CN105017106A

CN105017106A - 一种氧化二甲基亚砜的方法

Info

Publication number: CN105017106A
Application number: CN201410177440.4A
Authority: CN
Inventors: 史春风; 林民; 朱斌
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2034-04-29
Also published as: CN105017106B

Abstract

本发明提供了一种氧化二甲基亚砜的方法，包括在氧化反应条件下，将一种液体混合物与作为催化剂的至少一种钛硅分子筛接触，所述液体混合物含有二甲基亚砜和至少一种过氧化物，其中，该方法还包括向所述液体混合物中添加至少一种酸，所述酸的添加量使得该液体混合物的pH值为0.5-5.5。与直接将含有二甲基亚砜和过氧化物的液体混合物与钛硅分子筛相比，该方法能够明显提高对于二甲基砜的选择性，同时还能获得更高的二甲基亚砜转化率和氧化剂有效利用率。并且，在其余条件相同的情况下，该方法即使在更低的温度下进行反应也能获得基本相同的二甲基亚砜转化率，更高的氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性。另外，本发明的方法易于实施。

Description

一种氧化二甲基亚砜的方法

技术领域

本发明涉及一种氧化二甲基亚砜的方法，具体地，涉及一种将二甲基亚砜氧化制备二甲基砜的方法。

背景技术

二甲基砜为白色结晶粉末，易溶于水、乙醇、苯、甲醇和丙酮，微溶于醚。常温下不能使高锰酸钾变色，强氧化剂能将二甲基砜氧化成甲磺酸。二甲基砜水溶液呈中性。在25℃微量升华，到60℃升华速度加快，因而二甲基砜产品干燥宜在低温真空下进行。

二甲基砜在工业中用作有机合成高温溶剂和原料、气相色谱固定液、分析试剂、食品添加剂以及药物。二甲基砜作为一种有机硫化物，具有增强人体产生胰岛素的能力，同时对糖类的代谢也具有促进作用，是人体胶原蛋白合成的必要物质。二甲基砜能促进伤口愈合，也能对新陈代谢和神经健康所需的维生素B、维生素C、生物素的合成和激活起作用，被称为“自然美化碳物质”。人体的皮肤、头发、指甲、骨骼、肌肉和各器官中都含有二甲基砜，二甲基砜在自然界中主要存在于海洋和土壤中，在植物生长中作为营养物质被吸收，人类可以从蔬菜、水果、鱼、肉、蛋、奶等食物中摄取，一旦缺乏就会引起健康失调或发生疾病，是人体维持生物硫元素平衡的主要物质，对人体疾病具有治疗价值和保健功能，是人类生存和健康保障的必备药物。国外将二甲基砜作为与维生素同等重要的营养品大量应用，我国对二甲基砜的应用研究尚未很好开展，目前产品主要用于出口。因此，二甲基砜不仅是一种高新技术产品，也是一种高附加值的精细化工产品。产品新、市场潜力大，效益突出，具有广阔的生产和应用开发前景。

目前，二甲基砜作为二甲基亚砜进一步氧化的产品，为二甲基亚砜生产的主要副产品。另外，二甲基砜还可以直接由二甲基亚砜经硝酸氧化而得。具体的，可以将二甲基亚砜在140-145℃用硝酸氧化，反应结束后将其冷却，过滤，得白色针状结晶的粗品。再经减压蒸馏，收集138-145℃(98.42kPa)馏分即为成品。但是，该方法的二甲基砜收率还有待于进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化二甲基亚砜的方法，采用该方法来氧化二甲基亚砜，不仅能够获得较高的二甲基亚砜转化率和氧化剂有效利用率，而且能够获得高的二甲基砜选择性。

本发明提供了一种氧化二甲基亚砜的方法，该方法包括在氧化反应条件下，将一种液体混合物与至少一种钛硅分子筛接触，所述液体混合物含有二甲基亚砜和至少一种过氧化物，其中，该方法还包括向所述液体混合物中添加至少一种酸，所述酸的添加量使得该液体混合物的pH值为0.5-5.5。

与直接将含有二甲基亚砜和作为氧化剂的过氧化物的液体混合物与钛硅分子筛接触反应相比，根据本发明的方法将所述液体混合物的pH值调节为0.5-5.5，能够明显提高对于二甲基砜的选择性，同时获得高的二甲基亚砜转化率和氧化剂有效利用率。并且，与直接将含有二甲基亚砜和过氧化物的液体混合物与钛硅分子筛接触反应相比，在其余条件相同的情况下，根据本发明的方法即使在更低的温度下进行反应也能获得高的二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性。

本发明方法只需在反应器上添加一个酸进料口将预定量的酸送入反应器中与二甲基亚砜和过氧化物混合，或者事先在混合器中将预定量的酸与二甲基亚砜和/或过氧化物混合后一同送入反应器中即可。因此，本发明的方法易于实施。

具体实施方式

本文中，“至少一种”表示一种或两种以上。

本发明提供了一种氧化二甲基亚砜的方法，该方法包括在氧化反应条件下，将一种液体混合物与至少一种钛硅分子筛接触，所述液体混合物含有二甲基亚砜和至少一种过氧化物，其中，该方法还包括向所述液体混合物中添加至少一种酸作为pH值调节剂，所述酸的添加量使得该液体混合物的pH值为0.5-5.5，优选为1-5，更优选为2-4.5。所述液体混合物的pH值是指在25℃且1标准大气压下测得的液体混合物的pH值。

作为pH值调节剂的所述酸的种类可以为常规选择，只要该酸在氧化反应条件下不会与反应体系中的各组分(包括反应物、反应生成物以及任选的溶剂)发生化学相互作用即可。一般地，所述酸可以为无机酸和/或有机酸，如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸和乙酸中的一种或多种，优选为盐酸、磷酸和硫酸中的一种或两种以上。可以使用纯酸，也可以使用酸的水溶液。酸与二甲基亚砜和氧化剂以及液体混合物中其它组分(如溶剂)的混合可以在反应器内进行，也可以在反应器外进行。作为pH值调节剂的所述酸的用量以能够使得液体混合物的pH值满足前文所述的要求为准。

根据本发明的方法，所述过氧化物可以为本领域常用的各种能够将二甲基亚砜氧化，形成二甲基砜的物质。所述过氧化物是指分子结构中含有-O-O-键的化合物，可以为过氧化氢和/或有机氢过氧化物。所述过氧化物的具体实例可以包括但不限于：过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化异丙苯和环己基过氧化氢。优选地，所述氧化剂为过氧化氢，这样能够进一步降低分离成本。所述过氧化氢可以为本领域常用的以各种形式存在的过氧化氢。

从进一步提高根据本发明的方法的安全性的角度出发，根据本发明的方法优选使用以水溶液形式存在的过氧化氢。根据本发明的方法，在所述过氧化氢以水溶液形式提供时，所述过氧化氢水溶液的浓度可以为本领域的常规浓度，例如：20-80重量％。浓度满足上述要求的过氧化氢的水溶液可以采用常规方法配制，也可以商购得到，例如：可以为能够商购得到的30重量％的双氧水、50重量％的双氧水或70重量％的双氧水。

所述过氧化物的用量可以为常规选择，没有特别限定。一般地，所述过氧化物与所述二甲基亚砜的摩尔比可以为0.1-10：1。从进一步提高二甲基砜选择性的角度出发，所述过氧化物与所述二甲基亚砜的摩尔比优选为0.2-5：1。

根据本发明的方法，所述钛硅分子筛可以为常见的具有各种拓扑结构的钛硅分子筛，例如：所述钛硅分子筛可以选自MFI结构的钛硅分子筛(如TS-1)、MEL结构的钛硅分子筛(如TS-2)、BEA结构的钛硅分子筛(如Ti-Beta)、MWW结构的钛硅分子筛(如Ti-MCM-22)、六方结构的钛硅分子筛(如Ti-MCM-41、Ti-SBA-15)、MOR结构的钛硅分子筛(如Ti-MOR)、TUN结构的钛硅分子筛(如Ti-TUN)和其它结构的钛硅分子筛(如Ti-ZSM-48)。

优选地，所述钛硅分子筛选自MFI结构的钛硅分子筛、MEL结构的钛硅分子筛和BEA结构的钛硅分子筛。更优选地，所述钛硅分子筛为MFI结构的钛硅分子筛，如TS-1分子筛。

从进一步提高二甲基亚砜的转化率、氧化剂的有效利用率以及二甲基砜的选择性的角度出发，所述钛硅分子筛为MFI结构的钛硅分子筛，且该钛硅分子筛的晶粒为空心结构，该空心结构的空腔部分的径向长度为5-300纳米，且所述钛硅分子筛在25℃、P/P₀＝0.10、吸附时间为1小时的条件下测得的苯吸附量为至少70毫克/克，该钛硅分子筛的低温氮吸附的吸附等温线和脱附等温线之间存在滞后环。本文中，将具有该结构的钛硅分子筛称为空心钛硅分子筛。所述空心钛硅分子筛可以商购得到(例如商购自湖南建长石化股份有限公司的牌号为HTS的分子筛)，也可以根据CN1132699C中公开的方法制备得到。

在采用钛硅分子筛作为催化剂的各种工业装置(除制备二甲基亚砜和/或二甲基砜外的反应装置)中，如氨肟化反应、羟基化反应和环氧化反应装置中，通常在装置运行一段时间之后，催化剂的催化活性下降，需要进行器内或器外再生，当即使进行再生也很难获得满意的活性时，需要将催化剂从装置中卸出(即，更换催化剂)，而卸出的催化剂(即，卸出剂或废催化剂)目前暂时的处理方法通常是堆积掩埋，一方面占用了宝贵的土地资源和库存空间，另一方面钛硅分子筛生产成本较高，直接废弃不用也造成极大的浪费。

本发明的发明人在研究过程中发现，这些卸出剂任选进行再生后与二甲基亚砜和氧化剂在氧化反应条件下接触，仍然能够获得高的二甲基亚砜转化率和二甲基砜选择性，并且能够获得更高的氧化剂有效利用率，连续反应过程中二甲基亚砜转化率和二甲基砜选择性的稳定性更好。

因此，根据本发明的方法，至少部分所述钛硅分子筛为以钛硅分子筛作为催化剂的反应装置的卸出剂和/或将卸出剂进行再生而得到的钛硅分子筛，更优选为将卸出剂进行再生而得到的钛硅分子筛。所述卸出剂可以为从各种使用钛硅分子筛作为催化剂的装置中卸出的卸出剂，例如可以为从以钛硅分子筛作为催化剂的氧化反应装置中卸出的卸出剂。所述氧化反应可以为各种氧化反应，例如所述卸出剂可以为氨肟化反应装置的卸出剂、羟基化反应装置的卸出剂和环氧化反应装置的卸出剂中的一种或多种，具体可以为环己酮氨肟化反应装置的卸出剂、苯酚羟基化反应装置的卸出剂和丙烯环氧化反应装置的卸出剂中的一种或多种。

将卸出剂进行再生的条件没有特别限定，可以根据卸出剂的来源进行适当的选择，例如：高温焙烧和/或溶剂洗涤。

经再生的卸出剂的活性根据其来源而有所不同。一般地，经再生的卸出剂的活性可以为其在新鲜时的活性(即，新鲜剂的活性)的5-95％。优选地，经再生的卸出剂的活性可以为其在新鲜时的活性的10-90％，进一步优选为其在新鲜时的活性的30-55％。在经再生的卸出剂的活性为其在新鲜时的活性的30-55％时，不仅能够获得令人满意的二甲基亚砜转化率和二甲基砜选择性，而且能够获得进一步提高的氧化剂有效利用率。所述新鲜钛硅分子筛的活性一般为90％以上，通常为95％以上。

所述活性通过以下方法测定：将钛硅分子筛用作环己酮氨肟化反应的催化剂，该氨肟化反应的条件为：钛硅分子筛、36重量％的氨水(以NH₃计)、30重量％的双氧水(以H₂O₂计)、叔丁醇和环己酮按质量比1：7.5：10：7.5：10，在大气压力下于80℃反应2h。计算环己酮的转化率并将其作为该钛硅分子筛的活性数据，其中，环己酮的转化率＝[(加入的环己酮的摩尔量－未反应的环己酮的摩尔量)/加入的环己酮的摩尔量]×100％。

在至少部分钛硅分子筛为经再生的反应装置卸出剂时，以所述钛硅分子筛的总量为基准，经再生的反应装置卸出剂的含量优选为5重量％以上，这样不仅能够获得更好的提高氧化剂有效利用率的效果，并且反应过程更为平稳易控制，同时也能获得较高的二甲基亚砜转化率和二甲基砜选择性。根据本发明的方法，即使全部钛硅分子筛为经再生的反应装置卸出剂时，仍然能够获得令人满意的二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性。在获得高的氧化剂有效利用率的前提下，从进一步提高二甲基亚砜的转化率和二甲基砜的选择性的角度出发，以所述钛硅分子筛的总量为基准，经再生的反应装置卸出剂的含量更优选为50-80重量％。

在本发明的一种优选的实施方式中，在将所述钛硅分子筛与所述液体混合物接触前，根据本发明的方法优选将至少部分所述钛硅分子筛与至少一种改性剂接触，所述改性剂为酸。这样在进一步提高二甲基砜的选择性的同时，还能够进一步延长催化剂的使用寿命，进一步降低本发明方法的运行成本。出于清楚的目的，下文中，将与酸接触过的钛硅分子筛称为改性的钛硅分子筛。

所述改性的钛硅分子筛的含量可以根据具体的使用场合进行选择。所述钛硅分子筛可以全部为改性的钛硅分子筛，也可以部分为改性的钛硅分子筛。一般地，以所述钛硅分子筛的总量为基准，所述改性的钛硅分子筛的含量优选为10重量％以上。

作为改性剂的酸为广义酸，可以为无机酸、有机酸和酸性盐中的一种或多种。所述有机酸可以为羧酸和/或磺酸，如C₁-C₆的脂肪族羧酸、C₆-C₁₂的芳香族羧酸、C₁-C₆的脂肪族磺酸和C₆-C₁₂的芳香族磺酸。优选地，所述酸为无机酸，如盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、高氯酸和氢溴酸中的一种或两种以上。所述酸优选以水溶液的形式提供，酸的水溶液中酸的浓度可以根据酸的种类进行选择，没有特别限定，一般地，酸的水溶液中酸的浓度可以为0.01-50重量％，优选为10-35重量％。

与用酸处理前的钛硅分子筛相比，用酸对钛硅分子筛进行处理的条件以使得接触后的钛硅分子筛的紫外-可见(UV-Vis)光谱中，在240-300nm之间的吸收峰的峰高减少2％以上(一般为2-20％，如3-6％)，用静态氮吸附法测定的孔容减少1％以上(一般为1-10％，如1.5-3％)。

一般地，钛硅分子筛以二氧化硅计，所述钛硅分子筛与作为改性剂的酸的摩尔比可以为1：0.01-10，优选为1：0.05-8，更优选为1：0.1-5，进一步优选为1：0.5-2。所述接触可以在0-200℃、优选20-180℃、更优选50-100℃的温度下进行。所述接触的时间可以根据接触的温度以及酸的种类进行选择。一般地，所述接触的时间可以为0.1-72小时，优选为0.5-24小时(如5-10小时)。

根据本发明的方法，所述钛硅分子筛作为二甲基亚砜氧化的催化剂，其用量可以为能够实现催化功能的催化剂量。具体地，二甲基亚砜与所述钛硅分子筛的质量比为0.1-50：1，优选为2-30：1。

根据本发明的方法，所述钛硅分子筛可以为钛硅分子筛原粉，也可以为成型的钛硅分子筛。

根据本发明的方法，从进一步提高反应体系中各反应物之间的混合程度、强化扩散以及更方便地对反应的剧烈程度进行调节的角度出发，所述液体混合物还可以含有至少一种溶剂。所述溶剂的种类没有特别限定。一般地，所述溶剂可以选自水、C₁-C₆的醇、C₃-C₈的酮和C₂-C₆的腈。所述溶剂的具体实例可以包括但不限于：水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇、丙酮、丁酮和乙腈。优选地，所述溶剂选自水和C₁-C₆的醇。更优选地，所述溶剂为甲醇和/或水。作为溶剂的水可以为各种来源的水，例如：添加的水；在氧化剂为以双氧水形式存在的过氧化氢时，存在于双氧水中的水。

所述溶剂的用量没有特别限定，可以为常规选择。一般地，溶剂与二甲基亚砜的质量比可以为1-500：1(如20-400：1)。另外，还可以根据将二甲基亚砜和氧化剂与钛硅分子筛进行接触的形式的不同，对溶剂的用量进行适当的调整。

根据本发明的方法，所述氧化反应条件没有特别限定，可以为本领域的常规选择。一般地，所述氧化反应条件包括：温度可以为0-200℃，优选为20-180℃(如30-120℃)；以表压计，压力可以为0-3MPa，优选为0.1-1.5MPa。

根据本发明的方法，可以采用间歇操作，也可以采用连续操作。

根据本发明的方法还可以包括将接触得到的含有二甲基砜的混合物进行分离，以分离出其中的二甲基砜。本发明对于分离出接触得到的混合物中的二甲基砜的方法没有特别限定，可以为本领域的常规选择。例如可以通过将接触得到的混合物进行分馏，从而得到二甲基砜。

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此限制本发明的内容。

以下实施例和对比例中，如未特别说明，所用到的试剂均为市售的分析纯试剂。

以下实施例和对比例中，使用的过氧化氢以30重量％的双氧水的形式提供。

以下实施例和对比例中，压力均以表压计。

以下实施例和对比例中所用的空心钛硅分子筛是按照中国专利CN1132699C中公开的方法制备的，经分析，该钛硅分子筛为MFI结构，该钛硅分子筛的低温氮吸附的吸附等温线和脱附等温线之间存在滞后环，晶粒为空心晶粒且空腔部分的径向长度为15-180nm；该钛硅分子筛样品在25℃，P/P₀＝0.10，吸附时间为1h的条件下测得的苯吸附量为78mg/g，其氧化钛含量为2.5重量％。

以下实施例和对比例中所用的钛硅分子筛TS-1是按Journal of NaturalGas Chemistry,2001,10(4):295-307中第296页第9-24行所描述的方法制备的，其氧化钛含量为2.5重量％。

以下实施例和对比例中，分别采用静态氮吸附法和固体紫外-可见漫反射光谱法对改性前后钛硅分子筛的孔容和紫外吸收峰进行表征。其中，固体紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)在SHIMADZU UV-3100型紫外-可见光谱仪上测得；孔容在Micromeritics公司的ASAP2405型静态氮吸附仪上测定。

以下实施例和对比例中，采用气相色谱来分析得到的反应液中各成分的含量，在此基础上分别采用以下公式来计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率以及二甲基砜选择性：

二甲基亚砜转化率(％)＝[(加入的二甲基亚砜的摩尔量－未反应的二甲基亚砜的摩尔量)/加入的二甲基亚砜的摩尔量]×100％；

氧化剂有效利用率(％)＝[反应生成的二甲基砜的摩尔量/(加入的氧化剂的摩尔量－未反应的氧化剂的摩尔量)]×100％；

二甲基砜选择性(％)＝[反应生成的二甲基砜的摩尔量/(加入的二甲基亚砜的摩尔量－未反应的二甲基亚砜的摩尔量)]×100％。

实施例1-16用于说明本发明的方法。

实施例1

将二甲基亚砜、作为催化剂的钛硅分子筛TS-1、作为氧化剂的过氧化氢、作为溶剂的甲醇和盐酸(质量浓度为36％的水溶液)送入小型淤浆床反应器中进行氧化反应，从淤浆床反应器输出的反应混合物中分离出催化剂，得到含有二甲基砜的液相混合物，分离出的催化剂循环使用。其中，二甲基亚砜与氧化剂的摩尔比为1：0.5，二甲基亚砜与催化剂的质量比为25：1，甲醇与二甲基亚砜的质量比为200：1，盐酸的用量使得由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为3.5；反应温度为30℃，反应器内的压力为0.5MPa，反应物料的总进料速度为100mL/min。

对得到的含有二甲基砜的液相混合物用气相色谱法进行分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性，其中，对反应进行到0.5小时和40小时时得到的液相混合物分别进行分析，得到的结果在表1中列出。

对比例1

采用与实施例1相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，不使用盐酸，其中，由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为6.7。

实施例2

采用与实施例1相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，使用等量的空心钛硅分子筛代替钛硅分子筛TS-1。

表1

将实施例1与对比例1进行比较可以看出，本发明的方法能够获得更高的二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性。

实施例3

将二甲基亚砜、作为催化剂的空心钛硅分子筛、作为氧化剂的过氧化氢、作为溶剂的甲醇以及磷酸(质量浓度为36％的水溶液)送入小型淤浆床反应器中进行氧化反应，从淤浆床反应器输出的反应混合物中分离出催化剂，得到含有二甲基砜的液相混合物，分离出的催化剂循环使用。其中，二甲基亚砜与氧化剂的摩尔比为1：3，二甲基亚砜与催化剂的质量比为10：1，甲醇与二甲基亚砜的质量比为25：1，磷酸的用量使得由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为3.5；反应温度为90℃，反应器内的压力为1.5MPa，反应物料的总进料速度为500mL/min。

对得到的含有二甲基砜的液相混合物用气相色谱法进行分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性，其中，对反应进行到0.5小时和40小时时得到的液相混合物分别进行分析，得到的结果在表2中列出。

实施例4

采用与实施例3相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，磷酸的用量使得由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为0.5。对得到的含有二甲基砜的液相混合物用气相色谱法进行分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性，其中，对反应进行到0.5小时和40小时时得到的液相混合物分别进行分析，得到的结果在表2中列出。

实施例5

采用与实施例3相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，磷酸的用量使得由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为5.5。对得到的含有二甲基砜的液相混合物用气相色谱法进行分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性，其中，对反应进行到5.5小时和40小时时得到的液相混合物分别进行分析，得到的结果在表2中列出。

实施例6

采用与实施例3相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，磷酸的用量使得由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为2。对得到的含有二甲基砜的液相混合物用气相色谱法进行分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性，其中，对反应进行到0.5小时和40小时时得到的液相混合物分别进行分析，得到的结果在表2中列出。

实施例7

采用与实施例3相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，磷酸的用量使得由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为4.5。对得到的含有二甲基砜的液相混合物用气相色谱法进行分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性，其中，对反应进行到0.5小时和40小时时得到的液相混合物分别进行分析，得到的结果在表2中列出。

对比例2

采用与实施例3相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，不使用磷酸，其中，由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为5.9。对得到的含有二甲基砜的液相混合物用气相色谱法进行分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性，其中，对反应进行到0.5小时和40小时时得到的液相混合物分别进行分析，得到的结果在表2中列出。

表2

实施例8

将二甲基亚砜、作为催化剂的钛硅分子筛TS-1、作为氧化剂的叔丁基过氧化氢、作为溶剂的乙醇和硫酸(质量浓度为98％)送入小型淤浆床反应器中进行氧化反应，从淤浆床反应器输出的反应混合物中分离出催化剂，得到含有二甲基砜的液相混合物，分离出的催化剂循环使用。其中，二甲基亚砜与氧化剂的摩尔比为1：5，二甲基亚砜与催化剂的质量比为25：1，乙醇与二甲基亚砜的质量比为200：1，硫酸的用量使得由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为3；反应温度为120℃，反应器内的压力为2.5MPa，反应物料的总进料速度为10mL/min。

对得到的含有二甲基砜的液相混合物用气相色谱法进行分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性，其中，对反应进行到0.5小时和40小时时得到的液相混合物分别进行分析，得到的结果在表3中列出。

实施例9

采用与实施例8相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，反应温度为30℃。

对比例3

采用与实施例8相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，不使用硫酸调节pH值，由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为5.8。

对比例4

采用与实施例9相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，不使用硫酸调节pH值，由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为5.8。

表3

实施例8-9和对比例3-4的结果表明，本发明的方法能够提高二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性；并且，本发明的方法即使在较低的温度下进行也能获得高的二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性。

实施例10-14采用以下方法测定钛硅分子筛的活性。

将钛硅分子筛、36重量％的氨水(以NH₃计)、30重量％的双氧水(以H₂O₂计)、叔丁醇和环己酮按质量比＝1：7.5：10：7.5：10混合后在大气压力下于80℃搅拌反应2h后，将反应物过滤，用气相色谱法对液相的组成进行分析，采用以下公式计算环己酮的转化率并将其作为钛硅分子筛的活性，

环己酮的转化率＝[(加入的环己酮的摩尔量－未反应的环己酮的摩尔量)/加入的环己酮的摩尔量]×100％。

实施例10

采用与实施例1相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，使用的钛硅分子筛为将从环己酮氨肟化反应过程卸出的钛硅分子筛TS-1进行再生而得到的，其活性为50％，在新鲜时的活性为95％，再生条件为：在550℃下于空气气氛中焙烧4h。

将反应开始后0.5h和50h得到的反应混合物进行气相色谱分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性。结果在表4中列出。

实施例11

采用与实施例1相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，使用的钛硅分子筛是将从丙烯环氧化反应过程卸出的空心钛硅分子筛进行再生而得到的，其活性为12％，在新鲜时的活性为96％，再生条件为：在570℃下于空气气氛中焙烧4h。

实施例12

采用与实施例1相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，使用的钛硅分子筛是将从苯酚羟基化反应装置中卸出的空心钛硅分子筛进行再生而得到的，其活性为30％，在新鲜时的活性为96％，平均粒径为0.6μm，再生条件为：在570℃下于空气气氛中焙烧4h。

实施例13

采用与实施例12相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，本实施例中使用的钛硅分子筛为实施例12中经再生的卸出剂与新鲜空心钛硅分子筛按质量比为2：1混合得到的混合物。

实施例14

采用与实施例12相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，卸出的空心钛硅分子筛进行再生，接着将得到的再生剂与酸混合，并将得到的混合物在80℃搅拌反应6h，降温后过滤，将得到的固相物质在120℃干燥至恒重，得到改性的钛硅分子筛。其中，使用的酸为盐酸(浓度为12重量％)，钛硅分子筛(以SiO₂计)与HCl的摩尔比为1：1。经表征，以再生剂相比，得到的改性的钛硅分子筛的UV-Vis谱中在240-300nm之间的吸收峰的峰高减少4.8％，静态氮气吸附法测定的孔容减少2.1％。

将反应开始后0.5h和50h得到的反应混合物进行气相色谱分析，并计算二甲基亚砜的转化率、氧化剂的有效利用率和二甲基砜的选择性。结果在表4中列出。

表4

实施例10-14的结果表明，将在其它反应中催化活性很低的卸出剂进行再生而得到的再生剂作为催化剂，仍然能够获得好的催化效果，并且能够获得更高的氧化剂有效利用率，在连续反应过程中，催化剂的活性保持率更好。

实施例15

将二甲基亚砜、作为催化剂的钛硅分子筛TS-1、作为氧化剂的过氧化氢、作为溶剂的水和硫酸(质量浓度为25％的水溶液)送入小型淤浆床反应器中进行氧化反应，从淤浆床反应器输出的反应混合物中分离出催化剂，得到含有二甲基砜的液相混合物，分离出的催化剂循环使用。其中，二甲基亚砜与氧化剂的摩尔比为1：4，二甲基亚砜与催化剂的质量比为2：1，水(不包括双氧水中的水)与二甲基亚砜的质量比为250：1，硫酸的用量使得由二甲基亚砜、氧化剂和溶剂形成的混合物的pH值为5；反应温度为40℃，反应器内的压力为0.2MPa，反应物料的总进料速度为10mL/min。

对得到的含有二甲基砜的液相混合物用气相色谱法进行分析，并计算二甲基亚砜转化率、氧化剂有效利用率和二甲基砜选择性，其中，对反应进行到0.5小时和40小时时得到的液相混合物分别进行分析，得到的结果在表5中列出。

实施例16

采用与实施例15相同的方法将二甲基亚砜氧化，不同的是，将钛硅分子筛TS-1用酸进行处理。其中，使用的酸为磷酸，具体步骤是将钛硅分子筛TS-1与盐酸(质量浓度为12重量％的水溶液)混合，再将得到的混合物在60℃搅拌反应8小时，降温后进行过滤，将得到的固相物质在120℃干燥至恒重，得到改性的钛硅分子筛。其中，钛硅分子筛(以SiO₂计)与HCl的摩尔比为1：2。经表征，与钛硅分子筛TS-1相比，得到的改性的钛硅分子筛的UV-Vis谱中在240-300nm之间的吸收峰的峰高减少4.1％，静态氮吸附法测定的孔容减少1.6％。

表5

将实施例15与实施例16进行比较可以看出，通过用酸对钛硅分子筛进行处理，能够进一步提高二甲基砜的选择性、二甲基亚砜转化率和氧化剂有效利用率，通过还能获得更长的催化剂使用寿命。

Claims

1.一种氧化二甲基亚砜的方法，该方法包括在氧化反应条件下，将一种液体混合物与至少一种钛硅分子筛接触，所述液体混合物含有二甲基亚砜和至少一种过氧化物，其中，该方法还包括向所述液体混合物中添加至少一种酸，所述酸的添加量使得该液体混合物的pH值为0.5-5.5。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过氧化物与所述二甲基亚砜的摩尔比为0.1-10：1。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述过氧化物与所述二甲基亚砜的摩尔比为0.2-5：1。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述酸的添加量使得该液体混合物的pH值为2-4.5。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述过氧化物选自过氧化氢和有机氢过氧化物。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，至少部分所述钛硅分子筛为经再生的以钛硅分子筛作为催化剂的反应装置的卸出剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述卸出剂为氨肟化反应装置的卸出剂、羟基化反应装置的卸出剂和环氧化反应装置的卸出剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1、6和7中任意一项所述的方法，其中，与所述液体混合物接触前，将至少部分所述钛硅分子筛与至少一种改性剂在0-200℃的温度下接触0.1-72小时，所述改性剂为酸。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，以所述钛硅分子筛的总量为基准，与改性剂接触的钛硅分子筛的含量为10-100重量％。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述改性剂选自盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、高氯酸和氢溴酸。

11.根据权利要求1和6-8中任意一项所述的方法，其中，所述钛硅分子筛为具有MFI结构的钛硅分子筛。

12.根据权利要求1和6-8中任意一项所述的方法，其中，所述二甲基亚砜与所述钛硅分子筛的质量比为0.1-50：1。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液体混合物还含有至少一种溶剂，所述溶剂与二甲基亚砜的质量比为1-500：1。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化反应条件包括：温度为0-200℃；以表压计，压力为0-3MPa。