含氧三员环，化学性质十分活泼，用途广泛，主要用于生产聚醚、丙二醇、异丙醇胺、丙烯醇、非聚醚多元醇等，进而生产不饱和聚酯树脂、聚氨酯、表面活性剂(油田破乳剂、农药乳化剂及润湿剂)等，广泛应用于化工、轻工、医药、食品、纺织等行业，对化学工业及国民经济的发展具有深远的影响。随着PO用途的扩大和下游产物用量的不断增长，特别是汽车、建筑家居等行业的兴旺，对聚氨酯以及非离子表面活性剂需求量大幅度增加，导致PO的市场需求旺盛。

国内的PO生产全部采用氯醇法，生产腐蚀污染严重、成本高，转化率低、选择性差，且需求量在逐年增长，随着环保要求的日益提高现有工艺也面临巨大生存挑战，因此寻找一种环境友好的绿色生产工艺生产PO迫在眉睫。以过氧化氢为氧化剂，钛硅分子筛可以以较高的转化率和选择性催化丙烯环氧化反应合成PO，为PO的合成开辟了一条新途径。该工艺简便，产品转化率高、选择性好，不污染环境，是极具竞争力的环氧丙烷生产工艺过程，符合当代绿色化学和原子经济发展理念的要求，而被认为是生产PO的绿色新工艺。

中国专利公开号：CN207632812U公开了一种丙烯环氧化的方法，通过采用一种在均相或水/油两相反应介质中，在20℃～80℃，0.5～1.5MPa条件下氧源与丙烯在含TS-2分子筛的复合材料催化剂溶液的催化下反应3～8小时生成产物，其中丙烯与氧源的摩尔比为0.5～20，丙烯与催化剂溶液的摩尔比为1～10的技术方案较好地解决了该问题，可用丙烯环氧化工业生产中。由此可见，所述方法存在以下问题：

第一，所述方法中仅通过搅拌的方式对物料进行混合，丙烯在搅拌后形成大气泡，然而由于气泡体积过大，无法与物料充分混合，降低了所述系统的反应效率。

第二，所述方法在物料与丙烯接触不均匀的情况下，会使甲醇与甲醇之间发生反应生成二甲醚，系统还需对生成的二甲醚进行后续处理，增加了所述系统的能耗。

发明内容

为此，本发明提供一种基于微界面强化丙烯环氧化制备环氧丙烷的智能系统及工艺，用以克服现有技术中物料间混合不均匀产生副产物导致的系统反应效率低的问题。

一方面，本发明提供一种基于微界面强化丙烯环氧化制备环氧丙烷的智能系统，包括：

反应器，用以为丙烯气体和氧源溶液提供反应场所，所述反应器包括：设置在下方，用以装载丙烯气体、氧源溶液和催化剂溶液并为丙烯气体和氧源溶液提供反应空间的全混流反应区以及设置在上方，用以对反应完成后物料进行输送和气液分离的活塞流反应区；

微界面发生器，其设置在所述全混流反应区内的指定位置，将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给丙烯气体，使丙烯气体破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高氧源溶液与丙烯气体间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将氧源溶液与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化氧源溶液与丙烯气体间的传质效率和反应效率；

回流管，其设置在所述反应器侧壁，用以对反应器输出的物料进行预热并在预热后回流至反应器内以使物料中氧源溶液充分反应并对反应器内物料温度进行调节；