HPPO法制环氧丙烷两段式反应方法技术领域
本发明涉及一种化工产品反应方法，具体地，涉及一种HPPO（直接氧化法）法制环氧丙烷两段式反应方法。
背景技术
环氧丙烷是重要的有机化工原料，在丙烯的衍生物中仅次于聚丙烯和丙烯腈，居第三位。环氧丙烷化学性质极其活泼，应用极为广泛。以环氧丙烷为原料生产聚醚多元醇进而生产聚氨酯是其最大用途；其次可用于生产聚氨酯弹性体及用途广泛的丙二醇、丙二醇醚等表面活性剂；还可用于生产油田破乳剂、农药乳化剂及润湿剂等，是精细化工产品的重要原料。
工业上有氯醇法、共氧化法和直接氧化法（HPPO）三种生产环氧丙烷工艺方法。氯醇法和共氧化法都存在成本高、污染大等缺点。共氧化法流程长，联产多，受石油危机、联产品出路制约等问题；氯醇法对设备腐蚀严重，并产生大量有机物的废水、废渣；HPPO法是由过氧化氢催化丙烯环氧化制取环氧丙烷的新工艺，该工艺流程简单，产品收率高，没有其他联产品，基本无污染，属于环境友好的清洁生产系统。
双氧水直接氧化法制环氧丙烷主要在环氧丙烷反应器中进行，在环氧丙烷反应器中，丙烯与双氧水在钛硅沸石固定床催化剂催化作用下反应生成环氧丙烷和水。反应器中的副反应主要包括：双氧水分解成水和氧气；环氧丙烷与甲醇醚化反应生成甲氧基丙醇及其异构体；环氧丙烷与双氧水反应生成过氧化物；环氧丙烷水解生成丙二醇。
为保证环氧丙烷的高产率并抑制副反应的发生，除选择高选择性催化剂外，还应提供过量的丙烯和大量的甲醇溶剂。而反应物料尤其是双氧水在反应器催化剂床层内分布不均、反应器内温度分布不均，均会导致副反应加剧，降低环氧丙烷的产率和催化剂的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高直接氧化制环氧丙烷产品收率和提高催化剂使用寿命的方法。
根据本发明的一个方面，提供一种HPPO法制环氧丙烷两段式反应方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，部分新鲜的双氧水、过量的丙烯以及循环甲醇溶剂在静态混合器完成充分混合，得到第一混合液；
步骤二，第一混合液首先进入列管式反应器的第一段，并在列管式反应器的第一段中的钛硅沸石固定床催化剂作用下生成环氧丙烷、水以及少量的副产物，得到第二混合液；
步骤三，第二混合液和补充的新鲜的双氧水继续流入列管式反应器的第二段，并在列管式反应器的第二段中的钛硅沸石固定床催化剂作用下继续反应生成环氧丙烷、水以及少量的副产物，形成的气液混合相在列管式反应器顶部离开列管式反应器后进行后续分离和提纯。
优选地，所述循环甲醇溶剂和双氧水的质量比在2~10之间，丙烯和双氧水的质量比在2~10之间。
优选地，所述静态混合器的目的是使双氧水和丙烯在进反应器之前在甲醇溶剂中进行充分混合。
优选地，所述步骤一加入的双氧水和所述步骤三加入的质量比在0.5~2之间。
优选地，所述列管式反应器的反应温度在10~100 ℃之间，反应压力在1~10 MPa之间。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：反应物双氧水段加入使得双氧水和丙烯在反应列管中的催化剂床层中反应均匀，生成的反应热在反应器中分布均匀，一方面有利于提高环氧丙烷的收率，减少副反应，另一方面有利于提高催化剂的利用率，延长催化剂寿命。
附图说明
图1为本发明HPPO法制环氧丙烷两段式反应方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种HPPO法制环氧丙烷两段式反应方法，其包括以下步骤：
步骤一，部分新鲜的双氧水HP1、过量的丙烯P以及循环甲醇溶剂ME在静态混合器M完成充分混合，混合器的形式为静态混合器，得到第一混合液L；所述循环甲醇溶剂和双氧水的质量比在2~10之间，丙烯和双氧水的质量比在2~10之间。所述静态混合器的目的是使双氧水和丙烯在进反应器之前在甲醇溶剂中进行充分混合。
步骤二，第一混合液L首先进入列管式反应器R的第一段A，并在列管式反应器R的第一段A中的钛硅沸石固定床催化剂作用下生成环氧丙烷、水以及少量的副产物，得到第二混合液，列管式反应器的反应温度在10~100 ℃之间，反应压力在1~10 MPa(G)之间；
步骤三，第二混合液和补充的新鲜的双氧水HP2继续流入列管式反应器的第二段B，并在列管式反应器的第二段B中的钛硅沸石固定床催化剂作用下继续反应生成环氧丙烷、水以及少量的副产物，形成的气液混合相V+L在列管式反应器顶部离开列管式反应器后进行后续分离和提纯。所述步骤一加入的双氧水和所述步骤三加入的质量比在0.5~2之间。所述的列管式反应器的反应温度在10~100 ℃之间，反应压力在1~10 MPa之间。
如图1所示，本发明HPPO法制环氧丙烷两段式反应方法采用以下三部分：
（1）原料混合部分，部分新鲜的双氧水HP1、过量的丙烯P以及循环甲醇溶剂ME在静态混合器M完成充分混合，得到第一混合液；
（2）反应器第一段A反应部分，混合液L首先进入列管式反应器R的第一段A，并在第一段A的列管反应器中的钛硅沸石固定床催化剂作用下生成环氧丙烷，水以及少量的副产物，得到第二混合液；
（3）反应器第二段B反应部分，第二混合液L2和补充的新鲜的双氧水HP2继续流入列管式反应器R的第二段B，并在第二段B列管中的钛硅沸石固定床催化剂作用下继续反应生成环氧丙烷，水以及少量的副产物，形成的气液混合相V+L在反应器顶部离开反应器后进行后续分离和提纯。
本发明将列管式反应器分成第一段A和第二段B，并将反应物双氧水在第一段A和第二段B的入口分别加入，主要目的是为了使双氧水和丙烯在列管中的催化剂床层中均匀反应，生成的反应热在反应器中分布均匀，一方面有利于提高环氧丙烷的收率，减少副反应，另一方面有利于提高催化剂的利用率，延长催化剂寿命。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。