CN104311512B - 一种1,2-环氧丁烷的清洁制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种1,2-环氧丁烷的清洁制备方法，将溶剂、1-丁烯、过氧化氢、表面活性剂在装有催化剂的反应器内，上述物质的质量比为：溶剂20-50:1-丁烯1.0-10:过氧化氢0.5-1.0:表面活性剂0.08-0.15:催化剂0.5-1.2，在一定条件下进行环氧化反应生成1，2-环氧丁烷，所述的反应条件是反应温度为50-80℃，反应压力0.4-1.0MPa，反应时间2-4h。本发明过程简单，反应条件温和，对环境友好，且减小了产物分离的能耗，可用于工业化生产。

Description

一种1,2-环氧丁烷的清洁制备方法
技术领域
本发明涉及一种1，2-环氧丁烷的清洁制备方法，特别是涉及一种以碳酸酯类物质为溶剂，一步合成1，2-环氧丁烷的方法。
背景技术
1，2-环氧丁烷(BO)是一种重要的有机合成原料，可以用来制备有机合成中间体和高分子聚合物，例如可以生产聚醚多元醇用于制备低泡洗涤剂、消泡剂、脱模剂等；1，2-环氧丁烷水合反应的产物可以用于制造增塑剂；1，2-环氧丁烷与环氧乙烷形成的嵌段共聚物能用于非离子型乳化剂、破乳剂的生产；另外，1，2-环氧丁烷还是各类氯溶剂的最佳稳定剂。
目前，工业生产1，2-环氧丁烷的方法主要有氯醇法和过氧乙酸法。氯醇法生产1，2-环氧丁烷的主要原料为1-丁烯、氯气、石灰乳，生产工艺分为三个部分：氯醇化、皂化及精制。氯醇法是制备低碳环氧化物的传统方法，虽然该法对原料纯度要求不高，但是在生产过程中消耗大量Cl2并产生含有CaCl2和有机氯的废水，氯醇法由于其严重的污染问题而将被逐步淘汰。过氧乙酸法生产1，2-环氧丁烷的主要原料为1-丁烯和过氧乙酸。该法是在催化剂的作用下，将过氧乙酸中的活泼氧转移到1-丁烯从而得到1，2-环氧丁烷。过氧乙酸法与氯醇法相比，优点是无三废污染，蒸汽消耗量小，副产物乙酸可以回收利用，但该法反应体系中含有大量酸，对设备腐蚀严重，且对操作要求也较高。
由此可以看到，现有生产1,2-环氧丁烷的工艺存在着弊端，在大力提倡绿色化学和原子经济性的当下，人们迫切需要开发一种既经济又环保的1,2-环氧丁烷生产方法。
近几年来，随着钛硅分子筛的应用不断扩大，以过氧化氢为氧化剂直接环氧化1-丁烯制备1,2-环氧丁烷的方法开始得到人们的关注。该方法不仅反应条件温和，而且对环境的污染大大减小。专利CN101085763A披露了一种使用低碳醇，优选甲醇为溶剂，以过氧化氢为氧化剂，1-丁烯为原料，钛硅分子筛为催化剂合成1,2-环氧丁烷的方法，虽然该法1,2-环氧丁烷选择性高，但是其使用大量甲醇作为溶剂，不仅存在安全隐患，而且由于甲醇沸点与产物1,2-环氧丁烷沸点接近，致使后续的分离变得困难。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种清洁制备1，2-环氧丁烷的方法。
技术方案：本发明一种1，2-环氧丁烷的清洁制备方法包括：将溶剂、1-丁烯、过氧化氢和表面活性剂加入到装有催化剂的反应器内，上述物质的质量比为：溶剂20-50:1-丁烯1.0-10:过氧化氢0.5-1.0:表面活性剂0.08-0.15:催化剂0.5-1.2，进行环氧化反应生成1,2-环氧丁烷，反应条件是反应温度为50-80℃，反应压力0.4-1.0MPa，反应时间2-4h。
所述溶剂为碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯。
所述催化剂为氨水改性的钛硅分子筛。
所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、烷基糖苷或聚乙二醇。
本发明使用碳酸酯类物质作为溶剂，能很好地避免醇类溶剂沸点低的问题，产物易从体系中分离出来，而且方法简单，对环境友好，是一种绿色制备方法。
有益效果：与现有的制备1,2-环氧丁烷的技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明过程简单，反应条件温和，无需高温高压，安全系数高，反应物利用率高，反应副产物主要是H2O2，对环境友好，对设备腐蚀性极低，无三废污染。
(2)本发明使用的溶剂为碳酸酯类物质，能很好地避免醇类溶剂沸点低的问题，减小了产物分离的能耗，可用于工业化生产。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1、将20.0g的碳酸二甲酯、1.0g的1-丁烯、0.5g的过氧化氢、0.08g的十二烷基硫酸钠和0.5g氨水改性的钛硅分子筛加入到反应器中，反应温度为50℃，反应压力为0.4Mpa，反应2.0h后取样分析，双氧水转化率为87.2％，1，2-环氧丁烷产物收率为93.3％。
实施例2、将50.0g的碳酸乙烯酯、10.0g的1-丁烯、1.0g的过氧化氢、0.15g的烷基糖苷和1.2g氨水改性的钛硅分子筛加入到反应器中，反应温度为60℃，反应压力为1.0Mpa，反应3.0h后取样分析，双氧水转化率为88.4％，1，2-环氧丁烷产物收率为93.9％。
实施例3、将35.0g的碳酸丙烯酯、5.5g的1-丁烯、0.75g的过氧化氢、0.12g的聚乙二醇和0.8g氨水改性的钛硅分子筛加入到反应器中，反应温度为70℃，反应压力为0.5Mpa，反应2.5h后取样分析，双氧水转化率为84.6％，1，2-环氧丁烷选择率为89.3％。
实施例4、将25.0g的碳酸丙烯酯、1.5g的1-丁烯、0.6g的过氧化氢、0.10g的烷基糖苷和0.8g氨水改性的钛硅分子筛加入到反应器中，反应温度为80℃，反应压力为0.8Mpa，反应4.0h取样分析，双氧水转化率为85.8％，1，2-环氧丁烷选择率为92.5％。
实施例5、将45.0g的碳酸丙烯酯、8.5g的1-丁烯、0.9g的过氧化氢、0.13g的十二烷基硫酸钠和0.9g氨水改性的钛硅分子筛加入到反应器中，反应温度为60℃，反应压力为0.6Mpa，，反应2.0h后取样分析，双氧水转化率为90.4％，1，2-环氧丁烷选择率为94.8％。

Claims (1)

1.一种2-环氧丁烷的清洁制备方法，其特征在于：将溶剂、1-丁烯、过氧化氢和表面活性剂加入到装有催化剂的反应器内，上述物质的质量比为：溶剂20-50:1-丁烯1.0-10:过氧化氢0.5-1.0:表面活性剂0.08-0.15:催化剂0.5-1.2，进行环氧化反应生成1,2-环氧丁烷，反应条件是反应温度为50-80℃，反应压力0.4-1.0MPa，反应时间2-4h；其中，
所述溶剂为碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯；
所述催化剂为氨水改性的钛硅分子筛；
所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、烷基糖苷或聚乙二醇。
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