CN101085763A - 一种合成1,2－环氧丁烷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成1，2－环氧丁烷的方法，摩尔比为(1～60)∶(0.5～10)∶1的低碳醇、1－丁烯和双氧水在装有催化剂的反应器内，1－丁烯和双氧水发生环氧化反应，得到1，2－环氧丁烷，所述的反应条件是反应温度为0～100℃，反应压力为0.5～8.5MPa，反应床层液体空速为0.1～10h－1。本发明过程简单、环境友好，1，2－环氧丁烷的选择性最高可达99％以上，且可连续生产，适于大规模工业生产。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种合成1，2-环氧丁烷的方法，特别是涉及一种由1-丁烯一步合成1，2-环氧丁烷的方法。
二、背景技术
1，2-环氧丁烷(BO)，又叫做氧化丁烯，是一种有机合成原料，可以用来制造有机合成中间体以及高分子聚合物，例如可以生产1，2-丁二醇、丁醇胺等。1，2-环氧丁烷还可以取代丙酮做硝基漆的稀释剂，具有良好的性能，也可用作含氯化合物的抗氧剂、生产氯乙烯树脂的抗腐蚀剂、表面活性剂、汽油添加剂等。1，2-环氧丁烷也是1，1，1-三氯乙烷(CH3-CCl3)和其它氯化溶剂的稳定剂。
工业上1，2-环氧丁烷的主要生产方法至今仍采用氯醇法工艺，即首先用次氯酸使1-丁烯氯醇化，然后环氧化。但是，用氯醇法合成环氧丁烷时，需要消耗大量的Cl2，设备腐蚀严重，并且生产中产生含CaCl2和有机氯化物的废水、废渣，对环境造成了极大污染。另外，生产装置要求建在有氯气资源和排污条件的地方，对生产地点要求比较严格。
由于污染问题，氯醇法必定将逐渐淘汰。近年来，1-丁烯在催化剂的作用下直接环氧化生成1，2-环氧丁烷的方法正在引起人们的关注。相比之下，丁烯直接环氧化法省去了氯醇化这道工序，因而简化了生产流程，特别是大大减少了环境污染。在杂志《精细化工中间体》2003年4月的《钛硅分子筛催化合成1，2-环氧丁烷》一文中公开了在钛硅分子筛催化剂上，反应温度40-80℃，丁烯-1直接环氧化生成环氧丁烷，环氧丁烷的选择性最高为96.8％。此方法的不足之处在于环氧丁烷的选择性稍低，同时反应在高压釜中间歇进行，不能连续反应。
三、发明内容
本发明的目的是提出一种产品选择性高、可连续反应的、由1-丁烯一步合成1，2-环氧丁烷的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种合成1，2-环氧丁烷的方法，其特征在于：摩尔比为(1～60)∶(0.5～10)∶1的低碳醇、1-丁烯和双氧水在装有催化剂的反应器内，1-丁烯和双氧水发生环氧化反应，生成1，2-环氧丁烷，所述的反应条件是反应温度为0℃～100℃，反应压力为0.5～8.5Mpa，反应床层液体空速为0.1～10h-1。
所述低碳醇的分子式是CnH2n+1OH，式中n≥1，优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种。低碳醇作为反应溶剂存在。
所述反应器可以是管道连续反应器，或者是固定床反应器，或者是淤浆床反应器，或者是釜式间歇反应器，或者是流化床反应器，或者是它们的组合。
所述催化剂可以是钛硅分子筛、改性钛硅分子筛、碱、醇钠、醇钾中的一种或它们的混合物。
所述碱可以是固体碱、液体碱，或有机碱、无机碱。
所述的醇钠(或醇钾)可以是甲醇钠(或甲醇钾)、乙醇钠(或乙醇钾)、丁醇钠(或丁醇钾)等有机醇钠(或有机醇钾)或它们的混合物。
采用1-丁烯一步合成1，2-环氧丁烷的方法，改进了现有工业生产1，2-环氧丁烷时，工艺复杂、成本高、设备腐蚀严重、排放有害物质等缺陷，整个过程简单、无污染，1，2-环氧丁烷的选择性最高可达99％以上，并且可连续反应，适于大规模的工业生产。
四、具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1：
将15g钛硅分子筛用10g石英沙稀释后装于固定床反应器中。甲醇和双氧水摩尔比为50∶1，1-丁烯和双氧水摩尔比为1∶1，甲醇和双氧水分别用计量泵注入反应器，1-丁烯通过质量流量计计量进入反应器(或用泵注入反应器)，三种反应物与催化剂接触反应，合成1，2-环氧丁烷。反应条件：反应温度为0℃，反应压力为0.5MPa，反应床层液体空速为10h-1。所得产物经过色谱分析，1，2-环氧丁烷选择性为99.3％，双氧水转化率为70.36％。
实施例2：
将改性钛硅分子筛装于淤浆床反应器中，液体总体积为3升，催化剂装填量占总液体量的5％。乙醇和双氧水摩尔比为60∶1，1-丁烯和双氧水摩尔比为0.5∶1，反应条件：反应温度为60℃，反应压力为8.5MPa，反应床层液体空速为8.0h-1，其他步骤同实施例1。所得产物经过色谱分析，1，2-环氧丁烷选择性为90.15％，双氧水转化率为90.25％。
实施例3：
将10g钛硅分子筛和10g乙醇钠混合均匀，用20g石英沙稀释，装于固定床反应器中。丙醇和双氧水摩尔比为1∶1，1-丁烯和双氧水摩尔比为6∶1，反应条件：反应温度为80℃，反应压力为2.1MPa，反应床层液体空速为0.1h-1，其它步骤同实施例1。所得产物经过色谱分析，1，2-环氧丁烷选择性为75.10％，双氧水转化率为99.80％。
实施例4：
将25g氧化镁装于固定床反应器中，催化剂用5g石英沙稀释，甲醇和双氧水摩尔比为3∶1，1-丁烯和双氧水摩尔比为10∶1，反应条件：温度为30℃，压力为2.0MPa，反应床层液体空速为5.34h-1，所得产物经过色谱分析，1，2-环氧丁烷选择性为96.00％，双氧水转化率为80.21％。
实施例5：
将20g钛硅分子筛用15g石英沙稀释后装于固定床反应器中。丁醇和双氧水摩尔比为5∶1，1-丁烯和双氧水摩尔比为1.5∶1，反应条件：反应温度为100℃，反应压力为2.0MPa，反应床层液体空速为8h-1。其他步骤同实施例1。所得产物经过色谱分析，1，2-环氧丁烷选择性为70.56％，双氧水转化率为98.88％。
实施例6：
将17g钛硅分子筛用10g石英沙稀释后装于固定床反应器中。甲醇和双氧水摩尔比为6∶1，1-丁烯和双氧水摩尔比为1∶1，反应条件：反应温度为50℃，反应压力为2.5MPa，反应床层液体空速为5.34h-1。所得产物经过色谱分析，1，2-环氧丁烷选择性为96.25％，双氧水转化率为99.36％。
实施例7：
将17.5g钛硅分子筛用10g石英沙稀释后装于固定床反应器中。甲醇和双氧水摩尔比为4∶1，1-丁烯和双氧水摩尔比为1∶1，反应条件：反应温度为50℃，反应压力为2.5MPa，反应床层液体空速为5.34h-1。所得产物经过色谱分析，1，2-环氧丁烷选择性为78.25％，双氧水转化率为99.56％。
实施例8：
将20g钛硅分子筛用10g石英沙稀释后装于固定床反应器中。甲醇和双氧水摩尔比为6∶1，1-丁烯和双氧水摩尔比为1∶1，反应条件：反应温度为100℃，反应压力为2.5MPa，反应床层液体空速为5.34h-1。所得产物经过色谱分析，1，2-环氧丁烷选择性为72.67％，双氧水转化率为99.26％。
实施例9：
将18g钛硅分子筛用10g石英沙稀释后装于固定床反应器中。甲醇和双氧水摩尔比为8∶1，1-丁烯和双氧水摩尔比为1∶1，反应条件：反应温度为50℃，反应压力为2.5MPa，反应床层液体空速为5.34h-1。所得产物经过色谱分析，1，2-环氧丁烷选择性为95.80％，双氧水转化率为99.67％。
Claims (3)
1、一种合成1，2-环氧丁烷的方法，其特征在于：摩尔比为(1～60)∶(0.5～10)∶1的低碳醇、1-丁烯和双氧水在装有催化剂的反应器内，1-丁烯和双氧水发生环氧化反应，得到1，2-环氧丁烷，所述的反应条件是反应温度为0～100℃，反应压力为0.5～8.5Mpa，反应床层液体空速为0.1～10h-1。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述低碳醇优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述催化剂可以是钛硅分子筛、改性钛硅分子筛、碱、醇钠、醇钾中的一种或它们的混合物。
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