[发明专利]环氧乙烷的生产

说明书

本发明叙述了环氧乙烷的生产。

我们在欧洲专利3642中揭示了烯烃氧化物的生产方法，该方法包括将烯烃在含银催化剂和含氯气的反应调节剂存在下与氧接触，其中催化剂也与存在于气相中的硝酸盐或亚硝酸盐生成物接触，由此改善了催化剂的性能。已经公开了许多所使用的硝酸盐或亚硝酸盐生成物，但是使用NO和氧气，NO₂或N₂O₄更好。

从多方面考虑，这些物料（特别是NO₂）是最好的。但是由于在实际反应条件下水蒸汽的存在，设备有被腐蚀的倾向，特别是生了含硝酸的烟雾时。

我们还发现，乙烯在某些条件下能与氮的氧化物反应生成沾污进料管线的二-噁唑啉。并且控制生产过程的麻烦之处是很难分析含氮的氧化物和水的物流，这是因为冷却物流时，氮的氧化物做为冷凝物离开物流。因此，如果在反应器的进口处存在含水循环流体（这在工业上是一般情况），就很难在实际条件下准确分析氮的氧化物。

将硝基丙烷加到生产过程中，而不是加氮的氧化物中，可以减轻上述问题。

我们的欧洲专利3642揭示了使用低级硝基烷烃，特别提到了硝基甲烷。但是硝基甲烷不可避免存在着保管上的问题。国家火灾保险商会（1959美国）的防火和工程标准研究部门的委员会出版的题为“硝基链烷烃及其危害”的小册子中，评述了硝基甲烷的处理问题。硝基甲烷一直是人们讨论危险爆炸物的主题，而且一般来说，低级硝基链烷烃总是危险的。尽管存在上述缺点，但直到最近，我们宁愿采取的做法还是将NO，NO₂或N₂O₄直接加到操作过程中，而不加入我们在欧洲专利3642中提到的物质，通过将这样的物质氧化，可以间接地将硝酸盐和/亚硝酸盐离子加到催化剂上。

我们已经发现，硝基丙烷具有显著的作用，总体上看能减少腐蚀，不形成二-噁唑啉，并且从反应器进口处取出的样品更易进行分析。我们还发现，处理和保管硝基丙烷较为安全。在硝基丙烷生成硝酸盐和亚硝酸盐之前必须氧化每个分子中三个碳原子，由此可见，在此工艺中硝基丙烷具有惊人的高效率。

本发明包括在含氯气的反应调节剂的存在下，将乙烯和氧气与含银催化剂接触制备环氧乙烷的方法，其中催化剂也与硝基丙烷接触，由此改善了催化剂的性能。所采用的是1-硝基丙烷和/或（更好）2-硝基丙烷。

硝基丙烷的作用总体上是增加过程的选择性。

催化剂的选择性是指工艺中被消耗转变成环氧乙烷的乙烯的比例。随着使用时间增加，工艺中含银催化剂的选择性会降低。将用过的催化剂与硝基丙烷接触能够改善或至少部分地恢复催化剂的选择性。将催化剂在工艺过程中与硝基丙烷连续接触一般能改善催化剂的选择性，或降低催化剂失去选择性的速率。如果需要，可以多次进行催化剂选择性的再生步骤。

将硝基丙烷加到工艺过程中时应该注意下列几点：

1.使用的泵应该是正排量泵，该泵带有安全装置，能防止压力超过50巴。泵中硝基丙烷的温度不能超过80℃，低于50℃较好，最好低于30℃。

2.将硝基丙烷加到工艺中时，其投料点的温度应该至少为50℃（造成快速蒸发），最高为100℃，（因为随着温度增加，爆炸的危险也增加），压力最高为40巴绝对压力。

3.液体硝基丙烷不能在大于40巴的压力下与包括空气在内的氧化剂接触。因此，适宜的做法是空气不能同硝基丙烷一起进泵，除非该泵调节到压力少于40巴。

硝基丙烷不能被能降低其稳定性的碱，强酸或其它类似物质污染。

为了将硝基丙烷迅速分散在工艺过程的气体中，而又不用补充压力，并且消除从喷嘴处喷出硝基丙烷细液滴时出现阻塞的可能性，较好的做法是在尽可能低的压力下，将硝基丙烷引入一种惰性多孔材料，由此维持工艺中气体的基本流速。多孔材料本身不应该太限制气流的流动，可以使用不锈钢网。

如果需要，可以将诸如甲苯或低级脂肪醇等减感稀释剂加到硝基丙烷中，进入生产过程的硝基丙烷也应该基本不含水。

只要在处理硝基丙烷时，认真注意所有问题，并且加倍小心地对待上述事项，可以认为，其危险能减至可行的程度。但是本发明的使用者必须警惕所有安全方面的问题，充分利用目前或将来能够改善安全性的技术。