CN104693147A - 一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法 - Google Patents

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Abstract

一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法，其特征是以反应控制相转移催化剂，氧化剂，溶剂和添加剂存在下，进行乙烯环氧化制备环氧乙烷，该方法乙烯在溶剂中分散均匀，使反应更加充分，添加剂的存在提高了环氧乙烷产率及环氧乙烷选择性，催化剂兼备均相和多相催化剂优点，可回收循环使用，反应条件温和适合工业应用。

Description

一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法
技术领域
本发明涉及一种环氧乙烷的合成方法，具体涉及一种以反应控制相转移催化剂催化乙烯合成环氧乙烷的方法。
背景技术
环氧乙烷是一种重要的化工基础原料和化工中间体，是乙烯工业衍生物种仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要化工产品，其广泛用于生产乙二醇、乙二醇醚、乙二醇胺等重要工业化学品，也广泛用于洗涤剂工业和消毒剂等。
目前工业生产环氧乙烷工艺主要为乙烯直接氧化法，其生产工艺是在列管式固定床反应器中，采用银作为催化剂，纯氧与乙烯在200～300℃之间直接氧化生产环氧乙烷，目前工业生产方法存在能耗高、而且在高温下银催化剂上容易发生深度氧化反应的不足。
反应控制相转移催化剂兼备了均相和多相催化剂的优点（US6960693B2、CN1204970C、CN1355067A、CN1401425A），反应过程中以均相形式进行高选择性的催化反应，反应结束后以多相形式可回收利用，而以反应控制相转移催化剂催化乙烯环氧化制备环氧乙烷尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全新的环氧乙烷生产工艺，以反应控制相转移催化剂催化乙烯制备环氧乙烷，环氧化过程依靠溶解在溶剂中的乙烯进行环氧化生产环氧乙烷，该方法乙烯在溶剂中分散均匀，使反应更加充分，添加剂的存在提高了环氧乙烷产率及环氧乙烷选择性，催化剂兼备均相和多相催化剂优点，可回收循环使用，反应条件温和适合工业应用。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法，其特征是：以反应控制相转移催化剂，氧化剂，溶剂和添加剂存在下，在10～100℃和0.25～10.00Mpa条件下反应0.5～15小时进行乙烯环氧化制备环氧乙烷，其中乙烯和氧化剂的摩尔比例为1～25:1，乙烯和催化剂的摩尔比例为10～2000:1，溶剂与乙烯的质量比例为1～100:1，添加剂与溶剂的质量比例为1:100～100000。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应控制相转移催化剂为具有反应控制相转移特点的磷钨杂多酸季铵盐，其组成为QmPWpO4+3p，式中Q是阳离子部分，R1R2R3N是吡啶及其同系物或用[R1R2R3R4N+]表示，其中R1、R2、R3、R4是C5～C20的直链或支链的烷基、环烷基、苄基；2≤m≤7,p=2、3或4。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应使用的氧化剂为15～70%的过氧化氢水溶液或过氧乙酸、叔丁基过氧化氢、乙苯过氧化氢、异丙苯过氧化氢、环己烷过氧化氢中的一种。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的溶剂选自醇类溶剂、芳烃溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂、腈类溶剂或卤代烃类溶剂中的一种或几种混合。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的醇类溶剂为甲醇、乙醇或其它醇。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的芳烃溶剂为甲苯、乙基苯、二甲苯、三甲苯苯或其它单取代或多取代烷基苯。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲基醚或甲基叔丁基醚。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的酯类溶剂为乙酸乙酯、磷酸三辛酯或磷酸三丁酯。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的腈类溶剂为乙腈或苄腈。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的卤代烃类溶剂为卤代烷烃或卤代芳香烃，如二氯乙烷或二氯苯等。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应所使用的添加剂为含有碳酸根、醋酸根、硫酸根、亚硫酸根、磷酸根、磷酸氢根磷酸二氢根的钾、钠、铵盐中的一种或二种以上混合。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，乙烯和氧化剂的摩尔比例优选为2～20:1，乙烯和催化剂的摩尔比例优选为100～2000:1，溶剂与乙烯的质量比例优选为10～100:1，添加剂与溶剂的质量比例优选为1:100～100000。
本发明的一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法中，反应温度优选为40～80℃，反应压力优选2～8MPa，反应时间优选2～12小时。
本发明中反应条件温和、反应充分，环氧乙烷产率及环氧乙烷选择性高，催化剂可循环使用。
下面通过实施方式对本发明做进一步说明。
具体实施方式
实施例1
在材质为316L不锈钢5L机械搅拌反应釜中，加入溶剂甲苯加入量为2000g，10g催化剂[(CH)3C16H33N](PO4)(W03)4]，加入乙烯1000g，叔丁基过氧化氢280g，反应压力为4.0MPa，反应温度为65℃，反应5小时后双氧水的转化率为99.5%，产物经过H核磁谱分析得出1H NMR(parameter neat)δ2.54(s,4H)，确认为环氧乙烷，环氧乙烷的产率为63.1%。
催化剂经过离心分离后真空干燥烘干回收，催化剂回收率为9.8%。
实施例2
在材质为316L不锈钢5L机械搅拌反应釜中，加入1L甲苯和1L甲基叔丁基醚，10.0g催化剂[(C5H5NC4H9]3(PO4)(W03)4]，加入乙烯000g，叔丁基过氧化氢500g，通入氮气压力为2.5MPa，反应温度为55℃，反应4小时后双氧水的转化率为99.6%，产物经过H核磁谱分析得出1H NMR(parameter neat)δ2.54(s,4H)，确认为环氧乙烷，环氧乙烷的产率为66.0%。
催化剂经过离心分离后真空干燥烘干回收，催化剂回收率为9.6%。
实施例3
在材质为316L不锈钢5L机械搅拌反应釜中，加入1L甲苯和1L二氯乙烷，10.0g催化剂[π-C5H5NC16H33]3(PO4)(W03)4]，加入乙烯1000g，50%双氧水300g，通入氮气压力为2.50MPa，反应温度为50℃，反应4小时，催化剂经过离心分离后真空干燥烘干回收循环使用，产物经过H核磁谱分析得出1H NMR(parameter neat)δ2.54(s,4H)，确认为环氧乙烷，环氧化结果见表1。
表1
实施例4
在材质为316L不锈钢5L机械搅拌反应釜中，加入2L1,2-二氯乙烷，10.0g催化剂[(C5H5NC4H9]3(PO4)(W03)4]，加入乙烯1000g，过氧乙酸800g，通入氮气压力为2.50MPa，反应温度为50℃，反应6小时后双氧水的转化率为99.8%，产物经过H核磁谱分析得出1HNMR(parameter neat)δ2.54(s,4H)，确认为环氧乙烷，环氧乙烷的产率为63.5%。

Claims (8)

1.一种乙烯环氧化制备环氧乙烷的方法，其特征是：以反应控制相转移催化剂，氧化剂，溶剂和添加剂存在下，在10～100℃和0.25～10.00Mpa条件下反应0.5～15小时进行乙烯环氧化制备环氧乙烷，其中乙烯和氧化剂的摩尔比例为1～25:1，乙烯和催化剂的摩尔比例为10～2000:1，溶剂与乙烯的质量比例为1～100:1，添加剂与溶剂的质量比例为1:100～100000。 
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应控制相转移催化剂为具有反应控制相转移特点的磷钨杂多酸季铵盐，其组成为QmPWpO4+3p，式中Q是阳离子部分，其为R1R2R3N是吡啶及其同系物或用[R1R2R3R4N+]表示，其中R1、R2、R3、R4是C5～C20的直链或支链的烷基、C4～C18的环烷基、苄基中的一种；2≤m≤7,p=2、3或4。 
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应使用的氧化剂为15～70%（限定全部）的过氧化氢水溶液或过氧乙酸、叔丁基过氧化、乙苯过氧化氢、异丙苯过氧化氢、环己烷过氧化氢中的一种。 
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应所使用的溶剂选自醇类溶剂、芳烃溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂、腈类溶剂或卤代烃类溶剂中的一种或二种以上混合。 
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：反应所使用的醇类溶剂为甲醇或乙醇； 
反应所使用的芳烃溶剂为甲苯、乙基苯、二甲苯、三甲苯苯或其它单取代或多取代烷基苯； 
反应所使用的醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲基醚或甲基叔丁基醚； 
反应所使用的酯类溶剂为乙酸乙酯、磷酸三辛酯或磷酸三丁酯； 
反应所使用的腈类溶剂为乙腈或苄腈； 
反应所使用的卤代烃类溶剂为卤代烷烃或卤代芳香烃，如二氯乙烷或二氯苯。 
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应所使用的添加剂为含有碳酸根、醋酸根、硫酸根、亚硫酸根、磷酸根、磷酸氢根磷酸二氢根的钾、钠、铵盐中的一种或二种以上混合。 
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：乙烯和氧化剂的摩尔比例优选为2～20:1，乙烯和催化剂的摩尔比例优选为100～2000:1，溶剂与乙烯的质量比例优选为10～100:1，添加剂与溶剂的质量比例优选为1:100～100000。 
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应温度优选为40～80℃，反应压力优选2～8MPa，反应时间优选2～12小时。 
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108530394A (zh) * 2017-03-06 2018-09-14 中国科学院成都有机化学有限公司 一种合成维生素k3环氧衍生物的方法
CN109821530A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 中国科学院大连化学物理研究所 一种钴基催化剂及其用于丙烯环氧化反应的方法
CN110386859A (zh) * 2018-04-23 2019-10-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种烯烃环氧化反应后水相的处理方法
CN111253342A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种杂多酸季铵盐催化烯烃环氧化的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1765502A (zh) * 2004-10-27 2006-05-03 中国科学院大连化学物理研究所 用于氧化反应的催化剂及在氧化反应中的应用
CN101045716A (zh) * 2006-03-27 2007-10-03 中国石油化工股份有限公司 环氧丙烷的生产方法
CN101205219A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种环氧丙烷的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1765502A (zh) * 2004-10-27 2006-05-03 中国科学院大连化学物理研究所 用于氧化反应的催化剂及在氧化反应中的应用
CN101045716A (zh) * 2006-03-27 2007-10-03 中国石油化工股份有限公司 环氧丙烷的生产方法
CN101205219A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种环氧丙烷的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MADHAV GHANTA ET AL.: "Is the Liquid-Phase H2O2-Based Ethylene Oxide Process More Economical and Greener Than the Gas-Phase O2-Based Silver-Catalyzed Process?", 《INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH》, vol. 52, 7 September 2012 (2012-09-07), pages 18 - 29 *
SHINICHI YAMABE ET AL.: "A Theoretical Study of the Epoxidation of Olefins by Peracids", 《J. ORG. CHEM.》, vol. 61, no. 2, 31 December 1996 (1996-12-31), pages 616 - 620 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108530394A (zh) * 2017-03-06 2018-09-14 中国科学院成都有机化学有限公司 一种合成维生素k3环氧衍生物的方法
CN109821530A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 中国科学院大连化学物理研究所 一种钴基催化剂及其用于丙烯环氧化反应的方法
CN110386859A (zh) * 2018-04-23 2019-10-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种烯烃环氧化反应后水相的处理方法
CN110386859B (zh) * 2018-04-23 2021-11-16 中国科学院大连化学物理研究所 一种烯烃环氧化反应后水相的处理方法
CN111253342A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种杂多酸季铵盐催化烯烃环氧化的方法

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