CN1765854A - 均相催化低沸点烯烃双氧水氧化连续反应方法及系统 - Google Patents

均相催化低沸点烯烃双氧水氧化连续反应方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种均相催化低沸点烯烃双氧水氧化连续反应方法及系统，该方法利用水与反应液中组分(溶剂)共沸，除去体系中大部分水分(双氧水中的水和反应生成的水)，使环氧产率提高，生产效率提高，得以实现连续化，气态烯烃可连续加入，同时连续分出产物，均相催化剂不用从反应体系分出，可循环使用。该系统主要由反应器、冷凝器、精馏塔、水油分离器、气化器组成，该反应系统反应产物中分离环氧化合物、回收烯烃、苯溶剂，在反应部分利用反应本身热能和溶剂苯将部分未反应的原料、生成的产物和水蒸出，而催化剂不用分离。该反应系统实现了低沸点烯烃用双氧水氧化制环氧化合物过程的连续化。

Description

均相催化低沸点烯烃双氧水氧化连续反应方法及系统
技术领域
本发明涉及一种低沸点烯烃用双氧水环氧化连续生产环氧化合物的反应系统，属于以低沸点烯烃和双氧水为原料，以杂多钨磷酸盐为催化剂，氧化连续生产环氧化合物的技术。
背景技术
环氧化合物是非常重要的有机中间体。目前，除环氧乙烷可以通过空气氧化乙烯直接制取外，其它烯烃的环氧化合物的生产方法都是通过间接氧化法、氯醇法或过酸法制备，分别存在着联产品和环境污染等问题。双氧水是一种非常清洁的氧源，近年来，以双氧水为氧源，催化烯烃环氧化的研究很多，但是由于低沸点烯烃的环氧化合物水溶性比较大，因此在以双氧水为氧源反应体系中，都需要大量的极性有机溶剂来抑制水的副作用，因此，反应体系效率比较低，很难实现工业化应用。
为实现上述过程的高效率、连续化生产，首先需要连续向反应器提供烯烃和双氧水，同时不断采出反应器中的反应产物，并从产物中分离环氧化合物、未反应的烯烃及溶剂，使烯烃和溶剂苯循环使用，而催化剂不用分离、可循环使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种均相催化低沸点烯烃双氧水氧化连续生产反应方法，该方法具有催化剂不用分离、可循环使用，废物和污染物排放少的特点。
本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述生产方法的系统。
为了达到上述目的，本发明提供的生产方法其主要步骤是：
a)按2.0-3.0kg的30％双氧水∶60-70L溶剂∶250-350g催化剂的比例加入反应器中，升温至70-80℃，通过溶剂中的苯将加入的双氧水中的水带出，苯回反应器继续进行反应；所述溶剂是磷酸三丁酯、磷酸三丁晴、氯代烃、二氧六环或吡啶与苯按体积比为1∶3-3∶1的混合物；
b)再升温至85-90℃，按原料流量30-33mol/h，双氧水流量2-2.5kg/h进入反应器；所述的原料是沸点≤35℃的烯烃，如：丙烯、异丁烯、丁烯、乙烯或氯乙烯；
c)未反应的烯烃、生成的环氧、水与苯进行精馏，未反应的烯烃经汽化回收至反应器；
d)生成的环氧经冷凝进产品储罐，水与苯分离后苯回收至反应器。
本发明提供的用于实现上述方法的反应系统主要由反应器、冷凝器、精馏塔、水油分离器、气化器等构成。具体地说，本发明的反应系统构成是：
反应器，用于双氧水以及原料的催化反应；
第一冷凝器，其一端与反应器连接，接受从反应器蒸出的苯和水相；另一端与一水油分离器连接，使苯和水相分离，分离后的苯返回与第一冷凝器连接的反应器，水相由水油分离器排出；
精馏塔，与反应器连接，接受从反应器中蒸出的未反应的烯烃、生成的环氧、水相与苯；其中的水相和苯通过与精馏塔连接的水油分离器分离后，苯返回反应器，水相由水油分离器排出；
第二冷凝器，其一端与精馏塔连接，接受精馏塔中分离的环氧产品；
第三冷凝器，其一端与精馏塔连接，接受精馏塔中未反应的烯烃；另一端与一汽化器连接，该汽化器将未反应的烯烃汽化后送入反应器中。
其中第一冷凝器的工作温度为50至60℃。
其中第二冷凝器的工作温度为-25至50℃。
其中第三冷凝器的工作温度为-25至40℃。
附图说明
图1为本发明提供的生产系统示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实例1、将2.5kg浓度为30％的双氧水经管道101加入预装70L溶剂(磷酸三丁酯与苯混合溶剂)与300g催化剂的反应器1，升温至80℃，通过苯将加入的双氧水中的水经管道104带出体系，通过第一冷凝器2(该第一冷凝器2的温度为50℃)，进入水油分离器4，苯经管道107流回反应器1中。然后，升温至85℃，控制异丁烯的流量为30.3mol/h，浓度为30％的双氧水的流量2kg/h，分别经管道102和101进入反应器1，未反应的烯烃、生成的环氧、水与苯通过管道104进入精馏塔3，未反应的烯烃从精馏塔3由管道108通过第三冷凝器2”(该冷凝器温度控制在0℃)，冷凝经管道109进入汽化器5进行汽化，然后通过管道103、102回到反应器1。产品甲基环氧丙烷由精馏塔3沿管道105经第二冷凝器2’(该冷凝器温度控制在5℃)，进产品储罐，精馏塔3中的水与苯经管道106进入水油分离器4，其中的苯由管道107流回反应器1。甲基环氧丙烷对双氧水的选择性达96.5％，甲基环氧丙烷的收率为89％。

Claims (6)

1.一种均相催化低沸点烯烃双氧水氧化连续反应方法，其主要步骤是：
a)按2.0-3.0kg的30％双氧水∶60-70L溶剂∶250-350g催化剂的比例加入反应器中，升温至70-80℃，通过溶剂中的苯将加入的双氧水中的水带出，苯回反应器继续进行反应；所述溶剂是磷酸三丁酯、磷酸三丁晴、氯代烃、二氧六环或吡啶与苯按体积比为1∶3-3∶1的混合物；
b)再升温至85-90℃，按原料流量30-33mol/h，双氧水流量2-2.5kg/h进入反应器；所述的原料是沸点≤35℃的烯烃；
c)未反应的烯烃、生成的环氧、水与苯进行精馏，未反应的烯烃经汽化回收至反应器；
d)生成的环氧经冷凝进产品储罐，水与苯分离后苯回收至反应器。
2.权利要求1的方法，其特征在于，步骤b中所述的烯烃是丙烯、异丁烯、丁烯、乙烯或氯乙烯。
3.一种用于实现权利要求1所述方法的反应系统，主要由反应器、冷凝器、精馏塔、水油分离器、气化器组成，其中：
反应器，用于双氧水以及原料的催化反应；
第一冷凝器，其一端与反应器连接，接受从反应器蒸出的苯和水相；另一端与一水油分离器连接，使苯和水相分离，分离后的苯返回与第一冷凝器连接的反应器，水相由水油分离器排出；
精馏塔，与反应器连接，接受从反应器中蒸出的未反应的烯烃、生成的环氧、水相与苯；其中的水相和苯通过与精馏塔连接的水油分离器分离后，苯返回反应器，水相由水油分离器排出；
第二冷凝器，其一端与精馏塔连接，接受精馏塔中分离的环氧产品；
第三冷凝器，其一端与精馏塔连接，接受精馏塔中未反应的烯烃；另一端与一汽化器连接，该汽化器将未反应的烯烃汽化后送入反应器中。
4.权利要求3的系统，其特征在于，第一冷凝器的工作温度为50至60℃。
5.权利要求3的系统，其特征在于，第二冷凝器的工作温度为-25至50℃。
6.权利要求3的系统，其特征在于，第三冷凝器的工作温度为-25至40℃。
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