一种制备环氧丙烷的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种制备环氧丙烷的装置及方法。所述装置，依次包括鼓泡塔浆态床反应器、沉降分离单元、搅拌槽浆态床反应器，在反应压力0.1～0.6MPa，反应温度40～70℃的反应条件下，利用鼓泡塔浆态床反应器和搅拌槽浆态床反应器的组合进行环氧化反应的方法。能有效避免反应过程中强放热产生局部热点，也能有效避免液相反混生成副产物。具有过氧化氢转化率高(≥99％)，过氧化氢有效利用率好(≥95％)以及产物环氧丙烷选择性高(≥98％)的优点。

Apparatus and method for preparing propylene oxide

The invention discloses a device and a method for preparing propylene oxide. The device comprises a bubble column slurry reactor and sedimentation separation unit, stirred tank slurry reactor, the reaction pressure is 0.1 ~ 0.6MPa, the reaction temperature is 40 ~ 70 DEG C under the reaction conditions, method of epoxidation reaction using a combination of bubble column slurry reactor and slurry mixing tank the state bed reactor. The invention can effectively avoid the local heat generated in the process of strong heat release in the reaction process, and can effectively prevent the liquid from mixing to produce the by-product. Hydrogen peroxide has high conversion rate (more than 99%), the effective utilization rate of hydrogen peroxide (more than 95%) and good product selectivity of propylene oxide has the advantages of high (more than 98%).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种烯烃环氧化制备环氧丙烷的装置及方法。
技术介绍
环氧丙烷是是仅次于聚丙烯及丙烯晴的第三大丙烯衍生物，是非常重要的基本有机化工原料，它主要用于生产聚醚多元醇，进而制造聚氨酯。环氧丙烷还可用于制取非离子表面活性剂和丙烯醇、丙二醇、合成甘油等。环氧丙烷衍生的精细化学品几乎应用于所有工业部门和日常生活中。氯醇法、共氧化法和直接氧化法是目前工业上相对成熟的环氧丙烷生产技术。特别地，应用钛硅分子筛为催化剂，使用过氧化氢直接氧化合成环氧丙烷的方法(简称HPPO法)，克服了氯醇法对设备腐蚀严重，废液、废渣多等劣势；也不存在共氧化法生产联产物多的不足，是国际公认的环境友好生产技术。因此，HPPO工艺在今后一段时期内，将成为新建环氧丙烷项目采用的主要生产工艺。大量的专利披露了丙烯环氧化制备环氧丙烷的方法，例如：WO2000/007965中披露了含C＝C双键的有机化合物与过氧化氢反应制备环氧化合物的方法，反应共分两步进行，第一步反应在等温固定床中进行，第二步反应在绝热固定床中进行，反应压力为自生压力～100Bar。WO2004/013116中披露了采用两个固定床进行环氧化的工艺，第一步反应在等温固定床中进行，第二步反应在绝热固定床中进行，该方法的特点是固定床有多个原料进料点和产物出口点。CN102442976A披露了一种烯烃环氧化方法，该方法包括以下步骤：(1)在烯烃环氧化反应的条件下，在第一固体催化剂的存在条件下，使含有溶剂、烯烃和过氧化氢的第一混合物料在移动床反应器中进行环氧化反应，反应的程度使过氧化氢的转化率达到50％以上；(2)在烯烃环氧化的反应条件下，将步骤(1)得到的反应混合物和第二固体催化剂引入到淤浆床反应器中进行环氧化反应，反应的程度使过氧化氢的总转化率达到95％以上。所述移动床反应器和淤浆床反应器的反应压力为0.5～4.5MPa，优选0.6～3MPa。此专利技术克服了只使用移动床进行反应时过氧化氢转化率低的缺点，同时也克服了只使用淤浆床进行反应时存在环氧丙烷选择性低的缺点，其中所述淤浆床反应为间歇反应。CN104311513A披露了一种制备环氧丙烷的方法，该方法采用固定床管道反应器和浆态床反应釜组合的工艺。该方法包含以下步骤：(1)向反应釜中加入反应原料丙烯、过氧化氢、溶剂甲醇和钛硅沸石催化剂建立循环；(2)将反应原料和溶剂从反应釜外连续加入管道反应器进行反应，再经静态混合器混合后送入反应釜进行反应。此专利技术中过氧化氢转化率≥96％，环氧丙烷的选择性≥95％，反应为连续反应，反应平稳。CN104557781A披露了一种生产环氧丙烷的方法，主要解决现有技术存在反应温升较高，以及为保持较高的反应效率需要较高的丙烯与过氧化物的摩尔比问题。此专利技术采用原料丙烯和过氧化氢异丙苯进入至少为两段的多段绝热反应区，其中反应压力1.0～12.0MPa；原料过氧化氢异丙苯分段进入多段绝热反应区的各催化剂床层；多段绝热反应区出口得到的含环氧丙烷的环氧化产物部分循环至多段绝热反应区的各催化剂床层入口，目标产物环氧丙烷的选择性达到96.4％。尽管HPPO工艺具有过程环境友好以及联产副产物少等显著优点，但是由于环氧化反应过程中存在大量的溶剂(比如甲醇)、水和过量的丙烯，而且烯烃环氧化反应为强放热反应，因此，HPPO工艺仍存在生产效率低，原料(过氧化氢)转化不完全，反应强放热可能导致飞温从而对反应装置及催化剂造成损害等不足。上述各公开专利，对于丙烯环氧化制备环氧丙烷方法，采用了固定床、移动床，浆态床以及移动床和浆态床组合等工艺，分别有针对性地解决了环氧化反应过程放热、原料转化率不足以及生产效率低下等问题。但从现有文献和专利的报道来看，仍然需要开发新的丙烯环氧化工艺，从而简单、高效地解决HPPO工艺过程中存在的过氧化氢转化不完全、过氧化氢有效利用率不高、产物环氧丙烷选择性低、反应强放热可能导致飞温等诸多问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有HPPO法生产环氧丙烷工艺技术中存在的不足，而提供一种制备环氧丙烷的装置及方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种制备环氧丙烷的装置，依次包括鼓泡塔浆态床反应器、沉降分离单元、搅拌槽浆态床反应器，鼓泡塔浆态床反应器底部设有甲醇/过氧化氢加入口和丙烯加入口B，顶部设有催化剂加入口C和丙烯出口E，所述丙烯出口E连通搅拌槽浆态床反应器底部丙烯加入口K；鼓泡塔浆态床反应器中上部的悬浮浆液由出口连接沉降分离单元；沉降分离单元底部浓缩浆液出口连通鼓泡塔浆态床反应器底部；沉降分离单元中部的清液出口连通搅拌槽浆态床反应器底部清液加入口H；搅拌槽浆态床反应器顶部设有丙烯出口L和催化剂加入口I。优选地，还包括搅拌槽浆态床反应器Ⅱ，所述丙烯出口E、丙烯加入口K、搅拌槽浆态床反应器Ⅱ底部丙烯加入口相互连通；清液出口、清液加入口H、搅拌槽浆态床反应器Ⅱ底部清液加入口相互连通；搅拌槽浆态床反应器Ⅱ顶部设有丙烯出口和催化剂加入口。优选地，搅拌槽浆态床反应器内部设有金属膜分离过滤器J。优选地，搅拌槽浆态床反应器Ⅱ内部设有金属膜分离过滤器。一种在低压条件下制备环氧丙烷的方法，是一种在低压反应条件下(0.1～0.6MPa)，利用鼓泡塔浆态床反应器和搅拌槽浆态床反应器的组合进行环氧化反应的方法。该方法不仅能够有效避免反应过程中强放热而导致的反应器飞温，而且具有丙烯环氧化过程中原料过氧化氢的转化率和有效利用率高以及产物中环氧丙烷的选择性高等显著优点。具体包括以下步骤：(1)在鼓泡塔浆态床反应器内，以甲醇作为反应溶剂，钛硅分子筛为催化剂，在反应压力0.1～0.6MPa，反应温度30～90℃的反应条件下，丙烯和过氧化氢进行环氧化反应。(2)在鼓泡塔浆态床反应器内反应后的悬浮浆液进入沉降分离单元，经沉降分离得到上层清液(主要包含环氧丙烷、甲醇和过氧化氢)和含催化剂的浓缩浆液。上层清液进入后一工序的搅拌槽浆态床反应器内继续反应，而含催化剂的浓缩浆液则返回鼓泡塔浆态床反应器内重新参与反应。在鼓泡塔浆态床反应器内未反应的气相丙烯进入后一工序的搅拌槽浆态床反应器内继续参与环氧化反应。经鼓泡塔浆态床反应器反应后，原料过氧化氢的转化率达到80％以上。(3)在钛硅沸石分子筛催化剂的催化作用下，自鼓泡塔浆态床反应器而来的丙烯和自沉降分离单元而来的清液(主要包含环氧丙烷、甲醇和过氧化氢)在搅拌槽浆态床反应器内继续进行环氧化反应，其中反应压力0.1～0.6MPa，反应温度30～90℃。经搅拌槽浆态床反应器反应后，原料过氧化氢的转化率≥99％。(4)在搅拌槽浆态床反应器内反应后的液相产物通过金属膜过滤器进行过滤，过滤出的清液(主要包含甲醇和环氧丙烷)进入后续分离工序，而被金属膜截留的催化剂留在反应器内继续参与反应。在搅拌槽浆态床反应器内反应后的气相产物(主要包含丙烯)也进入后续分离工艺。经分离工序分离后的丙烯和甲醇循环利用。上述技术方案中，所述的鼓泡塔浆态床反应器在反应过程中，原料丙烯、过氧化氢和甲醇按比例泵入反应器中。上述技术方案中，所述的鼓泡塔浆态床反应器在反应过程中，溶剂甲醇、丙烯和过氧化氢的含量可以在很大范围内改变，优选情况下，所述原料丙烯、过氧化氢和溶剂甲醇的摩尔比为(1.5～5)：1：(2～6)。上述技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备环氧丙烷的装置，其特征在于，依次包括鼓泡塔浆态床反应器、沉降分离单元、搅拌槽浆态床反应器，鼓泡塔浆态床反应器底部设有甲醇/过氧化氢加入口和丙烯加入口B，顶部设有催化剂加入口C和丙烯出口E，所述丙烯出口E连通搅拌槽浆态床反应器底部丙烯加入口K；鼓泡塔浆态床反应器中上部的悬浮浆液出口连接沉降分离单元；沉降分离单元底部浓缩浆液出口连通鼓泡塔浆态床反应器底部；沉降分离单元中部的清液出口连通搅拌槽浆态床反应器底部清液加入口H；搅拌槽浆态床反应器顶部设有丙烯出口L和催化剂加入口I。

【技术特征摘要】
1.一种制备环氧丙烷的装置，其特征在于，依次包括鼓泡塔浆态床反应器、沉降分离单元、搅拌槽浆态床反应器，鼓泡塔浆态床反应器底部设有甲醇/过氧化氢加入口和丙烯加入口B，顶部设有催化剂加入口C和丙烯出口E，所述丙烯出口E连通搅拌槽浆态床反应器底部丙烯加入口K；鼓泡塔浆态床反应器中上部的悬浮浆液出口连接沉降分离单元；沉降分离单元底部浓缩浆液出口连通鼓泡塔浆态床反应器底部；沉降分离单元中部的清液出口连通搅拌槽浆态床反应器底部清液加入口H；搅拌槽浆态床反应器顶部设有丙烯出口L和催化剂加入口I。2.根据权利要求1所述制备环氧丙烷的装置，其特征在于，还包括搅拌槽浆态床反应器Ⅱ，所述丙烯出口E、丙烯加入口K、搅拌槽浆态床反应器Ⅱ底部丙烯加入口相互连通；清液出口、清液加入口H、搅拌槽浆态床反应器Ⅱ底部清液加入口相互连通；搅拌槽浆态床反应器Ⅱ顶部设有丙烯出口和催化剂加入口。3.根据权利要求1或2所述制备环氧丙烷的装置，其特征在于，搅拌槽浆态床反应器内部设有金属膜分离过滤器J。4.根据权利要求2所述制备环氧丙烷的装置，其特征在于，搅拌槽浆态床反应器Ⅱ内部设有金属膜分离过滤器。5.一种制备环氧丙烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在鼓泡塔浆态床反应器内，以甲醇作为溶剂，钛硅分子筛为催化剂，丙烯和过氧化氢进行环氧化反应，反应的程度使过氧化氢的转化率≥80％；未反应的丙烯进入后一工序的搅拌槽浆态床反应器内继续参与环氧化反应；(2)在鼓泡塔浆态床反应器反应后的悬浮浆液进入沉降分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国东，李进，王炳春，
申请(专利权)人：中触媒新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21