环氧丙烷的制备方法与生产设备技术

本发明专利技术提供了一种环氧丙烷的制备方法与生产设备，涉及环氧丙烷的制备领域，该制备方法包括将液态丙烯、双氧水和钛硅分子筛通入微反应器中进行氧化反应的步骤，该方法是采用丙烷直接氧化制备环氧丙烷，能够缓解现有技术的由丙烯直接氧化制备环氧丙烷的反应器均采用固定床或浆态床技术，存在溶剂甲醇的回收困难、反应热不能及时移走、反应器设备投资大、催化剂再生困难、高浓过氧化物氧化可能引起的爆炸的问题，具有反应时间短，取热快速，反应设备投资小，安全的优点，并且可以有效地解决失活催化剂的再生及安全问题。

【技术实现步骤摘要】
环氧丙烷的制备方法与生产设备
本专利技术涉及环氧丙烷的制备领域，尤其是涉及一种环氧丙烷的制备方法与生产设备。
技术介绍
环氧丙烷(ProyleneOxide，简称PO)，在常温常压下为无色透明低沸易燃液体，具有类似醚类气味。凝固点-112.13℃，沸点34.24℃，密度0.8309/cm3(20℃)，折射率(nD)1.3664，粘度(25℃)0.28mPa·s。与水部分混溶，20℃时水中溶解度40.5％(质量)；水在环氧丙烷中的溶解度12.8％(质量)，与乙醇、乙醚混溶，并与二氯甲烷、戊烷、戊烯、环戊烷、环戊烯等形成二元共沸物。当前PO在工业上的生产方法主要有氯醇法和共氧化法(Halcon法)，约占PO全球产量的90％以上。氯醇法存在的问题是生产中会消耗特别多的氯气，设备也会被严重腐蚀，同时排放的大量含有氯化钙及有机氯化物的工业废水也会对环境造成很严重的污染。而间接氧化法虽然解决了氯醇法环境污染的难题，但不足是其投资大，流程长，联产物比较多，而且要保证好原料供应和产品的销售。随着环氧丙烷需求量的增大，改进现有生产工艺己成为人们关注的重要研究课题。近十年来许多企业对直接氧化法进行了探索，直接氧化法即空气或氧气直接氧化丙烯生产环氧丙烷的方法，但遗憾的是丙烯转化率小于20％，环氧丙烷的选择性也只有40-60％,，这种结果很大程度上降低了该法工业化发展的可能。H2O2直接氧化法(HPPO方法)是以钛硅分子筛TS-1为催化剂，以甲醇为溶剂，在适当的反应条件下，丙烯和过氧化氢在液相体系中进入催化剂床层发生氧化反应，生产环氧丙烷和水，该方法主要包括环氧化、环氧丙烷分离、环氧丙烷精制、溶剂分离、丙烯循环等几个环节。该工艺流程相对简单，无副产品生成，减少了产品后续处理设备和设施，整个生产过程基本没有污染，属于新型的环保生产工艺，废水排放量能够降低70％～80％，能耗也减少35％，所以该方法的发展前景被大家普遍看好。目前工业化的HPPO方法有两种工艺最为成熟，一是由巴斯夫公司(BASF)和陶氏化学(Dow)共同开发的技术，另一种是由赢创集团(原德固赛，Degussa)和伍德公司(Uhde)共同开发的技术。即US6610865B2披露了一种特制的具有一系列平行排列的热交换板的管式反应器，催化剂固定床设置在热交换板之间，然后使多相混合物以向下流动模式连续流过催化剂层，同时通过冷却水去除反应热。板间距优选l0-30mm，冷却水优选以并流方式通过热交换板。优选将催化剂涂敷在热交换板的外表面上，有利于减少板间距。在反应器尺寸固定的前提下，可增加总换热面积。该反应器中温度分布均匀，且不易发生堵塞和结构现象，因而可降低设备成本。这两种技术的区别主要是环氧化反应的反应器类型，本质上没有太大的差别，二者都是在催化技术特别是TS-1的发展背景下逐渐走向成熟的。中国专利申请号为201310522487.5的专利提出了一种催化精馏生产环氧丙烷的方法，该方法包括：将丙烯、过氧化氢水溶液以及有机溶剂送入催化精馏塔中，在环氧化条件下与氧化催化剂进行接触，其中，从催化精馏塔塔顶排出的气相物料经过冷凝后，气液分离得到主要含丙烯的气体部分和主要含有机溶剂和环氧丙烷的液体部分；从所述气体部分中分离出环氧丙烷和有机溶剂，将分离出的环氧丙烷和有机溶剂返回精馏塔中；将所述液体部分进行气提，分离出丙烯，得到的不含丙烯的物料进行精制得到精环氧丙烷。到目前为止，在环氧丙烷新工艺开发研制的诸多方法中，钛硅分子筛和稀双氧水构成的催化氧化体系具有催化性能卓越、反应条件平和、无污染等优点而最有工业化前景。特别是该工艺使用H202作为氧化剂后副产物为水，不污染环境，是很好的环境友好工艺。但由于丙烯和双氧水不互溶，所以需要找到一种既能使丙烯溶于其中又能使双氧水溶于其中的混合溶剂。目前工业上用大量的甲醇作为两者的混合溶剂。该方法能很大程度上提高了反应物丙烯的转化率和产物环氧丙烷的收率，但是混合溶剂甲醇的使用使得产品的提纯和溶剂甲醇的回收变得困难，成本也因此提高。综上所述，由丙烯直接氧化制备环氧丙烷的反应器均采用固定床或浆态床技术，存在溶剂甲醇的回收困难、反应热不能及时移走、反应器设备投资大、催化剂再生困难、高浓过氧化物氧化可能引起的爆炸等缺点。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种环氧丙烷的制备方法，该方法是采用丙烷直接氧化制备环氧丙烷，以缓解现有技术的由丙烯直接氧化制备环氧丙烷的反应器均采用固定床或浆态床技术，存在溶剂甲醇的回收困难、反应热不能及时移走、反应器设备投资大、催化剂再生困难、高浓过氧化物氧化可能引起的爆炸的问题。本专利技术的第二目的在于提供一种环氧丙烷的生产设备，该生产设备能够使反应连续进行，安全有效，整个流程无废物产生。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种环氧丙烷的制备方法，包括将液态丙烯、双氧水和钛硅分子筛通入微反应器中进行氧化反应的步骤。进一步的，先将液态丙烯通入微反应器中，再将双氧水和钛硅分子筛的混合浆液通入微反应器中进行氧化反应生产环氧丙烷。进一步的，所述微反应器中的反应条件为：反应温度30-90℃，反应压力2.0-4.5MPa，液态丙烯的质量空速1.0-15h-1，液态丙烯与双氧水的摩尔比为0.5-6，反应时间0.1-1.5h；优选为：反应温度40-80℃，反应压力2.5-4.5MPa，液态丙烯的质量空速2.0-14h-1，液态丙烯与双氧水的摩尔比为0.5-4，反应时间0.2-1.3h。进一步的，所述钛硅分子筛的颗粒粒径小于260μm；优选为小于60μm。进一步的，双氧水和钛硅分子筛的混合浆液中，钛硅分子筛的质量分数为2-30％，优选为5-25％。进一步的，氧化反应完成后进行产物分离的步骤；优选地，产物分离后进行催化剂再生的步骤；优选地，所述催化剂再生包括超临界萃取催化剂的方法；优选地，所述超临界萃取催化剂的方法的工艺条件为：萃取温度90-95℃，萃取压力3.9-4.2MPa，催化剂与萃取溶剂的混合比例为1：(3-15)，萃取时间5-100min；优选为，萃取温度90-95℃，萃取压力3.9-4.2MPa，催化剂与萃取溶剂的混合比例为1：(3-4)，萃取时间15-40min；优选地，所述萃取溶剂为丙烯、丙酮或烃类化合物；优选为丙烯。一种环氧丙烷的生产设备，包括微反应器。进一步的，所述微反应器为多个，所述微反应器通过串联组成微反应器组，所述微反应器组通过并联组成微反应器阵列；优选地，每组微反应器组中微反应器的个数为1-10个；优选地，微反应器阵列中微反应器组的组数为1-50组。进一步的，所述微反应器阵列与用于产物分离的闪蒸罐连接，所述闪蒸罐的用于排放环氧丙烯的中部出口与环氧丙烷精制系统连接，所述闪蒸罐的用于排放反应物的底部出口与所述微反应器阵列的入口连接；优选地，所述微反应器阵列与所述闪蒸罐之间通过缓冲罐连接。进一步的，所述生产设备还包括用于混合双氧水与催化剂的混合罐，所述混合罐的出口与所述微反应器阵列的入口连接；优选地，混合罐的入口与闪蒸罐的底部出口连接。进一步的，混合罐与闪蒸罐之间设置有分管线，所述分管线上设置有用于再生催化剂的超临界萃取再生器；优选地，所述超临界萃取再生器的上部出口连接有分馏塔，所述分馏塔连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧丙烷的制备方法，其特征在于，包括将液态丙烯、双氧水和钛硅分子筛通入微反应器中进行氧化反应的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种环氧丙烷的制备方法，其特征在于，包括将液态丙烯、双氧水和钛硅分子筛通入微反应器中进行氧化反应的步骤。2.根据权利要求1所述的环氧丙烷的制备方法，其特征在于，先将液态丙烯通入微反应器中，再将双氧水和钛硅分子筛的混合浆液通入微反应器中进行氧化反应生产环氧丙烷。3.根据权利要求1或2所述的环氧丙烷的制备方法，其特征在于，所述微反应器中的反应条件为：反应温度30-90℃，反应压力2.0-4.5MPa，液态丙烯的质量空速1.0-15h-1，液态丙烯与双氧水的摩尔比为0.5-6，反应时间0.1-1.5h；优选为：反应温度40-80℃，反应压力2.5-4.5MPa，液态丙烯的质量空速2.0-14h-1，液态丙烯与双氧水的摩尔比为0.5-4，反应时间0.2-1.3h。4.根据权利要求1或2所述的环氧丙烷的制备方法，其特征在于，所述钛硅分子筛的颗粒粒径小于260μm；优选为小于60μm；优选地，双氧水和钛硅分子筛的混合浆液中，钛硅分子筛的质量分数为2-30％，优选为5-25％。5.根据权利要求1或2所述的环氧丙烷的制备方法，其特征在于，氧化反应完成后进行产物分离的步骤；优选地，产物分离后进行催化剂再生的步骤；优选地，所述催化剂再生包括超临界萃取催化剂的方法；优选地，所述超临界萃取催化剂的方法的工艺条件为：萃取温度90-95℃，萃取压力3.9-4.2MPa，催化剂与萃取溶剂的混合比例为1：(3-15)，萃取时间5...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏小波，
申请(专利权)人：中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11