[发明专利]可降低稀释气用量的丙烯直接环氧化的方法

说明书

本发明涉及环氧丙烷制备领域，公开了一种可降低稀释气用量的丙烯直接环氧化的方法。该方法包括：在丙烯环氧化反应条件下，将丙烯、氧气、氢气和稀释气与催化剂进行接触反应，以得到环氧丙烷；其中，所述稀释气为气态烯烃。本发明以气态烯烃作为稀释气进行丙烯环氧化反应，可以有效降低稀释气的用量，从而降低了后续产物分离难度，降低了能耗。

技术领域

本发明涉及环氧丙烷制备领域，具体涉及一种可降低稀释气用量的丙烯直接环氧化的方法。

背景技术

环氧丙烷是全球范围内产量和用量巨大的化学品，可用于生产聚醚、丙二醇、异丙醇胺、丙烯醇等中间化学品，进而生成不饱和聚合物树脂、聚氨酯、表面活性剂等化学品。环氧丙烷广泛应用于食品、纺织、医药、化工等领域。

目前工业上的环氧丙烷生产方法主要有氯醇法、共氧化法和直接氧化(HPPO)法。其中，氯醇法的主要缺点是使用有毒氯气，设备腐蚀严重并产生大量污染环境的含氯废水，不符合绿色化学和清洁生产的要求，因此随着环境保护要求的日益提高，该工艺将最终被淘汰。共氧化法虽克服了氯醇法的污染环境和腐蚀设备等缺点，是比氯醇法相对清洁的生产工艺，但缺点是对原料质量要求高，工艺较长，投资规模大，效益受到联产产物的价格影响较大。

另外一种较为新颖的工艺是HPPO法，是以钛硅分子筛为催化剂，过氧化氢为氧化剂的直接氧化法。HPPO法的产物中只有环氧丙烷和水，产品选择性高，副产物少，且工艺流程简单无污染。但是，该法存在催化剂寿命短、能耗高、溶剂量大、H₂O₂利用率低等问题。

近年来，丙烯直接氧化制备环氧丙烷的方法由于其选择性高、反应过程简单等优点受到研究者越来越多的关注。该方法在催化剂和稀释气N₂的存在下，氢气、氧气直接对丙烯进行环氧化得到环氧丙烷。该反应突出的优势是反应条件温和，选择性高，绿色清洁。但也存在明显问题，例如，为了解决安全性问题，研究人员大多数选择掺杂大量惰性保护气(例如，70-95体积％的氮气或氩气)来避免体系的爆炸。但稀释气的过度使用显著增加了后续产物分离工艺的难度，从而增加了能耗。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有丙烯环氧化技术中存在的产物分离工艺困难且分离能耗高的问题，提供一种可降低稀释气用量的丙烯直接环氧化的方法。本发明以气态烯烃作为稀释气进行丙烯环氧化反应，可以有效降低稀释气的用量，从而降低了后续产物分离难度，降低了能耗。

为了实现上述目的，本发明提供了一种丙烯直接环氧化的方法，该方法包括：在丙烯环氧化反应条件下，将丙烯、氧气、氢气和稀释气与催化剂进行接触反应，以得到环氧丙烷；其中，所述稀释气为气态烯烃。

优选的，所述气态烯烃为丙烯。

优选的，所述催化剂与惰性填充物以分层堆积的方式填充于反应器中。

优选的，所述丙烯环氧化反应的空速为500-30000ml g_cat^-1h^-1。

优选的，以0.1-10℃min^-1的速率将反应体系的温度升温至丙烯环氧化反应所需温度。

优选地，该方法还包括对丙烯、氧气、氢气和稀释气的混合气体进行预混合和/或预热。

通过上述技术方案，本发明可取得如下的有益效果：

1.本发明以气态烯烃作为丙烯直接环氧化反应的稀释气，有效降低了稀释气的用量，例如，管式反应器中，采用本发明的方案可降低至60体积％以下，稀释气用量的降低缓解了后续产物分离困难，降低了能耗。

2.在优选以丙烯作为稀释气时，丙烯既作为稀释气又作为反应气，进一步提高了反应气的浓度，促进目标反应的正向进行，提高了其他两种原料气(H₂、O₂)的利用率。