一种环氧丙烷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环氧丙烷的制备方法。以甲苯、分子氧、丙烯为原料，经过高温反应单元、低温反应单元、脱轻组分单元、脱丙烯单元、脱环氧丙烷单元、环氧丙烷精制单元、脱甲苯单元来制备环氧丙烷。本发明专利技术是在甲苯氧化反应和丙烯环氧化反应制备环氧丙烷方法的基础上进行的改进。与现有制备环氧丙烷的工艺相比，甲苯单程转化率高、反应选择性高、转化率高，能耗低，工艺流程短，运行成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧丙烷的制备方法
本专利技术涉及一种有机物的制备方法，具体就是一种环氧丙烷的制备方法。
技术介绍
环氧丙烷（PO）是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚醚、丙二醇等，同时它也是第四代洗涤剂非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等的主要原料。PO的衍生物广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。目前已工业化的环氧丙烷生产方法有：氯醇法、共氧化法和直接氧化法。氯醇法是以丙烯和氯气为原料，经氯醇化、皂化、精制过程后得到环氧丙烷，但是生产过程中产生大量的含氯废水，污染环境，设备腐蚀严重。共氧化法根据原料不同分为乙苯过氧化氢法(PO/SM法)、异丁烷过氧化氢法(PO/TBA法)和过氧化氢异丙苯法(CHP法)，共氧化法克服了氯醇法存在的污染和腐蚀等缺点，但流程长、投资大、联产物多，由于联产品多，在一定程度上影响了环氧丙烷的生产。直接氧化法是丙烯与H2O2在特殊的钛硅催化剂存在下，直接反应生成环氧丙烷，该工艺的优点是无联产产品生成、工艺简单、投资成本低和绿色环保，存在的缺点是H2O2的费用高和大量运输不便，需要在环氧丙烷装置现场附近建造产能相当的H2O2装置。有鉴于此，对环氧丙烷的生产工艺开展研究，寻找更好的制备方法，成为业内的共识。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以甲苯和丙烯为原料，采用共氧化法制备环氧丙烷的方法，克服了现有技术的不足。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是这样的，一种环氧丙烷的制备方法，包括以下步骤：（1）高温反应单元甲苯、分子氧和丙烯经预处理后加入高温反应器内，在氧化催化剂和环氧化催化剂存在下进行氧化反应和环氧化反应，生成主要含有环氧丙烷、丙烯、苄基过氧化氢、苯甲醇、苯甲醛和甲苯的高温反应液；其中，分子氧为空气、纯氧、富氧空气或臭氧中的一种或几种，优选空气；其中，反应过程中的温度为90～250ºC，优选110～200ºC；压力为0.3～2.6MPa，优选0.6～1.8MPa；分子氧、丙烯、甲苯的摩尔比为(0.1～10):(0.01～2):1，优选(1～6):(0.05～1):1；停留时间为30～180min；其中，高温反应的主反应式为（A）式和（B）式：C6H5-CH3+O2→C6H5-CH2-OOH（A）C6H5-CH2-OOH+CH3CH=CH2→C6H5-CH2-OH+CH3CH(O)CH2（B）（2）低温反应单元在低温条件下，在低温反应器中，步骤（1）所得的高温反应液中的苄基过氧化氢与丙烯继续在催化剂条件下进行环氧化反应，同时发生副反应，生成主要含有环氧丙烷、丙烯、苯甲醇、苯甲醛和甲苯的低温反应液；其中，低温环氧化反应的温度为25～200ºC，优选35～100ºC；压力为0.1～5.0MPa，优选0.1～2.5MPa；丙烯与苄基过氧化氢的摩尔比(1-10):1，优选(2-5):1；停留时间为15～90min；其中，低温反应的主反应式为（B）式；（3）脱轻组分单元将步骤（2）得到的低温反应液在脱轻塔中进行脱轻处理，塔底得到主要含有苯甲醛、苯甲醇和甲苯的混合溶液，塔顶得到丙烯和环氧丙烷的混合物；其中，脱轻塔塔顶温度为-40～100ºC，优选15～80ºC；塔底温度为25～121ºC，优选40～100ºC；压力为0.1～5.0MPa，优选0.1～2.5MPa；（4）脱丙烯单元将步骤（3）得到的丙烯和环氧丙烷的混合物在丙烯分离塔中进行脱丙烯处理，塔顶得到丙烯，一部分丙烯作为丙烯分离塔回流液，将剩余丙烯收集，或将剩余丙烯返回至工艺中作为原料继续参与反应，塔底得到环氧丙烷溶液；其中，丙烯分离塔塔顶温度为-40～100ºC，优选25～60ºC；塔底温度为25～150ºC，优选50～150ºC；压力为0.1～5.0MPa，优选0.1～2.0MPa；（5）脱环氧丙烷单元将步骤（4）得到的环氧丙烷溶液在环氧丙烷分离塔中进行环氧丙烷的纯化，塔顶得到环氧丙烷粗品，塔底得到含水和轻组分杂质，去生化处理；其中，环氧丙烷分离塔塔顶温度为0～100ºC，优选25～80ºC；塔底温度为50～150ºC，，优选60～150ºC；压力为0.1～5.0MPa，优选0.1～2.0MPa；（6）环氧丙烷精制单元将步骤（5）得到的环氧丙烷粗品在环氧丙烷萃取精馏塔中进行精制，塔顶得到环氧丙烷产品，塔底为杂质；其中，萃取精馏塔塔顶温度为0～100ºC，优选30～80ºC；塔底温度为50～150ºC，优选60～110ºC；压力为0.1～5.0MPa，优选0.1～0.5MPa；萃取剂为C3-C10烃和工艺水中的一种或几种，优选工艺水；（7）脱甲苯单元将从步骤（3）得到的主要含有苯甲醛、苯甲醇和甲苯的反应液经预处理后在甲苯分离塔进行脱甲苯处理，塔底得到主要含有苯甲醛和苯甲醇的甲苯衍生物溶液，塔顶得到甲苯，一部分甲苯作为甲苯塔回流液，将剩余甲苯收集，或将剩余甲苯循环至工艺中作为原料继续参与反应；其中，甲苯分离塔塔顶温度为100～180ºC，优选100～130ºC；塔底温度为120～250ºC，优选130～200ºC；压力为0.1～5.0MPaa，优选0.1～0.5MPa。本专利技术，所述步骤（1）高温反应单元中，高温反应可以在一个或多个高温反应器中进行，优选在一个高温反应器中进行；如果高温反应器为两个及两个以上，其连接方式为串连或并联；所述高温反应器为浆态床反应器或固定床反应器，优选浆态床反应器；所述步骤（2）低温反应单元中，低温反应可以在一个或多个低温反应器中进行，这些低温反应器的连接方式为串连或并联，优选在多个串连的低温反应器中进行；所述低温反应器为浆态床反应器或固定床反应器，优选固定床反应器；所述步骤（1）高温反应单元和步骤（2）低温反应单元中都需要氮气保护；所述步骤（1）高温反应单元中，原料甲苯、分子氧、丙烯和保护气体氮气在加入高温反应器前，需要分别预处理至压力为0.8～2.6MPa、温度为90～250ºC；所述步骤（7）脱甲苯单元中，萃取剂进料口在塔中部或者塔上部，优选塔上部；所述本专利技术中的压力，如无特别说明均是指绝对压力。所用反应装置和设备，例如各种塔器，为常用，均无特殊要求。本专利技术取得的有益效果如下：（1）本专利技术将甲苯氧化得到的苄基过氧化氢第一时间与丙烯发生环氧化反应，生成环氧丙烷，有效减少了苄基过氧化氢自行分解发生的副反应；（2）与现有的环氧丙烷制备方法相比，本专利技术中甲苯单程转化率提高；丙烯的转化率大于99.0%，环氧丙烷的选择性提高，环氧丙烷的收率大于95%；环氧丙烷的纯度大于99.5%；本专利技术具有甲苯单程转化率高、反应转化率高，选择性高，生产成本低，安全性高，能耗低，工艺流程短，运行成本低，设备投资低，绿色环保等特点。附图说明图1为本专利技术的工艺流程示意图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术。需要强调，这些实施例只用于对本专利技术作进一步说明，而不应理解为对本专利技术保护范围的限制。实施例1一种环氧丙烷的制备方法，包括以下步骤：（1）高温反应单元将甲苯、空气、丙烯在加入高温反应器前，分别预处理至压力为1.4MPa、温度为110ºC；将预处理后的甲苯、空气、丙烯加入装有氧化催化剂和环氧化催化剂的高温反应器内，空气中的氧气、丙烯和甲苯的摩尔比为2:0.1:1，在温度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧丙烷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）高温反应单元甲苯、分子氧和丙烯经预处理后加入高温反应器内，在氧化催化剂和环氧化催化剂存在下进行氧化反应和环氧化反应，生成主要含有环氧丙烷、丙烯、苄基过氧化氢、苯甲醇、苯甲醛和甲苯的高温反应液；其中，高温反应过程中的温度为90～250 ºC，压力为0.3～2.6MPa，分子氧、丙烯、甲苯的摩尔比为(0.1～10):(0.01～2):1，停留时间为30～180 min；（2）低温反应单元在低温条件下，在低温反应器中，步骤（1）高温反应单元中所得的高温反应液中的苄基过氧化氢与丙烯继续在环氧化催化剂条件下进行环氧化反应，同时发生副反应，生成主要含有环氧丙烷、丙烯、苯甲醇、苯甲醛和甲苯的低温反应液；其中，低温环氧化反应的温度为25～200 ºC，压力为0.1～5.0 MPa，丙烯与苄基过氧化氢的摩尔比(1‑10):1，停留时间为15～90 min；（3）脱轻组分单元将步骤（2）得到的低温反应液在脱轻塔中进行脱轻处理，塔底得到主要含有苯甲醛、苯甲醇和甲苯的混合溶液，塔顶得到丙烯和环氧丙烷的混合物；其中，脱轻塔塔顶温度为‑40～100 ºC，塔底温度为25～121 ºC，压力为0.1～5.0 MPa；（4）脱丙烯单元将步骤（3）得到的丙烯和环氧丙烷的混合物在丙烯分离塔中进行脱丙烯处理，塔顶得到丙烯，一部分丙烯作为丙烯分离塔回流液，将剩余丙烯收集，或将剩余丙烯返回至工艺中作为原料继续参与反应，塔底得到环氧丙烷溶液；其中，丙烯分离塔塔顶温度为‑40～100 ºC，塔底温度为25～150 ºC，压力为0.1～5.0 MPa；（5）脱环氧丙烷单元将步骤（4）得到的环氧丙烷溶液在环氧丙烷分离塔中进行环氧丙烷的纯化，塔顶得到环氧丙烷粗品，塔底得到含水和轻组分杂质，去生化处理；其中，环氧丙烷分离塔塔顶温度为0～100 ºC，塔底温度为50～150 ºC，压力为0.1～5.0 MPa；（6）环氧丙烷精制单元将步骤（5）得到的环氧丙烷粗品在环氧丙烷萃取精馏塔中进行精制，塔顶得到环氧丙烷产品，塔底为杂质；其中萃取精馏塔塔顶温度为0～100 ºC，塔底温度为50～150 ºC，压力为0.1～5.0 MPa；萃取剂为C3‑C10烃和工艺水中的一种或多种；（7）脱甲苯单元将从步骤（3）得到的主要含有苯甲醛、苯甲醇和甲苯的反应液经预处理后在甲苯分离塔进行脱甲苯处理，塔底得到主要含有苯甲醛和苯甲醇的甲苯衍生物溶液，塔顶得到甲苯，一部分甲苯作为甲苯塔回流液，将剩余甲苯收集，或将剩余甲苯循环至工艺中作为原料继续参与反应；其中，甲苯分离塔塔顶温度为100～180 ºC，塔底温度为120～250 ºC，压力为0.1～5.0 MPa。...

【技术特征摘要】
1.一种环氧丙烷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）高温反应单元甲苯、分子氧和丙烯经预处理后加入高温反应器内，在氧化催化剂和环氧化催化剂存在下进行氧化反应和环氧化反应，生成主要含有环氧丙烷、丙烯、苄基过氧化氢、苯甲醇、苯甲醛和甲苯的高温反应液；其中，高温反应过程中的温度为90～250ºC，压力为0.3～2.6MPa，分子氧、丙烯、甲苯的摩尔比为(0.1～10):(0.01～2):1，停留时间为30～180min；（2）低温反应单元在低温条件下，在低温反应器中，步骤（1）高温反应单元中所得的高温反应液中的苄基过氧化氢与丙烯继续在环氧化催化剂条件下进行环氧化反应，同时发生副反应，生成主要含有环氧丙烷、丙烯、苯甲醇、苯甲醛和甲苯的低温反应液；其中，低温环氧化反应的温度为25～200ºC，压力为0.1～5.0MPa，丙烯与苄基过氧化氢的摩尔比(1-10):1，停留时间为15～90min；（3）脱轻组分单元将步骤（2）得到的低温反应液在脱轻塔中进行脱轻处理，塔底得到主要含有苯甲醛、苯甲醇和甲苯的混合溶液，塔顶得到丙烯和环氧丙烷的混合物；其中，脱轻塔塔顶温度为-40～100ºC，塔底温度为25～121ºC，压力为0.1～5.0MPa；（4）脱丙烯单元将步骤（3）得到的丙烯和环氧丙烷的混合物在丙烯分离塔中进行脱丙烯处理，塔顶得到丙烯，一部分丙烯作为丙烯分离塔回流液，将剩余丙烯收集，或将剩余丙烯返回至工艺中作为原料继续参与反应，塔底得到环氧丙烷溶液；其中，丙烯分离塔塔顶温度为-40～100ºC，塔底温度为25～150ºC，压力为0.1～5.0MPa；（5）脱环氧丙烷单元将步骤（4）得到的环氧丙烷溶液在环氧丙烷分离塔中进行环氧丙烷的纯化，塔顶得到环氧丙烷粗品，塔底得到含水和轻组分杂质，去生化处理；其中，环氧丙烷分离塔塔顶温度为0～100ºC，塔底温度为50～150ºC，压力为0.1～5.0MPa；（6）环氧丙烷精制单元将步骤（5）得到的环氧丙烷粗品在环氧丙烷萃取精馏塔中进行精制，塔顶得到环氧丙烷产品，塔底为杂质；其中萃取精馏塔塔顶温度为0～100ºC，塔底温度为50～150ºC，压力为0.1～5.0MPa；萃取剂为C3-C10烃和工艺水中的一种或多种；（7）脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：马东兴，吴迪，王勐，张玉妹，刘永英，李彦欣，李丽，王素霞，宛悍东，
申请(专利权)人：河北美邦工程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13