CN108658823A

CN108658823A - 制备过氧乙酸的方法

Info

Publication number: CN108658823A
Application number: CN201710204166.9A
Authority: CN
Inventors: 林民; 史春风; 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: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-10-16
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: CN108658823B

Abstract

本公开涉及一种制备过氧乙酸的方法，该方法包括：使乙酸和氧化剂在催化剂的存在下进行接触反应，所述催化剂为钛硅铝分子筛催化剂。该方法工艺简单，乙酸的转化率高，产物过氧乙酸的选择性好，生产过程容易控制，适用于各种规模灵活生产。

Description

制备过氧乙酸的方法

技术领域

本公开涉及一种制备过氧乙酸的方法。

背景技术

过氧乙酸是无色透明液体，具有强氧化作用，是一种普遍应用的，杀菌能力较强的高效消毒剂，可以迅速杀灭各种微生物，包括病毒、细菌、真菌及芽孢。此外，过氧乙酸也用作纺织品、纸张、油脂、石蜡、淀粉的漂白剂，在有机合成中亦可作为氧化剂和环氧化剂，如用于环氧丙烷、甘油、已内酰胺、甘油、环氧增塑剂等的合成。现有技术中，过氧乙酸的制备方法主要有两种，第一种是由乙酸(或醋酐)与双氧水反应而得，第二种是由乙醛直接氧化制得。但现有方法制备步骤繁杂，条件苛刻，过程控制严格，不利于工业化生产。

发明内容

本公开的目的是提供一种制备过氧乙酸的方法，该方法工艺简单，原料的转化率和产物的选择性均较高。

为了实现上述目的，本公开提供一种制备过氧乙酸的方法，该方法包括：使乙酸和氧化剂在催化剂的存在下进行接触反应，所述催化剂为钛硅铝分子筛催化剂。

可选地，所述钛硅铝分子筛为选自MFI结构的钛硅铝分子筛、MEL结构的钛硅铝分子筛、BEA结构的钛硅铝分子筛、MWW结构的钛硅铝分子筛、MOR结构的钛硅铝分子筛、TUN结构的钛硅铝分子筛和二维六方结构的钛硅铝分子筛中的至少一种。

可选地，所述钛硅铝分子筛的制备步骤包括：

(1)将第一卸出剂与有机酸溶液混合打浆，并将得到的浆液进行第一热处理，分离得到第一固体，其中，所述第一卸出剂为以钛硅分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂，所述第一热处理的条件为：温度为20-45℃，时间为1-30h；

(2)将所述第一固体、铝源、钛源与碱源在含水溶剂的存在下混合后进行第二热处理，所述第二热处理的条件为：温度为100-200℃，时间为0.5-25h；

或者，所述钛硅铝分子筛的制备步骤包括：

a、将第二卸出剂与有机酸溶液混合打浆，并将得到的浆液进行第三热处理，分离得到相对结晶度为50-70％的第二固体，其中，所述第二卸出剂为以硅铝分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂，所述第三热处理的条件为：温度为50-150℃，时间为0.5-40h；

b、将所述第二固体、钛源与碱源在含水溶剂的存在下混合后进行第四热处理，所述第四热处理的条件为：温度为100-200℃，时间为0.5-25h。

可选地，所述第一卸出剂、钛源、铝源、有机酸、碱源和水的重量比为100：(0.1-10)：(0.1-10)：(0.005-50)：(0.5-50)：(20-1000)，所述第一卸出剂以SiO₂计，所述有机酸以H⁺计，所述碱源含有氮元素时以N计，所述碱源不含氮元素时以OH^-计；所述有机酸溶液的浓度大于0.1mol/L。

可选地，步骤(1)中的所述以钛硅分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂为选自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至少一种；

优选地，步骤(1)中的所述钛硅分子筛为MFI结构的钛硅分子筛，所述第一卸出剂的活性为该钛硅分子筛在新鲜时的活性的50％以下。

可选地，步骤(2)中，先将所述铝源与碱源在含水溶剂存在下混合得到混合溶液，然后再将所述混合溶液与所述第一固体和钛源混合后进行所述第二热处理。

可选地，所述第二卸出剂、钛源、有机酸、碱源和水的重量比为100：(0.1-10)：(0.005-50)：(0.5-50)：(20-1000)，所述第二卸出剂以SiO₂计，所述有机酸以H⁺计，所述碱源含有氮元素时以N计，所述碱源不含氮元素时以OH^-计；所述有机酸溶液的浓度大于0.1mol/L。

可选地，步骤a中的所述以硅铝分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂为硫化氢和甲醇的合成反应装置的卸出剂；

优选地，步骤a中的所述硅铝分子筛为MFI结构的硅铝分子筛，所述第二卸出剂的活性为该硅铝分子筛在新鲜时的活性的50％以下。

可选地，所述有机酸为选自环烷酸、过氧乙酸和过氧丙酸中的至少一种；所述碱源为选自氨、脂肪族胺、脂肪族醇胺和季铵碱中的至少一种；所述铝源为选自铝溶胶、铝盐、氢氧化铝和氧化铝中的至少一种；所述钛源为无机钛盐和/或有机钛酸酯。

可选地，所述乙酸与氧化剂的摩尔比为1：(0.1-5)，优选为1：(0.2-2)；所述乙酸与催化剂的重量比为(0.1-50)：1；所述氧化剂为选自过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化异丙苯和环己基过氧化氢中的至少一种；所述反应的条件包括：温度为0-100℃，压力为0.1-3MPa。

可选地，所述反应在溶剂的存在下进行，所述溶剂与乙酸的重量比为(1-100)：1，所述溶剂为选自水、C1-C6的醇、C3-C8的酮和C2-C6的腈中的至少一种。

通过上述技术方案，本公开采用钛硅铝分子筛催化剂催化乙酸与氧化剂反应生产过氧乙酸，工艺简单，乙酸的转化率高，产物过氧乙酸的选择性好，生产过程容易控制，适用于各种规模灵活生产。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开提供一种制备过氧乙酸的方法，该方法包括：使乙酸和氧化剂在催化剂的存在下进行接触反应，所述催化剂为钛硅铝分子筛催化剂。本公开采用钛硅铝分子筛催化剂催化乙酸与氧化剂反应生产过氧乙酸，工艺简单，乙酸的转化率高，产物选择性好，生产过程容易控制，适用于各种规模灵活生产。

根据本公开，所述钛硅铝分子筛是指钛原子和铝原子取代晶格骨架中一部分硅原子的一类沸石的总称。所述钛硅铝分子筛可以为常见的具有各种拓扑结构的钛硅铝分子筛，例如：所述钛硅铝分子筛可以为MFI结构的钛硅铝分子筛、MEL结构的钛硅铝分子筛、BEA结构的钛硅铝分子筛、MWW结构的钛硅铝分子筛、MOR结构的钛硅铝分子筛、TUN结构的钛硅铝分子筛、二维六方结构的钛硅铝分子筛和其它结构的钛硅铝分子筛中的至少一种。所述钛硅铝分子筛优选为MFI结构的钛硅铝分子筛、MEL结构的钛硅铝分子筛和BEA结构的钛硅铝分子筛中的至少一种，更优选为MFI结构的钛硅铝分子筛。

根据本公开，使用钛硅铝分子筛作为催化剂即可实现本公开的目的，但是本公开的发明人在研究中发现，采用特定方法制得的钛硅铝分子筛将特别有利于提高乙酸的转化率和产物过氧乙酸的选择性。

因此，根据本公开的一种优选实施方式，所述钛硅铝分子筛的制备步骤包括：

(1)将第一卸出剂与有机酸溶液混合打浆，并将得到的浆液进行第一热处理，分离得到第一固体，其中，所述第一卸出剂为以钛硅分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂，所述第一热处理的条件为：温度为20-45℃，时间为1-30h，优选为1-24h，更优选为10-20h；

(2)将所述第一固体、铝源、钛源与碱源在含水溶剂的存在下混合后进行第二热处理，所述第二热处理的条件为：温度为100-200℃，优选为120-180℃，更优选为140-170℃，时间为0.5-25h，优选为2-24h，更优选为5-20h。

在上述优选实施方式中，经过第一热处理后得到的所述第一固体的相对结晶度可以为70-90％。在特定的第一热处理条件下能够将所述第一卸出剂处理成具有特定相对结晶度的第一固体，然后再进行第二热处理，可以得到催化性能佳的钛硅铝分子筛，用于本公开的反应中能够进一步提高丙二醇和丙二醇单甲醚的选择性。其中，所述固体的相对结晶度是指固体相对于卸出剂所对应的新鲜剂的结晶度。

在上述优选实施方式中，所述以钛硅分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂可以为从各种使用钛硅分子筛作为催化剂活性组分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活性组分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，例如所述以钛硅分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的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至少一种，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至少一种，优选所述卸出剂为碱性环境下反应失活的催化剂，因此，针对本发明优选所述第一卸出剂为环己酮氨肟化反应装置的卸出剂(如失活的钛硅分子筛TS-1，粉状，粒径在100-500nm)。

所述卸出剂是指采用溶剂洗涤或焙烧等常规再生方法无法使之活性恢复到初始活性50％的情况下的失活的催化剂(初始活性是指在相同的反应条件下，催化剂在1h之内的平均活性。如在实际环己酮肟化反应中，一般催化剂的初始活性要达到95％以上)。卸出剂的活性根据其来源而有所不同。一般地，卸出剂的活性可以为该钛硅分子筛在新鲜时的活性(即，新鲜剂的活性)的5-95％。优选地，所述第一卸出剂的活性可以为该钛硅分子筛在新鲜时的活性的50％以下，进一步优选所述第一卸出剂的活性可以为该钛硅分子筛在新鲜时的活性的10-40％。所述钛硅分子筛在新鲜时的活性一般为90％以上，通常为95％以上。

所述卸出剂可以来源于工业失活剂或者在实验室中进行反应后的失活催化剂。当然，从制备效果的角度，本公开的方法也可以采用新鲜的分子筛如钛硅分子筛作为原料，只是从成本控制等角度来说不合适，本公开提供的方法，主要以失活的含钛硅分子筛的催化剂作为原料，变废为宝，从而节约了成本。

上述优选实施方式中，各个装置的卸出剂采用各个装置的反应进行各自测定，只要保证，在相同的装置中，相同的反应条件下，卸出剂的活性低于新鲜催化剂的活性，即为本发明的卸出剂。如前所述，优选的情况下，卸出剂的活性低于新鲜催化剂的活性的50％。

上述优选实施方式中，以环己酮氨肟化反应装置的卸出剂为例，所述活性通过以下方法测定：

取TS-1分子筛(按“Zeolites，1992，Vol.12：943～950”中所描述的方法制备，TiO₂的质量百分含量为2.1％)置于100mL带连续进料和膜分离装置的淤浆床反应器内，在搅拌状态下以5.7mL/h的速度加入水和30wt％的过氧化氢的混合物(水与过氧化氢的体积比为10：9)，以10.5mL/h的速度加入环己酮和叔丁醇的混合物(环己酮和叔丁醇的体积比为1：2.5)，以5.7mL/h的速度加入36wt％氨水，上述三股物料流为同时加入，同时以相应的速度连续出料，反应温度维持在80℃，反应稳定后每隔1h对产物取样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％。其中，以第1h的结果作为初始活性。

上述优选实施方式中，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)中的一种或多种。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结构的钛硅分子筛中的一种或多种。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。

上述优选实施方式中，所述第一卸出剂、钛源、铝源、有机酸、碱源与水的重量比可以为100：(0.1-10)：(0.1-10)：(0.005-50)：(0.5-50)：(20-1000)，优选为100：(0.5-10)：(0.5-10)：(1-15)：(1-20)：(100-800)，更优选所述第一卸出剂与有机酸的重量比为100：(2-8)，其中，所述第一卸出剂以SiO₂计，所述有机酸以H⁺计，所述碱源含有氮元素时以N计，所述碱源不含氮元素时以OH^-计。

上述优选实施方式中，所述铝源为能够提供铝的物质，优选所述铝源为铝溶胶、铝盐、氢氧化铝和氧化铝中的一种或多种，铝溶胶以氧化铝计优选含量为10-50重量％。所述铝盐可以为无机铝盐和/或有机铝盐，所述有机铝盐优选为C1-C10的有机铝盐，所述无机铝盐例如可以为硫酸铝、偏铝酸钠、氯化铝和硝酸铝中的一种或多种。

上述优选实施方式中，优选步骤(2)可以按如下步骤进行：先将所述铝源与碱源在含水溶剂存在下混合得到混合溶液，然后再将所述混合溶液与所述第一固体和钛源混合后进行所述第二热处理。如此可以进一步提高钛硅铝分子筛的活性。

上述优选实施方式中还可以包括从步骤(2)第二热处理后的物料中回收产物的步骤，回收产物的步骤为常规方法，为本领域的技术人员所熟悉，在此并无特别要求，一般是指产物过滤、洗涤、干燥和焙烧的过程。其中，所说的干燥过程可在20-200℃之间的温度下进行，所说的焙烧过程可在300-800℃之间先在氮气气氛中0.5-6h后在空气气氛中3-12h进行。

或者，根据本公开的另一种优选实施方式，所述钛硅铝分子筛的制备步骤可以包括：

a、将第二卸出剂与有机酸溶液混合打浆，并将得到的浆液进行第三热处理，分离得到第二固体，其中，所述第二卸出剂为以硅铝分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂，所述第三热处理的条件为：温度为50-150℃，时间为0.5-40h，优选为1-24h，更优选为10-20h；

b、将所述第二固体、钛源与碱源在含水溶剂的存在下混合后进行第四热处理，所述第四热处理的条件为：温度为100-200℃，优选为120-180℃，更优选为140-170℃，时间为0.5-25h，优选为2-24h，更优选为5-20h。

在上述优选实施方式中，经过第三热处理后得到的所述第二固体的相对结晶度可以为50-70％。在特定的第三热处理条件下能够将所述第二卸出剂处理成具有特定相对结晶度的第二固体，然后再进行第四热处理，可以得到催化性能佳的钛硅铝分子筛，用于本公开的反应中能够进一步提高产物选择性。其中，所述相对结晶度的测定方法如前所述。

上述优选实施方式中，卸出剂的具体定义如前所述，只是钛硅分子筛替换为硅铝分子筛。所述以硅铝分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂可以为从各种使用硅铝分子筛作为催化剂活性组分的装置中卸出的卸出剂，例如可以为从以硅铝分子筛作为催化剂活性组分的合成反应装置中卸出的卸出剂(如硫化氢和甲醇的合成反应装置的卸出剂)，也可以为从以硅铝分子筛作为催化剂活性组分的催化裂化反应装置中卸出的卸出剂。优选所述卸出剂为碱性环境下反应失活的催化剂，因此，针对本公开优选所述第二卸出剂为硫化氢和甲醇的合成反应装置的卸出剂(如失活的硅铝分子筛ZSM-5，粉状，粒径在100-500nm)。

如前所述，优选的情况下，所述第二卸出剂的活性为该硅铝分子筛在新鲜时的活性的50％以下。

上述优选实施方式中，以硫化氢和甲醇的合成反应装置的卸出剂为例，所述活性通过以下方法测定：

将ZSM-5分子筛(按中国专利CN1715185A中实施例1所描述的方法制备)在200℃下水蒸气处理10h后压片，过筛，取20-40目颗粒装于直径为0.8cm、长度为55cm的管式反应管中，催化剂颗粒床层体积为2.0cm³。在反应的温度为300℃，反应的压力为1atm，硫化氢和甲醇的进料摩尔比为1:2，总气体体积空速为700h^-1的条件下，进行合成二甲基硫醚的催化反应。气相色谱分析催化反应3h后得到的产物，根据分析结果计算甲醇的转化率并将其作为硅铝分子筛的活性。甲醇的转化率＝[(加入的甲醇的摩尔量-未反应的甲醇的摩尔量)/加入的甲醇的摩尔量]×100％。其中，以第1h的结果作为初始活性。

上述优选实施方式中，所述硅铝分子筛可以为常见的具有各种拓扑结构的硅铝分子筛，优选地，所述硅铝分子筛选自MFI结构的硅铝分子筛、MEL结构的硅铝分子筛和BEA结构的硅铝分子筛中的至少一种。更优选地，所述硅铝分子筛为MFI结构的硅铝分子筛，如ZSM-5分子筛。

上述优选实施方式中，所述第二卸出剂、钛源、有机酸、碱源和水的重量比为100：(0.1-10)：(0.005-50)：(0.5-50)：(20-1000)，优选为100：(0.5-10)：(1-15)：(1-20)：(100-800)，更优选所述第二卸出剂与有机酸的重量比为100：(2-8)，其中，所述第二卸出剂以SiO₂计，所述有机酸以H⁺计，所述碱源含有氮元素时以N计，所述碱源不含氮元素时以OH-计。

上述优选实施方式中，优选步骤(b)按如下步骤进行：将碱源的含水溶液与所述第二固体和钛源混合后进行所述第四热处理。

以上两种钛硅铝分子筛的制备优选实施方式中，所述打浆优选在常温常压下进行。无特殊说明的情况下，热处理一般是在密封的情况下在自生压力下进行。

以上两种钛硅铝分子筛的制备优选实施方式中，对所述有机酸没有特别的要求，可以为C1-C10的有机羧酸，优选为环烷酸、过氧乙酸和过氧丙酸中的至少一种。优选所述有机酸溶液的浓度>0.1mol/L，更优选≥1mol/L，进一步优选2-15mol/L。本公开中，所述酸溶液的主要溶剂为水，也可依据需要加入其他溶剂助剂。如此制备得到的钛硅铝分子筛的催化性能更佳。

以上两种钛硅铝分子筛的制备优选实施方式中，所述钛源可以为有机钛源(例如有机钛酸酯)和/或无机钛源(例如无机钛盐)。其中，无机钛源可以为TiCl₄、Ti(SO₄)₂、TiOCl₂、氢氧化钛、氧化钛、硝酸钛盐和磷酸钛盐等中的至少一种，有机钛源可以为脂肪醇钛和有机钛酸酯中的至少一种。所述钛源优选为有机钛源，进一步优选为有机钛酸酯。所述有机钛酸酯优选为具有结构式为M₄TiO₄的有机钛酸酯，其中，M优选为具有1-4个碳原子的烷基，且4个M可以相同或不同，优选所述有机钛酸酯选自为钛酸异丙酯、钛酸正丙酯、钛酸四丁酯和钛酸四乙酯中的至少一种。所述钛源的具体实例可以为但不限于：TiOCl₂、四氯化钛、硫酸钛、钛酸四丙酯(包括钛酸四丙酯的各种异构体，如钛酸四异丙酯和钛酸四正丙酯)、钛酸四丁酯(钛酸四丁酯的各种异构体，如钛酸四正丁酯)和钛酸四乙酯中的至少一种。

以上两种钛硅铝分子筛的制备优选实施方式中，所述碱源的种类的可选范围较宽，其可以为有机碱源和/或无机碱源，其中，无机碱源可以为氨、或阳离子为碱金属或碱土金属的碱，如可以为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钡等，所述有机碱源可以为尿素、脂肪族胺、脂肪族醇胺和季铵碱化合物中的一种或多种。所述季铵碱可以为各种有机四级铵碱，所述脂肪族胺可以为各种NH₃中的至少一个氢被脂肪族烃基(优选为烷基)取代后形成的化合物，所述脂肪族醇胺可以为各种NH₃中的至少一个氢被含羟基的脂肪族烃基(优选为烷基)取代后形成的化合物。

具体地，所述季铵碱可以为如式II所示的季铵碱，所述脂肪族胺可以为式III表示的脂肪族胺，所述脂肪族醇胺可以为如式IV表示的脂肪族醇胺：

式II中，R₅、R₆、R₇和R₈各自为C₁-C₄的烷基，包括C₁-C₄的直链烷基和C₃-C₄的支链烷基，例如：R₅、R₆、R₇和R₈各自可以为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基。

R⁹(NH₂)_n 式III

式III中，n为1或2的整数。n为1时，R⁹为C₁～C₆的烷基，包括C₁～C₆的直链烷基和C₃-C₆的支链烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、叔戊基和正己基。n为2时，R⁹为C₁-C₆的亚烷基，包括C₁～C₆的直链亚烷基和C₃～C₆的支链亚烷基，如亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚正丁基、亚正戊基或亚正己基。更优选脂肪族胺化合物为乙胺、正丁胺、丁二胺和己二胺中的一种或多种

(HOR¹⁰)_mNH_(3-m) 式IV

式IV中，m个R¹⁰相同或不同，各自为C₁-C₄的亚烷基，包括C₁-C₄的直链亚烷基和C₃-C₄的支链亚烷基，如亚甲基、亚乙基、亚正丙基和亚正丁基；m为1、2或3。更优选，所述脂肪族醇胺化合物为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。

最优选地，所述碱源为选自氢氧化钠、氨水、乙二胺、正丁胺、丁二胺、己二胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的至少一种。其中，当所述碱源中含有氨水时，碱源的摩尔比以包括分子形式NH₃和离子形式NH₄ ⁺存在的氨计。

以上两种钛硅铝分子筛的制备优选实施方式中，优选所述碱源以碱溶液的形式提供，更优选所述碱溶液的pH>9。

以上两种钛硅铝分子筛的制备优选实施方式中，所述含水溶剂基本为水，也可以依据需要加入助溶剂，在本公开的实施例中，含水溶剂为水。

根据本公开的方法，为了获得理想的反应效果，所述乙酸与氧化剂的摩尔比可以为1：(0.1-5)，优选为1：(0.2-2)；所述乙酸与催化剂的重量比可以为(0.1-50)：1。

根据本公开的方法，所述氧化剂可以为本领域常用的各种能够将乙酸氧化，形成过氧乙酸的物质。本公开的方法特别适用于以过氧化物作为氧化剂来氧化乙酸，从而生产过氧乙酸的场合，这样能够显著提高过氧化物的有效利用率，降低乙酸氧化的成本。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/或有机过氧化物。所述有机过氧化物可以为选自叔丁基过氧化氢、过氧化异丙苯和环己基过氧化氢中的至少一种。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。所述氧化剂优选以水溶液的形式提供。

根据本公开的方法，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，所述反应可以在溶剂的存在下进行。所述溶剂的种类没有特别限定。特别地，当采用本公开中的前述两种钛硅铝分子筛的制备优选实施方式所制备的钛硅铝分子筛作为催化剂进行反应时，与采用第二种优选实施方式制备的钛硅铝分子筛相比，采用本公开的第一种优选实施方式制备的钛硅铝分子筛时，反应中溶剂的加入更有利于获得高的过氧乙酸的选择性。一般地，所述溶剂可以选自水、C1-C6的醇、C3-C8的酮和C2-C6的腈中的至少一种。优选地，所述溶剂选自水、C3-C6的酮和C1-C6的醇。更优选地，所述溶剂为选自甲醇、丙酮和水中的至少一种。所述溶剂的用量没有特别限定，可以为常规选择。一般地，溶剂与乙酸的重量比可以为(1-100)：1。

根据本公开的方法，所述反应的条件可以包括：温度为0-100℃，优选为20-80℃；以表压计，压力为0.1-3MPa，优选为0.1-1.5MPa；时间为1-1000min，优选为2-500min。

下面通过实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。

制备例中，钛硅铝分子筛样品的X-射线衍射(XRD)晶相图在Siemens D5005型X-射线衍射仪上进行测定。

实施例和对比例中，所用试剂均为市售试剂。

反应产物采用气相色谱分析其组成，分析结果采用校正归一法进行定量。其中，色谱的分析条件为：Agilent-6890型色谱仪，FFAP毛细管色谱柱，进样量0.5μL，进样口温度180℃。柱温在100℃保持2min，而后以15℃/min的速率升至200℃，并保持3min。FID检测器，检测器温度200℃。

各实施例和对比例中：

当乙酸与氧化剂摩尔比≤1时，乙酸相对转化率(％)＝(投料中乙酸的摩尔量-未反应的乙酸摩尔量)/投料中乙酸的摩尔量×100％；

当乙酸与氧化剂摩尔比＞1时，乙酸相对转化率(％)＝(投料中乙酸的摩尔量-未反应的乙酸摩尔量)/投料中乙酸的摩尔量×投料中乙酸的摩尔量/投料中氧化剂的摩尔量×100％；

氧化剂相对有效利用率(％)＝过氧乙酸的摩尔量/(加入的氧化剂的摩尔量－未反应的氧化剂的摩尔量－无效分解的氧化剂的摩尔量)×100％；

过氧乙酸选择性(％)＝产物中过氧乙酸的摩尔量/乙酸总转化的摩尔量×100％。

制备例1

(1)取TS-1分子筛(按“Zeolites，1992，Vol.12：943～950”中所描述的方法制备，TiO₂的质量百分含量为2.1％)置于100mL带连续进料和膜分离装置淤浆床反应器内，在搅拌状态下以5.7mL/h的速度加入水和30wt％的过氧化氢的混合物(水与过氧化氢的体积比为10：9)，以10.5mL/h的速度加入环己酮和叔丁醇的混合物(环己酮和叔丁醇的体积比为1：2.5)，以5.7mL/h的速度加入36wt％氨水，上述三股物料流为同时加入，同时以相应的速度连续出料，反应温度维持在80℃，反应稳定后每隔1h对产物取样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％。第一次即第1h测定的环己酮转化率为其初始活性，其值为99.5％。经过一段时间约168h，环己酮转化率由初始的99.5％下降到50％后，分离出催化剂后用焙烧再生方式再生(在570℃下于空气气氛中焙烧4h)，然后继续用于环己酮氨肟化反应中，反复进行这一步骤，直至再生后的活性低于初始活性的50％，这时失活的氨肟化催化剂样品作为本制备实施例的卸出剂，按照前述方法依次得到卸出剂SH-1(活性为40％)、SH-2(活性为25％)，SH-3(活性为10％)。

(2)在常温(20℃，下同)常压(0.1MPa，下同)下，先将失活的环己酮肟化催化剂SH-1与1mol/L的环烷酸水溶液混合打浆，接着将混合浆液在45℃下混合搅拌，进行第一热处理12h；固液分离后将固体(相对结晶度为71％)、铝源硫酸铝、钛源硫酸钛与氢氧化钠水溶液(pH为12)混合后将混合液放入不锈钢密封反应釜，在170℃下进行第二热处理12h，其中，物料质量组成为失活的环己酮肟化催化剂：钛源：铝源：酸：碱：水＝100：1：1：2：5：250，失活的环己酮肟化催化剂以SiO₂计，酸以H⁺计，碱以OH^-计。将所得产物过滤、用水洗涤，并于110℃烘干120min，然后在550℃温度下焙烧3h，获得分子筛，其XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(TS-A)。

(3)在常温常压下，先将失活的环己酮肟化催化剂SH-2与5mol/L的过氧乙酸溶液混合打浆，接着将混合浆液在20℃下混合搅拌，进行第一热处理20h；固液分离后将固体(相对结晶度为89％)、铝源铝溶胶(含量为20重量％)、钛源钛酸四丁酯与四丙基氢氧化铵水溶液(pH为10)混合后将混合液放入不锈钢密封反应釜，在150℃下进行第二热处理20h，其中物料质量组成为失活的环己酮肟化催化剂：钛源：铝源：酸：碱：水＝100：2：0.5：8：15：200，失活的环己酮肟化催化剂以SiO₂计，酸以H⁺计，碱以OH^-计。然后按照步骤(2)的方法回收产物，获得钛硅铝分子筛，其XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(TS-B)。

(4)在常温常压下，将失活的环己酮肟化催化剂SH-3与8mol/L的过氧丙酸水溶液混合打浆，接着将混合浆液在30℃下混合搅拌，进行第一热处理10h；固液分离后将固体(相对结晶度为80％)、铝源氢氧化铝、钛源四氯化钛与乙二胺水溶液(pH为11)混合后将混合液放入不锈钢密封反应釜，在140℃下进行第二热处理5h，其中，物料质量组成为失活的环己酮肟化催化剂：钛源：铝源：酸：碱：水＝100：5：2：5：5：150，失活的环己酮肟化催化剂以SiO₂计，酸以H⁺计，碱以N计。然后按照步骤(2)的方法回收产物，获得钛硅铝分子筛，其XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(TS-C)。

(5)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，第一热处理的温度为60℃，固液分离后固体的相对结晶度为65％，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(TS-D)。

(6)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，第一热处理的温度为180℃，固液分离后固体的相对结晶度为95％，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(TS-E)。

(7)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，将过氧丙酸水溶液替换为甲酸，固液分离后固体的相对结晶度为60％，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(TS-F)。

(8)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，失活的环己酮肟化催化剂：酸＝100：15，固液分离后固体的相对结晶度为62％，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(TS-G)。

(9)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，直接将TS-1分子筛(相对结晶度为100％)、铝源氢氧化铝、钛源四氯化钛与乙二胺水溶液混合进行第二热处理，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(TS-H)。

制备例2

(1)将ZSM-5分子筛(按中国专利CN1715185A中实施例1所描述的方法制备)在200℃下水蒸气处理10h后压片，过筛，取20-40目颗粒装于直径为0.8cm、长度为55cm的管式反应管中，催化剂颗粒床层体积为2.0cm³。在反应的温度为300℃，反应的压力为1atm，硫化氢和甲醇的进料摩尔比为1:2，总气体体积空速为700h^-1的条件下，进行合成二甲基硫醚的催化反应。气相色谱分析催化反应3小时后得到的产物，根据分析结果计算甲醇的转化率并将其作为硅铝分子筛的活性。甲醇的转化率＝[(加入的甲醇的摩尔量-未反应的甲醇的摩尔量)/加入的甲醇的摩尔量]×100％。其中，以第1h的结果作为初始活性，其值为99％。经过一段时间约180h，甲醇转化率由初始的99％下降到50％后，分离出催化剂后用焙烧再生方式再生(在570℃下于空气气氛中焙烧4h)，然后继续用于硫化氢和甲醇的合成反应中，反复进行这一步骤，直至再生后的活性低于初始活性的50％，这时失活的催化剂样品作为本发明的卸出剂，按照前述方法依次得到卸出剂SH-I(活性为45％)、SH-II(活性为35％)，SH-III(活性为15％)。

(2)在常温(20℃，下同)常压(0.1MPa，下同)下，先将失活的催化剂SH-I与1mol/L的环烷酸水溶液混合打浆，接着将混合浆液在50℃下混合搅拌，进行第三热处理12h；固液分离后将固体(相对结晶度为70％)、钛源硫酸钛与氢氧化钠水溶液(pH为12)混合后将混合液放入不锈钢密封反应釜，在170℃下进行第四热处理12h，其中，物料质量组成为失活的催化剂：钛源：酸：碱：水＝100：1：2：5：250，失活的催化剂以SiO₂计，酸以H⁺计，碱以OH^-计。将所得产物过滤、用水洗涤，并于110℃烘干120min，然后在550℃温度下焙烧3h，获得分子筛，其XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(SA-A)。

(3)在常温常压下，先将失活的催化剂SH-II与5mol/L的过氧乙酸溶液混合打浆，接着将混合浆液在150℃下混合搅拌，进行第三热处理20h；固液分离后将固体(相对结晶度为53％)、钛源钛酸四丁酯与四丙基氢氧化铵水溶液(pH为10)混合后将混合液放入不锈钢密封反应釜，在150℃下进行第四热处理20h，其中物料质量组成为失活的催化剂：钛源：酸：碱：水＝100：2：8：15：200，失活的环己酮肟化催化剂以SiO₂计，酸以H⁺计，碱以OH^-计。然后按照步骤(2)的方法回收产物，获得钛硅铝分子筛，其XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(SA-B)。

(4)在常温常压下，将失活的催化剂SH-III与8mol/L的过氧丙酸水溶液混合打浆，接着将混合浆液在100℃下混合搅拌处理10h；固液分离后将固体(相对结晶度为61％)、钛源四氯化钛与乙二胺水溶液(pH为11)混合后将混合液放入不锈钢密封反应釜，在140℃下水热处理5h，其中，物料质量组成为失活的催化剂：钛源：酸：碱：水＝100：5：5：5：150，失活的催化剂以SiO₂计，酸以H⁺计，碱以N计。然后按照步骤(2)的方法回收产物，获得钛硅铝分子筛，其XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(SA-C)。

(5)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，第三热处理的温度为40℃，固液分离后固体的相对结晶度为41％，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(SA-D)。

(6)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，第三热处理的温度为180℃，固液分离后固体的相对结晶度为80％，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(SA-E)。

(7)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，将过氧丙酸水溶液替换为甲酸，固液分离后固体的相对结晶度为38％，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(SA-F)。

(8)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，失活的催化剂：酸＝100：20，固液分离后固体的相对结晶度为30％，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(SA-G)。

(9)按照步骤(4)的方法制备钛硅铝分子筛，不同的是，直接将ZSM-5分子筛(相对结晶度为100％)、钛源四氯化钛与乙二胺水溶液混合进行第四热处理，XRD晶相图显示得到了具有MFI结构的钛硅铝分子筛(SA-H)。

实施例1

将乙酸、30重量％的过氧化氢水溶液、溶剂甲醇和催化剂(TS-A)投入反应釜，乙酸与过氧化氢的摩尔比为1：1，乙酸与甲醇、催化剂的重量比为5：50：1，在温度为65℃压力为0.5MPa下进行反应。反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例2

按照实施例1的方法制备过氧乙酸，不同的是，本实施例不使用溶剂甲醇。反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例3

将乙酸、30重量％的过氧化氢水溶液、溶剂乙腈和催化剂(TS-B)投入反应釜，乙酸与过氧化氢的摩尔比为1：0.5，乙酸与乙腈、催化剂的重量比为10：20：1，在温度为80℃压力为1.5MPa下进行反应。反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例4

将乙酸、30重量％的过氧化氢水溶液、溶剂丙酮和催化剂(TS-C)投入反应釜，乙酸与过氧化氢的摩尔比为1：0.2，乙酸与丙酮、催化剂的重量比为20：1000：1，在温度为60℃压力为1.0MPa下进行反应。反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例5-9

按照实施例4的方法制备过氧乙酸，不同的是，分别将催化剂替换为TS-D、TS-E、TS-F、TS-G和TS-H，反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例10

将乙酸、30重量％的过氧化氢水溶液、溶剂甲醇和催化剂(SA-A)投入反应釜，乙酸与过氧化氢的摩尔比为1：1.5，乙酸与甲醇、催化剂的重量比为0.1：10：1，在温度为40℃压力为0.5MPa下进行反应。反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例11

按照实施例10的方法制备过氧乙酸，不同的是，本实施例不使用溶剂甲醇。反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例12

将乙酸、30重量％的叔丁基过氧化氢水溶液和催化剂(SA-B)投入反应釜，乙酸与叔丁基过氧化氢的摩尔比为1：2，乙酸与催化剂的重量比为50：1，在温度为40℃压力为0.5MPa下进行反应。反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例13

将乙酸、过氧化异丙苯和催化剂(SA-C)投入反应釜，乙酸与过氧化异丙苯的摩尔比为1：3，乙酸与催化剂的重量比为5：1，在温度为50℃压力为2MPa下进行反应。反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例14-18

按照实施例13的方法制备过氧乙酸，不同的是，分别将催化剂替换为SA-D、SA-E、SA-F、SA-G和SA-H，反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例19

按照实施例13的方法制备过氧乙酸，不同的是，以CN102616805A的实例1中制得的钛硅铝分子筛为催化剂，反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例20

按照实施例1的方法制备过氧乙酸，不同的是，将催化剂替换为SA-A，反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

实施例21

按照实施例2的方法制备过氧乙酸，不同的是，将催化剂替换为SA-A，反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

对比例1

按照实施例1的方法制备过氧乙酸，不同的是，本对比例不使用催化剂。反应2小时和反应12小时的结果如表1所示。

表1

以上结果证实，采用本公开的方法制备过氧乙酸，可以获得较高的乙酸转化率、过氧乙酸的选择性以及氧化剂的有效利用率。通过实施例1和对比例1的比较可以看出，与不使用催化剂相比，本公开的方法可以大幅提高乙酸相对转化率、氧化剂相对有效利用率以及过氧乙酸的选择性。通过实施例1-4和实施例5-9，以及实施例10-13和实施例14-18的比较可以看出，采用本公开优选的钛硅铝分子筛制备方法所制备的钛硅铝分子筛用于反应时有利于进一步提高乙酸相对转化率、过氧乙酸的选择性以及氧化剂的相对有效利用率。通过实施例1-4以及实施例10-13的比较、特别是实施例1-2与实施例20-21比较可以看出，与采用本公开中第二种优选实施方式制备的钛硅铝分子筛相比，采用本公开的第一种优选实施方式制备的钛硅铝分子筛进行反应时，溶剂的加入更有利于获得高的氧化剂相对有效利用率和过氧乙酸的选择性。

以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种制备过氧乙酸的方法，其特征在于，该方法包括：使乙酸和氧化剂在催化剂的存在下进行接触反应，所述催化剂为钛硅铝分子筛催化剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钛硅铝分子筛为选自MFI结构的钛硅铝分子筛、MEL结构的钛硅铝分子筛、BEA结构的钛硅铝分子筛、MWW结构的钛硅铝分子筛、MOR结构的钛硅铝分子筛、TUN结构的钛硅铝分子筛和二维六方结构的钛硅铝分子筛中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述钛硅铝分子筛的制备步骤包括：

或者，所述钛硅铝分子筛的制备步骤包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一卸出剂、钛源、铝源、有机酸、碱源和水的重量比为100：(0.1-10)：(0.1-10)：(0.005-50)：(0.5-50)：(20-1000)，所述第一卸出剂以SiO₂计，所述有机酸以H⁺计，所述碱源含有氮元素时以N计，所述碱源不含氮元素时以OH-计；所述有机酸溶液的浓度大于0.1mol/L。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(1)中的所述以钛硅分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂为选自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至少一种；

优选地，步骤(1)中的所述钛硅分子筛为MFI结构的钛硅分子筛，所述第一卸出剂的活性为该钛硅分子筛在新鲜时的活性的50％以下；

优选地，步骤(2)中，先将所述铝源与碱源在含水溶剂存在下混合得到混合溶液，然后再将所述混合溶液与所述第一固体和钛源混合后进行所述第二热处理。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二卸出剂、钛源、有机酸、碱源和水的重量比为100：(0.1-10)：(0.005-50)：(0.5-50)：(20-1000)，所述第二卸出剂以SiO₂计，所述有机酸以H⁺计，所述碱源含有氮元素时以N计，所述碱源不含氮元素时以OH^-计；所述有机酸溶液的浓度大于0.1mol/L。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤a中的所述以硅铝分子筛作为催化剂活性组分的反应装置的卸出剂为硫化氢和甲醇的合成反应装置的卸出剂；

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述有机酸为选自环烷酸、过氧乙酸和过氧丙酸中的至少一种；所述碱源为选自氨、脂肪族胺、脂肪族醇胺和季铵碱中的至少一种；所述铝源为选自铝溶胶、铝盐、氢氧化铝和氧化铝中的至少一种；所述钛源为无机钛盐和/或有机钛酸酯。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述乙酸与氧化剂的摩尔比为1：(0.1-5)，优选为1：(0.2-2)；所述乙酸与催化剂的重量比为(0.1-50)：1；所述氧化剂为选自过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化异丙苯和环己基过氧化氢中的至少一种；所述反应的条件包括：温度为0-100℃，压力为0.1-3MPa。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应在溶剂的存在下进行，所述溶剂与乙酸的重量比为(1-100)：1，所述溶剂为选自水、C1-C6的醇、C3-C8的酮和C2-C6的腈中的至少一种。