CN107286119A - 环氧丙烷的精制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环氧丙烷的精制方法，主要解决现有技术存在环氧丙烷回收率低，萃取剂损失率高的问题。本发明通过采用包括以下步骤：a)含杂质的粗环氧丙烷与碱溶液接触，得到第一物流；b)所述第一物流与肼或水合肼接触，得到第二物流；c)所述第二物流进入第一萃取精馏塔，与第一萃取剂接触进行萃取精馏，分离后，塔顶得到第一轻组分物流，塔釜得到第一重组分物流；所述第一重组分物流进入后续流程；d)所述第一轻组分物流进入第二萃取精馏塔，与第二萃取剂接触进行萃取精馏，分离后，塔顶得到含环氧丙烷产品的第二轻组分物流，塔釜得到第二重组分物流的技术方案较好地解决了该问题，可用于环氧丙烷精制的工业生产中。

Description

环氧丙烷的精制方法
技术领域
本发明涉及一种环氧丙烷的精制方法，尤其涉及到一种过氧化氢异丙苯法(CHP)、过氧化氢乙苯法(EBHP)和环氧丙烷/苯乙烯联产工艺(PO/SM)生产的含有水、甲醇、C2-C3醛、丙酮、甲酸甲酯、C5-C6烃类杂质的粗环氧丙烷精制方法。
背景技术
环氧丙烷是重要的有机化合物原料，主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇和各类非离子表面活性剂等，其中聚醚多元醇是生产聚氨酯泡沫、保温材料、弹性体、胶粘剂和涂料等的重要原料，各类非离子型表面活性剂在石油、化工、农药、纺织、日化等行业得到广泛应用。然而只有具有较高纯度的环氧丙烷才能够用于制造聚多元醇，因此要对合成的环氧丙烷粗产品进行提纯处理后才能够应用于制备聚多元醇。过氧化氢异丙苯(CHP)、过氧化氢乙苯(EBHP)在环氧化剂的作用下，与丙烯反应得到目标产物环氧丙烷外，还生成了水、甲醇、乙醛、丙酮、甲酸甲酯、C5-C6烃类等杂质。为了得到符合聚合要求的环氧丙烷，必须将含有的杂质分离除去，将环氧丙烷提纯到99.95wt％以上。由于甲酸甲酯与环氧丙烷相对挥发度接近于1，乙醛、丙酮与环氧丙烷沸点温度接近，环氧丙烷与水、甲醇等均形成共沸物等特点，普通精馏的方法已经很难完成环氧丙烷的纯化。
作为环氧丙烷的精制方法，在US5133839、US5262017、US5354430/1、US7285187、US8093412和US20120077996等发明专利中均有所公开。就环氧丙烷的纯化而言，目前主要使用C7～C20直链和支链烃类和二醇类作为萃取剂进行萃取蒸馏的方法。例如，美国专利US3578568公开了一种使用乙二醇、丙二醇、乙二醇单甲醚或二乙二醇单甲醚为萃取溶剂，对环氧丙烷进行萃取蒸馏，使之与水、甲醇、丙酮及乙醛分离的方法。US3843488中公开了辛烷之类的烷烃对除去具有C6的烃杂质如2-甲基戊烷有效。US3607669中公开了辛烷之类的烷烃对除去水有效。US5133839中公开了辛烷等烃对除去环氧丙烷中所含甲醇、丙醛、丙酮等杂质有效。US5354430/1中公开了二醇对除去杂质水、丙醛、丙酮等含氧化合物有效。US20120077996采用二醇和正辛烷双萃取剂多级逆流萃取和正辛烷萃取精馏相结合的方式进行环氧丙烷提纯，利用萃取过程降低分离过程能耗。CN101318944A公开了一种通过连续操作的反应萃取精馏来提纯环氧丙烷的方法。CN104109137A采用正辛烷或正庚烷为萃取剂，进行萃取精馏提出环氧丙烷。
在萃取精馏过程中，水、甲醇、乙醛等杂质从萃取精馏塔中移出体系时会夹带一定量的环氧丙烷和萃取剂，这部分物流如果直接外排一方面会造成环境污染，另一方面会造成环氧丙烷和萃取剂的损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术存在环氧丙烷回收率低，萃取剂损失率高的问题，提供一种新的环氧丙烷的精制方法。该方法具有环氧丙烷纯度高、回收率高，萃取剂损失率低的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种环氧丙烷的精制方法，包括以下步骤：
a)含杂质的粗环氧丙烷与碱溶液接触，得到第一物流；
b)所述第一物流与肼或水合肼接触，得到第二物流；
c)所述第二物流进入第一萃取精馏塔，与第一萃取剂接触进行萃取精馏，分离后，塔顶得到第一轻组分物流，塔釜得到第一重组分物流；所述第一重组分物流进入后续流程；
d)所述第一轻组分物流进入第二萃取精馏塔，与第二萃取剂接触进行萃取精馏，分离后，塔顶得到含环氧丙烷产品的第二轻组分物流，塔釜得到第二重组分物流；
其中，所述第一萃取剂含水，所述第二萃取剂含C7-C20烃。
上述技术方案中，所述粗环氧丙烷为有机过氧化物与丙烯反应后，经过回收丙烯、分离副产物后得到的。
上述技术方案中，所述粗环氧丙烷为通过过氧化氢异丙苯法、过氧化氢乙苯法或环氧丙烷/苯乙烯联产工艺得到的。
上述技术方案中，所述第二萃取剂含2-甲基庚烷、正庚烷、正辛烷、异丙苯或乙苯中的至少一种。
上述技术方案中，所述杂质包含水、甲醇、C2-C3醛、丙酮、甲酸甲酯、C5-C6烃。
上述技术方案中，所述粗环氧丙烷中，环氧丙烷的含量为97.0～99.9重量％，水的含量为100ppm～8重量％，甲醇的含量为100ppm～4重量％，C2-C3醛的含量为100ppm～7重量％，丙酮的含量为50ppm～6重量％，甲酸甲酯的含量为50ppm～3重量％，C5-C6烃的含量为50ppm～6重量％。
上述技术方案中，含杂质的粗环氧丙烷与碱溶液的接触温度为30～60℃；接触时间大于30分钟；接触压力为0.4～0.6MPaG；控制所述第一物流的pH值＝7.0～7.5。
上述技术方案中，肼或水合肼与C2-C3醛的摩尔比为1.0～1.5，但不为1.0；所述第一物流与肼或水合肼的接触温度为30～60℃；接触时间大于30分钟；接触压力为0.4～0.6MPaG。
上述技术方案中，所述第一萃取精馏塔的理论塔板数为50～90块，第二物流进料位置为塔釜上方第25～45块塔板，第一萃取剂进料位置为塔顶下方第10～25块，操作压力为140～200kPa，回流比为100～350，第一萃取剂与第二物流的流量比为0.1～0.3。
上述技术方案中，所述第二萃取精馏塔的理论塔板数为25～60块，第一轻组分物流进料位置为塔釜上方的第5～20块塔板，第二萃取剂进料位置为塔顶下方的第5～20块，操作压力为160～220kPa，回流比为0.2～2，第二萃取剂与第一轻组分物流的流量比为1～3。
上述技术方案中，所述方法还包括步骤：e)所述第二重组分物流进入第三精馏塔，分离后，塔顶得到含C5-C6烃的第三轻组分物流，塔釜得到含第二萃取剂的第三重组分物流；所述第三轻组分物流进入后续流程。
上述技术方案中，所述第三重组分物流循环至第二萃取精馏塔。
上述技术方案中，所述第三精馏塔的理论塔板数为20～40块，第二重组分物流进料位置为塔釜上方的第10～20块塔板，操作压力为170～210kPa，回流比为10～30。
本发明方法中，所述压力均指绝压。
本发明方法中，所述C5-C6烃类杂质包括2-甲基戊烷、2-甲基-1-戊烯或甲基环戊烷等。
本发明方法中，所述萃取剂损失率是指损失萃取剂流量与初始萃取剂流量之比。
本发明方法中，含杂质的粗环氧丙烷与碱溶液(包括氢氧化钠或氢氧化钾)接触发生皂化反应，将甲酸甲酯分解成甲醇和甲酸钠，得到第一物流。第一物流再与肼或水合肼反应，将C2-C3醛、丙酮羰基化合物还原生成腙类重组分和水，得到第二物流。第二物流与第一萃取剂水接触脱除甲醇，同时将过量的碱和肼从塔釜分离出来，使得环氧丙烷产品的pH值达到合格要求。第一轻组分物流与第二萃取剂C7-C20烃接触脱除C5-C6烃类。采用本发明方法，可以得到纯度不低于99.95wt％的聚合级环氧丙烷产品，且产品pH值接近7.0，环氧丙烷精制回收率可高达99％以上，第二萃取剂损失率低于0.2％，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程简图。
图1中，M1为第一混合器，M2为第二混合器，T1为第一萃取精馏塔，T2为第二萃取精馏塔，T3为第三精馏塔，1为含杂质的粗环氧丙烷，2为碱溶液，3为第一物流，4为肼或水合肼溶液，5为第二物流，6为第一萃取剂，7为第一轻组分物流，8为第一重组分物流，9为第二轻组分物流(环氧丙烷产品)，10为第二重组分物流，11为第三轻组分物流，12为第二萃取剂，13为第三重组分物流。
含杂质的粗环氧丙烷1与碱溶液2接触，将甲酸甲酯分解成甲醇和甲酸钠，得到第一物流3。第一物流3再与肼或水合肼溶液4反应，将C2-C3醛、丙酮羰基化合物还原生成腙类重组分和水，得到第二物流5。第二物流5进入第一萃取精馏塔T1，与第一萃取剂6接触进行萃取精馏，分离后，塔顶得到含环氧丙烷、C5-C6烃类的第一轻组分物流7，塔釜得到含水、甲醇、甲酸钠、腙类重组分等高沸物杂质的第一重组分物流8；第一重组分物流8进入后续流程。所述第一轻组分物流7进入第二萃取精馏塔T2，与第二萃取剂12接触进行萃取精馏，分离后，塔顶得到含环氧丙烷产品的第二轻组分物流9，塔釜得到含第二萃取剂、C5-C6烃类的第二重组分物流10。第二重组分物流10进入第三精馏塔T3，分离后，塔顶得到含C5-C6烃的第三轻组分物流11，塔釜得到含第二萃取剂的第三重组分物流12。第三轻组分物流11进入后续流程。第三重组分物流13可循环至第二萃取精馏塔T2。第三精馏塔T3塔釜得到的萃取剂物流13可循环至第二萃取精馏塔T2作为第二萃取剂12进料，其中小部分可间歇排出，以避免杂质累积影响环氧丙烷产品质量。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施方式
【实施例1】
采用图1所示流程，含有水、甲醇、乙醛、丙醛、丙酮、甲酸甲酯、C5-C6烃类杂质的粗环氧丙烷(物流1)组成见表1。
表1
组成 重量含量
环氧丙烷 0.988
水 0.003
甲醇 0.0005
乙醛 0.001
丙醛 0.002
丙酮 0.003
甲酸甲酯 0.001
C5-C6烃类 0.0015
物流1的流量10000kg/h，与物流2氢氧化钠溶液在第一混合器M1反应，甲酸甲酯发生皂化反应生成甲醇和甲酸钠，反应后溶液与物流3肼溶液在第二混合器M2反应，将乙醛、丙醛、丙酮等羰基化合物还原生产腙类重组分和水，反应后溶液进入T1塔上部。T1塔理论塔板数为80，物流6进料位置为第40块塔板，第一萃取剂去离子水的进料位置为第20块塔板，操作压力控制在151kPa，回流比为200，溶剂比为0.15。T1塔釜物流8主要含有水、甲醇、甲酸钠、腙类重组分等高沸物杂质。T1塔顶物流7进入T2塔上部。T2塔理论塔板数为40，进料位置为第30块塔板，第二萃取剂2-甲基庚烷进料位置为第10块塔板，操作压力为200kPa，回流比为1，溶剂比为2.03。T2塔顶得到高纯度的环氧丙烷产品，塔釜物流10进入T3上部。T3理论塔板数为25，进料位置为第15块塔板，操作压力为200kPa，回流比为25，分离后，塔顶得到C5-C6烃类物质，塔釜回收高纯度的第二萃取剂返回T2。
环氧丙烷产品(物流9)中环氧丙烷重量含量超过了99.99％，环氧丙烷回收率达到了99.69％，杂质含量如表2所示，产品pH值为7.0。第二萃取剂(物流13)的损失率为0.18％。
表2
组成 重量含量
环氧丙烷 ﹥0.99997
水 0.3ppm
甲醇 2ppm
醛类 10ppm
烃类 0.2ppm
由此可见，采用本发明的技术方案，能够以经济和方便的方法分离得到聚合级环氧丙烷合格产品，产品纯度高、回收率高。
【实施例2】
采用图1所示流程，含有水、甲醇、乙醛、丙醛、丙酮、甲酸甲酯、C5-C6烃类等杂质的粗环氧丙烷溶液(物流1)组成见表3。
表3
组成 重量含量
环氧丙烷 0.975
水 0.005
甲醇 0.002
乙醛 0.002
丙醛 0.003
丙酮 0.005
甲酸甲酯 0.002
C5-C6烃类 0.006
物流1的流量10000kg/h，与物流2氢氧化钠溶液在第一混合器M1反应，甲酸甲酯发生皂化反应生成甲醇和甲酸钠，反应后溶液与物流3肼溶液在第二混合器M2反应，将乙醛、丙醛、丙酮等羰基化合物还原生产腙类重组分和水，反应后溶液进入T1塔上部。T1塔理论塔板数为60，物流6进料位置为第30块塔板，第一萃取剂去离子水的进料位置为第15块塔板，操作压力控制在160kPa，回流比为150，溶剂比为0.15。T1塔釜物流8主要含有水、甲醇、甲酸钠、腙类重组分等高沸物杂质。T1塔顶物流7进入T2塔上部。T2塔理论塔板数为50，进料位置为第35块塔板，第二萃取剂正辛烷进料位置为第15块塔板，操作压力为180kPa，回流比为1.54。T2塔顶得到高纯度的环氧丙烷产品，塔釜物流10进入T3上部。T3理论塔板数为30，进料位置为第20块塔板，操作压力为190kPa，回流比为15，分离后，塔顶得到C5-C6烃类物质，塔釜回收高纯度的第二萃取剂返回T2。
环氧丙烷产品(物流9)中环氧丙烷重量含量超过了99.99％，环氧丙烷回收率达到了99.38％，杂质含量如表4所示，产品pH值为7.0。第二萃取剂(物流13)的损失率为0.09％。
表4
组成 重量含量
环氧丙烷 ﹥0.99994
水 0.2ppm
甲醇 4ppm
醛类 10ppm
烃类 5ppm
由此可见，采用本发明的技术方案，能够以经济和方便的方法分离得到聚合级环氧丙烷合格产品，产品纯度高、回收率高。
【实施例3】
采用图1所示流程，含有水、甲醇、乙醛、丙醛、丙酮、甲酸甲酯、C5-C6烃类等杂质的粗环氧丙烷溶液(物流1)组成见表5。
表5
组成 重量含量
环氧丙烷 0.981
水 0.005
甲醇 0.0001
乙醛 0.0015
丙醛 0.003
丙酮 0.005
甲酸甲酯 0.0015
C5-C6烃类 0.002
物流1的流量10000kg/h，与物流2氢氧化钠溶液在第一混合器M1反应，甲酸甲酯发生皂化反应生产甲醇和甲酸钠，反应后溶液与物流3肼溶液在第二混合器反应M2，将乙醛、丙醛、丙酮等羰基化合物还原生产腙类重组分和水，反应后溶液进入T1塔上部。T1塔理论塔板数为70，物流6进料位置为第32块塔板，第一萃取剂去离子水/脱盐水的进料位置为第18块塔板，操作压力控制在190kPa，回流比为300，溶剂比为0.25。T1塔釜物流8主要含有水、甲醇、甲酸钠、腙类重组分等高沸物杂质。T1塔顶物流7进入T2塔上部。T2塔理论塔板数为30，进料位置为第23块塔板，第二萃取剂正庚烷进料位置为第10块塔板，操作压力为190kPa，回流比为6，溶剂比为3.06。T2塔顶得到高纯度的环氧丙烷产品，塔釜物流10进入T3上部。T3理论塔板数为28，进料位置为第18块塔板，操作压力为180kPa，回流比为20，分离后，塔顶得到C5-C6烃类物质，塔釜回收高纯度的第二萃取剂返回T2。
环氧丙烷产品(物流9)中环氧丙烷重量含量超过了99.99％，环氧丙烷回收率达到了99.59％，杂质含量如表6所示，产品pH值为7.0。第二萃取剂(物流13)的损失率为0.13％。
表6
组成 重量含量
环氧丙烷 ﹥0.99995
水 0.2ppm
甲醇 5ppm
醛类 7ppm
烃类 4ppm
由此可见，采用本发明的技术方案，能够以经济和方便的方法分离得到聚合级环氧丙烷合格产品，产品纯度高、回收率高。

Claims (13)

1.一种环氧丙烷的精制方法，包括以下步骤：
a)含杂质的粗环氧丙烷与碱溶液接触，得到第一物流；
b)所述第一物流与肼或水合肼接触，得到第二物流；
c)所述第二物流进入第一萃取精馏塔，与第一萃取剂接触进行萃取精馏，分离后，塔顶得到第一轻组分物流，塔釜得到第一重组分物流；所述第一重组分物流进入后续流程；
d)所述第一轻组分物流进入第二萃取精馏塔，与第二萃取剂接触进行萃取精馏，分离后，塔顶得到含环氧丙烷产品的第二轻组分物流，塔釜得到第二重组分物流；
其中，所述第一萃取剂含水，所述第二萃取剂含C7-C20烃。
2.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述粗环氧丙烷为有机过氧化物与丙烯反应后，经过回收丙烯、分离副产物后得到的。
3.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述粗环氧丙烷为通过过氧化氢异丙苯法、过氧化氢乙苯法或环氧丙烷/苯乙烯联产工艺得到的。
4.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述第二萃取剂含2-甲基庚烷、正庚烷、正辛烷、异丙苯或乙苯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述杂质包含水、甲醇、C2-C3醛、丙酮、甲酸甲酯、C5-C6烃。
6.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述粗环氧丙烷中，环氧丙烷的含量为97.0～99.9重量％，水的含量为100ppm～8重量％，甲醇的含量为100ppm～4重量％，C2-C3醛的含量为100ppm～7重量％，丙酮的含量为50ppm～6重量％，甲酸甲酯的含量为50ppm～3重量％，C5-C6烃的含量为50ppm～6重量％。
7.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，含杂质的粗环氧丙烷与碱溶液的接触温度为30～60℃；接触时间大于30分钟；接触压力为0.4～0.6MPaG；控制所述第一物流的pH值＝7.0～7.5。
8.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，肼或水合肼与C2-C3醛的摩尔比为1.0～1.5，但不为1.0；所述第一物流与肼或水合肼的接触温度为30～60℃；接触时间大于30分钟；接触压力为0.4～0.6MPaG。
9.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述第一萃取精馏塔的理论塔板数为50～90块，第二物流进料位置为塔釜上方第25～45块塔板，第一萃取剂进料位置为塔顶下方第10～25块，操作压力为140～200kPa，回流比为100～350，第一萃取剂与第二物流的流量比为0.1～0.3。
10.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述第二萃取精馏塔的理论塔板数为25～60块，第一轻组分物流进料位置为塔釜上方的第5～20块塔板，第二萃取剂进料位置为塔顶下方的第5～20块，操作压力为160～220kPa，回流比为0.2～2，第二萃取剂与第一轻组分物流的流量比为1～3。
11.根据权利要求1所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：e)所述第二重组分物流进入第三精馏塔，分离后，塔顶得到含C5-C6烃的第三轻组分物流，塔釜得到含第二萃取剂的第三重组分物流；所述第三轻组分物流进入后续流程。
12.根据权利要求10所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述第三重组分物流循环至第二萃取精馏塔。
13.根据权利要求10所述环氧丙烷的精制方法，其特征在于，所述第三精馏塔的理论塔板数为20～40块，第二重组分物流进料位置为塔釜上方的第10～20块塔板，操作压力为170～210kPa，回流比为10～30。
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