一种制备卤乙醇和环氧乙烷的方法技术

提供一种制备卤乙醇的方法，包括以下步骤：(1)催化剂酸处理：将催化剂浸泡在酸中，然后洗涤催化剂，将催化剂烘干；(2)卤醇化：在反应装置中加入卤化氢、H2O2、乙烯和经步骤(1)处理过的催化剂，进行卤醇化反应而得到卤乙醇；任选地，(3)皂化：将步骤(2)的卤乙醇与碱金属的氢氧化物进行皂化反应，分离而获得环氧乙烷和卤化碱金属盐；任选地，(4)电渗析：将步骤(2)获得的卤化碱金属盐经过双极膜电渗析，得到碱金属的氢氧化物和卤化氢。本发明专利技术的方法以极高的选择性和收率制备卤乙醇，并且大幅度降低了废水、废渣的排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种卤乙醇的制备方法，以及由卤乙醇制备环氧乙烷的方法；更具体提供一种以乙烯为原料采用新卤醇法制备卤乙醇的方法，以及采用新卤醇法制备环氧乙烷的方法。
技术介绍
2-氯乙醇(也叫“氯乙烷”)是重要的有机溶剂和有机合成原料。用于制造环氧乙烷、合成橡胶、染料、医药及农药等，也用作有机溶剂。用于制造乙二醇、环氧乙烷，及医药、染料、农药的合成等。环氧乙烷(以下简称“EO”)是一种重要的有机化工原料。它是一种有机化合物，化学式是C2H4O，是一种有毒的致癌物质，以前被用来制造杀菌剂。被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。环氧乙烷为一种最简单的环醚，属于杂环类化合物，是重要的石化产品。环氧乙烷主要用于制造乙二醇(制涤纶纤维原料)、合成洗涤剂、非离子表面活性剂、抗冻剂、乳化剂以及缩乙二醇类产品，也用于生产增塑剂、润滑剂、橡胶和塑料等。广泛应用于洗染、电子、医药、农药、纺织、造纸、汽车、石油开采与炼制等众多领域。现有技术中，环氧乙烷的制备方法：一、氯醇法：分两步反应，第一步是将乙烯和氯气通入水中，生成2-氯乙醇。第二步是用碱(通常为石灰乳)与2-氯乙醇反应，生成环氧乙烷。二、氧化法：可分为空气法和氧气法两种。前者以空气为氧化剂，后者用浓度大于95％(体积)的氧气作为氧化剂。氯醇法生产历史悠久，氯醇法的主要工艺过程为乙烯氯醇化、石灰乳皂化和产品精制，其特点是生产工艺成熟、操作负荷弹性大、选择性好，对原料乙烯的纯度要求不高，从而可提高生产的安全性，建设投资少。由于固定资产投入少，产品成本较低，其产品具有较强的成本竞争力。现有技术的氯醇法制备环氧乙烷主要存在以下问题：①原料氯气与乙烯发生加成副反应，生成二氯乙烷。二氯乙烷很难被利用，浪费大量的原材料。另外，氯气与乙烯反应，放出大量的热，热量集中在反应容器中，导致生产危险行很大。②原料氯气在生产过程中不可避免的夹带少量氧气，随着反应的进行，氯气不断参加反应，因此需要不断的补充氯气，而氧气不能参与反应，不断累积在反应装置内，随着反应的进行，氧气浓度不断升高，而反应放出热量，氧气、氯气、乙烯同时存在，高温下容易引发爆炸。③反应产生盐酸，需要消耗大量的碱(例如氢氧化钙)来中和反应的生成物盐酸，才能有利于反应。④反应产生大量氯化钙，氯化钙导致产生的废水COD偏高，污染环境。⑤水资源消耗大，产生大量废水和废渣，氯醇法生产1t环氧乙烷产生40-50t含氯化物的废水、2.1t氯化钙废渣，该废水具有温度高、pH值高、氯根含量高、COD含量高和悬浮物含量高的“五高”特点，难以处理，严重污染环境。⑥生产过程中产生的次氯酸对设备的腐蚀也比较严重。用氯醇法工艺生产环氧乙烷，如果不能有效地解决废水、废渣问题，企业生产装置能力越大，其环保的包袱就越大；生产量越高，对环境的伤害就越深。所以说，环保已成为制约环氧乙烷工业发展的首要因素。美国开发和应用氯醇法制备环氧化物最早，应用初期，氯醇法工艺得到广泛的发展和生产。2000年，由于不能有效处理氯醇法工艺产生的废水，美国禁止使用氯醇法工艺生产环氧化物。
技术实现思路
本申请的专利技术人通过研究发现，采用乙烯、卤化氢和H2O2制备卤乙醇，然后皂化，能够以极高的选择性和收率制备环氧乙烷，并且大幅度降低了废水、废渣的排放。根据本专利技术的第一个实施方案，提供一种制备卤乙醇的方法，该方法包括以下步骤：(1)催化剂酸处理：将催化剂浸泡在酸中，然后洗涤催化剂，将催化剂烘干；(2)卤醇化：在反应装置中加入卤化氢、H2O2、乙烯和经步骤(1)处理过的催化剂，进行卤醇化反应而得到卤乙醇。在本专利技术中，步骤(1)中酸为有机酸和/或无机酸，优选为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、碳酸、氯酸、醋酸中的一种或多种。对酸的浓度没有要求，可以是浓酸，也可以是烯酸。可以是混合酸。作为优选，步骤(1)中所述的催化剂为含Ti杂原子分子筛、HTS分子筛、Zr-MFI分子筛中的一种或多种。在本专利技术中，步骤(1)中用蒸馏水或去离子水洗涤。在本专利技术中，步骤(2)中所述卤化氢为氯化氢、溴化氢或碘化氢中的一种或多种。在本专利技术中，步骤(2)中乙烯与H2O2的摩尔比为1：0.1-100，优选1：0.5-50，更优选1：0.8-30，更优选1：0.9-20，更优选1：1.0-10，更优选1：1.1-5，更优选1：1.1-2。在本专利技术中，所述H2O2的浓度(wt％)为2-100％，优选5-90％，更优选为8-80％，更优选为10-70％，更优选为15-60％，更优选20-50％。在本专利技术中，步骤(2)中乙烯与卤化氢的摩尔比为1：0.1-100，优选1：0.5-50，更优选1：0.8-30，更优选1：0.9-20，更优选1：1.0-10，更优选1：1.1-5，更优选1：1.1-2。在本专利技术中，步骤(2)中的反应温度为0-60℃，优选10-50℃，更优选20-45℃。在本专利技术中，步骤(1)中浸泡时间没有限制，浸泡的目的是让催化剂先进出酸的浸泡，提高催化剂的催化性能和适用寿命。一般的浸泡时间为0.1-72h，优选0.2-48h，更优选为0.3-24h，例如0.5h，1h，2h，6h。在本专利技术中，洗涤催化剂的目的是洗涤浸泡后催化剂上的酸。一般用蒸馏水或去离子水，或者也可以用弱碱洗涤。在本专利技术中，步骤(1)中烘干的目的是去除洗涤后催化剂上的水分。在不损坏催化剂结构和不影响催化剂性能的情况下，烘干的温度可以随意控制。如果高温烘干，则烘干时间较短。如果低温烘干，适当延长烘干时间。达到去除水分的目的即可。一般地，烘干温度5-90℃，烘干时间为0.1-48h；优选烘干温度10-60℃，烘干时间为0.2-24h；更优选为烘干温度20-50℃，烘干时间为0.5-12h.例如烘干温度30℃，烘干时间为10h；烘干温度40℃，烘干时间为6h；烘干温度45℃，烘干时间为2h。在本专利技术中，步骤(1)的酸的浓度范围不受限制，可以是弱酸，可以是强酸，也可以是混合酸。可以是低浓度酸，也可以是高浓度酸。一般的，盐酸的浓度范围为2-38％，优选10-35％。硫酸的浓度范围2-98％，优选5-80％。硝酸的浓度范围10-98％，优选20-80％。根据本专利技术的第二个实施方案，提供一种卤醇法制备环氧乙烷的方法，该方法包括以下步骤：(1)催化剂酸处理：将催化剂浸泡在酸中，然后洗涤催化剂，将催化剂烘干；(2)卤醇化：在反应装置中加入卤化氢、H2O2、乙烯和经步骤(1)处理过的催化剂，进行卤醇化反应而得到卤乙醇。(3)皂化：将步骤(2)的卤乙醇与碱金属的氢氧化物进行皂化反应，分离而获得环氧乙烷和卤化碱金属盐。作为优选，所述方法还包括：(4)电渗析：将步骤(3)获得的卤化碱金属盐经过双极膜电渗析，得到碱金属的氢氧化物和卤化氢。作为优选，所述方法还包括：(5)环氧化物的精制(如蒸馏或精馏)：将步骤(3)获得的环氧乙烷通过蒸馏和/或精馏，得到精制的环氧乙烷。(2)卤醇化：在反应装置中通入卤化氢，添加H2O2，加入乙烯和经步骤(1)处理过的催化剂，进行卤醇化反应而得到卤乙醇。在本专利技术中，步骤(1)中酸为有机酸和/或无机酸，优选为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、碳酸、氯酸、醋酸中的一种或多种。对酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备卤乙醇的方法，包括以下步骤：(1)催化剂酸处理：将催化剂浸泡在酸中，然后洗涤催化剂，将催化剂烘干；(2)卤醇化：在反应装置中加入卤化氢、H2O2、乙烯和经步骤(1)处理过的催化剂，进行卤醇化反应而得到卤乙醇。

【技术特征摘要】
1.一种制备卤乙醇的方法，包括以下步骤：(1)催化剂酸处理：将催化剂浸泡在酸中，然后洗涤催化剂，将催化剂烘干；(2)卤醇化：在反应装置中加入卤化氢、H2O2、乙烯和经步骤(1)处理过的催化剂，进行卤醇化反应而得到卤乙醇。2.一种卤醇法制备环氧乙烷的方法，包括以下步骤：(1)催化剂酸处理：将催化剂浸泡在酸中，然后洗涤催化剂，将催化剂烘干；(2)卤醇化：在反应装置中加入卤化氢、H2O2、乙烯和经步骤(1)处理过的催化剂，进行卤醇化反应而得到卤乙醇；(3)皂化：将步骤(2)的卤乙醇与碱金属的氢氧化物进行皂化反应，分离而获得环氧乙烷和卤化碱金属盐。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：(4)电渗析：将步骤(3)获得的卤化碱金属盐经过双极膜电渗析，得到碱金属的氢氧化物和卤化氢。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：(5)环氧化物的精制：将步骤(3)获得的环氧乙烷通过蒸馏和/或精馏，得到精制的环氧乙烷。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(1)中酸为有机酸和/或无机酸，优选为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、碳酸、氯酸、醋酸中的一种或多种，和/或步骤(1)中所述的催化剂为含Ti杂原子分子筛、HTS分子筛、Zr-MFI分
\t子筛中的一种或多种。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(1)中浸泡时间为0.1-72h，用蒸馏水或去离子水洗涤，烘干时间为0.1-48h，和/或步骤(2)中所述卤化氢为氯化氢、溴化氢或碘化氢中的一种或多种。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(2)中乙烯与H2O2的摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：林民，廖维林，舒兴田，
申请(专利权)人：江西苏克尔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36