文档介绍：丙烯环氧化胶束催化工艺优化
丙烯环氧化胶束催化工艺优化
摘要:以卟啉锰为催化剂,H2O2为氧源研究了环氧丙烷胶束催化氧化过程。考察了卟啉锰浓度、表面活性剂浓度、咪唑与卟啉锰摩尔比、H2O2浓度及反应温度对胶束催化丙烯环氧化反应性能的影响。实验结果表明,在所研究的条件范围内, 卟啉锰可催化H2O2分解;卟啉锰的结构影响环氧化产物PO的收率;得到了相对较优的环氧化工艺条件, mmol /L,H2O2浓度60 mmol/ L,咪唑与卟啉锰的摩尔比20:1,表面活性剂浓度80 mmol/ L,反应温度35℃和反应压力3 kg/cm2的较优的工艺条件下, wt%。
关键词:丙烯环氧丙烷环氧化胶束催化
一、前言
环氧丙烷是重要的石油化工基础原料,也是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。2008年,国内环氧丙烷总产能仅125万吨/年,到2012年年底,国内总产能暴增至187万吨/年。虽然产能大幅增长,但仍不能满足国内需求。,而产量仅150万吨左右,进口依存度达25%。
PO主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇、丙二醇醚、异丙醇胺、烯丙醇和非多元醇等[7]进而制造不饱和聚酯树脂、聚氨酯和表面活性剂等重要原料,广泛应用于化工、轻工、医药、食品和纺织等行业。PO最大的用途是在碱金属氧化物和起始剂作用下开环聚合生成聚醚多元醇。由于所用起始剂的不同,聚醚可分为软泡聚醚、硬泡聚醚和弹性体聚醚。软泡聚醚用于生产聚氨酯软泡,以制造衬垫、包装用品等;硬泡聚醚用于生产聚氨酯硬泡,用作保温材料等;弹性体聚醚用于生产聚氨酯弹性体,用作跑道、涂料、粘合剂、密封剂等。
二、环氧丙烷的合成方法
PO是一种重要的有机化工原料,在聚酯工业中有着重要的应用,但现有的氯醇法、有机氢化过氧化物间接氧化法因污染等问题越来越不能满足可持续发展的要求,而以H2O2为原料的生产工艺是PO的清洁生产方向。

氯醇法是最先用于环氧化反应工业化生产的方法,包括氯醇化、皂化和精馏3个步骤。该法能耗大,耗氯量多,副产物多,产生大量含氯化钙、氢氧化钙和有机氯化物的废水,其反应过程存在严重的环境污染问题。作为环氧化反应的氧化剂,有机过氧化物,如RCOOH或ROOH,可有效氧化丙烯、环己烯等,将过氧部分的氧选择性地转移给烯烃,生成环氧化合物。此法称为Halcon法,在20世纪60年代末开始工业化生产。与氯醇化相比,Halcon法的三废少、收率高,但成本大大增加,采用的钼催化剂有毒且价格昂贵,反应后催化剂分散在均相体系中难于回收,并生成几倍于目的产物的醇类联产品。此外,反应工艺也较为复杂,设备投资尤为巨大。此法技术成熟、工艺简单,自三十年代工业化以来一直是生产PO的主要方法。

工业上用有机氢化过氧化物(ROOH或RCOOH)使丙烯环氧化合成PO的方法主要是Halcon法。过程公害少、分离容易和收率高,但总投资较氯醇法为高。

Van den Broeke等研究了多种催化剂和表面活性剂系统,以Mn(TDCPP) Cl[5, 10,15,20-四(2,6-二氯苯基)卟啉氯化锰]-Triton X-100胶束催化体系效果最佳,而且研究发现:该胶束