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环氧丙烷的合成及催化剂研究新进展

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维普资讯 http://www.cqvip.com 2002年7月 工业催化 July 2002 第10卷第4期 INI)I STRL L CATALYSIS Vo1.10 NO.4 环氧丙烷的合成及催化剂研究新进展 王新宏,刘晓晖,卢冠忠 (华东理工大学工业催化研究所,上海200237) 摘要:综述了近年来环氧丙烷合成工艺及催化剂研究的新进展,内容包括对现有环氧丙烷生产工 艺的革新、氧气一步气相氧化法、过氧化氢液相氧化法、原位过氧化氢生产和环氧化、光催化氧化等 方法,并对各种方法和催化剂的特点和发展前景进行了讨论。 关键词:环氧丙烷;合成;催化剂;进展 中图分类号:0623.42 5;TQ426.94文献标识码:A文章编号:1008—1143(2002)04—0032—08 Progress in researches in synthesis of propylene oxide and the catalysts WANG Xin-hong,LJUXiao.-hui,LUG船 一zhong (Research Institute of Industrial Catalysis,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China) Abstract:The researches in synthesis 0f propylene oxide(PO)and the catalysts in latest ten years were reviewed,including renovation on existing PO process,the propylene vapor-phase epoxidation by oxygen,liquid-phase epoxidation by hydrogen peroxide,propylene in—situ epoxidation by hydrogen peroxide,and photcoatalytic epoxidation. Features and prospect of different processes and catalysts were discussed,too. Key words:propylene oxide;synthesis;catalyst CLC nmnber:0623.42 5;TQ426.94 Document code..A Artilce ID:1008—1143(2002)04—0032—08 环氧丙烷(Po)是重要的基本有机化工原料,在 2万多吨;1990年后有了很大的发展;1998年生产 丙烯衍生物中产量仅次于聚丙烯和丙烯腈。由于环 能力达20~22万吨(全球生产能力为456万吨); 氧丙烷具有张力很大的氧环,化学性质活泼,不仅可 2000年估计为35--40万吨。近年来我国环氧丙烷 以生产聚醚多元醇(生产聚氨酯的原料)、丙二醇,也 的产量见表1…,估计2000年我国环氧丙烷的需求 是生产非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂 量在47~50万吨。由此可见,我国环氧丙烷生产的 等多种化学品的重要原料。 发展很快,但由于环氧丙烷的需求逐年在增长,所以 1989年前,我国环氧丙烷的设计生产能力仅为 仍存在较大的缺口。 表1近年来我国环氧丙烷的产量(kt) Table 1 PO production in China in last decade 收稿日期:2001—09—05 作者简介:王新宏(1974一),男,浙江省人,硕士,研究方向为有机化工与精细化工催化。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2002年第4期 王新宏等:环氧丙烷的合成及催化剂研究新进展 33 现在工业上生产环氧丙烷主要采用氯醇法和 Haleon法(间接氧化法)。但均存在副产物多,污染大 或过羧酸化物。这些过氧化物可以将它们过氧部分 的氧有选择性地转移到烯烃上,生成环氧化物,自身 转化为醇或酮,过羧酸转化为有机酸。目前,间接氧 化法已在工业上大规模使用,常用的是异丁烷法和 乙苯法。间接氧化法的缺点是流程长、投资大、副产 及设备腐蚀严重等问题。而对环境友好的钛硅沸石 催化的 合成 直接氧化法、氧气气相直接氧化法、原位 氧化法及光催化合成等新工艺一直是国内 外研究者所关注的课题,本文重点介绍近十年在环氧 物多,不宜建造中、小规模的装置。 1.2.1叔丁基过氧化氢(TB )氧化法 丙烷制备技术和催化剂研究方面的新进展。 1环氧丙烷传统生产工艺的革新和研究进展 1.1氯醇法 哪法是使异丁烷和空气反应,生成叔丁基过 氧化氢后再与丙烯反应生成环氧丙烷和叔丁醇l ,叔 丁醇经脱水生成烯烃或加氢生成异丁烷循环使用。 Marguis等l7 J报道了一种钼氨/乙二醇等组成 氯醇法是生产环氧丙烷的传统方法,现仍占全 球环氧丙烷生产能力一半左右。工艺过程为丙烯、 氯和水反应生成氯丙醇,再用熟石灰处理生成环氧 丙烷。其特点是流程短、工艺成熟、操作负荷弹性 大、选择性好、收率高、生产安全和基建投资少。目 的配位催化剂,该催化剂对 ~Cl 烯烃均有良好 的环氧化作用。以TBHP为氧化剂,转化率可达 96%--98.4%,PO选择性达99.4%,副产物为少量 的丙烯二聚物和甲酸甲酯。 吕正荣等l_8 J以链烷醇胺的钼配位体为催化剂, 在100"(2反应120分钟,TBHP的转化率为100%, 前,我国基本上采用氯醇法生产环氧丙烷。该法缺 点是需要有氯碱厂配套,且三废多,设备腐蚀严重。 为解决生产中存在的污染问题,许多公司在传统氯 醇法的基础上又开发出开环氯醇法生产技术,即氯 碱装置为环氧丙烷装置提供氯气和皂化用的碱液, 环氧丙烷装置生产的大量低浓度盐水再供给氯碱装 置用于溶盐用水,由此解决了严重的污染问题,但生 产成本较高。 .环氧丙烷选择性为94%,即使在丙烯/TBHP的摩 尔比降低至1时,仍可得到较高的环氧丙烷收率。 SatoLg]在叔丁基过氧化氢与负载有0,5%Pd的含 Ti/Si2的悬浮液中,通人一定比例的丙烯、氢和氧 0的混合物,PC)选择性为98.6%。 1.2.2乙苯过氧化物氧化法 氯醇法工艺可分为氯醇化、皂化和精制三步。 氯醇化是氯醇法的第一步,反应过程好坏将影响生 产全过程。谢声礼等l_2J提出一种高效丙烯氯醇化 法一液相循环流程,将传统的鼓泡反应器改为管 式反应器,不但提高了生产能力,而且省去了耐腐蚀 循环泵及尾气压缩机。Milchert等 J研究用NaOH 和NaCI进行皂化反应,结果表明,可使环氧丙烷收 率达94.3%;Kawahara等 J用CaO或Ca(oH)2进 行皂化反应,以乙醇/水为溶剂,环氧丙烷收率为 乙苯过氧化物氧化法是用乙苯与空气反应,生 成乙苯过氧化物,然后再与丙烯反应生成环氧丙烷 和苯乙醇,苯乙醇经脱水后生成苯乙烯。Shell公司 开发的乙苯间接氧化工艺是采用Ti02/si2为环氧 0化催化剂的非均相催化过程。 住友公司近来申请了一系列用有机过氧化物制 备环氧丙烷的含钛催化剂的专利,涉及到催化剂的 制备方法和过程。乙苯过氧化氢由乙苯经氧化而 得,用碱液萃取后与丙烯反应,催化剂为0.3%Ti/ Si02,乙苯过氧化氢的转化率为99%l加]。含钛催化 剂 lJ以硅胶为载体,用Ti(OCHMe2)4和乙酰丙酮 76%;如果将a一氯丙醇和f}_氯丙醇与5%~10%的 烷烃溶剂混合后,在30~100℃下,加入到12%的 Ca(OH)2水溶液中,同时以水蒸汽汽提环氧丙烷, 氯丙醇转化率可达92.8%,选择性98.6%【5l。由于 的异丙醇溶液处理后,经干燥和焙烧(600E)后,再 用六甲基二硅氮烷的甲苯溶液进行硅烷化处理,丙 烯和乙苯过氧化氢在57.2~59.7E下通过该催化 氯醇法仍然是目前环氧丙烷生产的主要方法,因此 提高氯醇环氧化率的研究具有重要的现实意义。 1.2间接氧化法(Halcon法) 剂和 2 1:1的混合物,环氧丙烷的选择性为 097.5%。按照文献【挖J方法制备的钛一氧化硅催化剂 在90℃反应,可得到90%的乙苯过氧化氢的转化 Halcon法采用有机过氧化物氧化丙烯而得到 环氧丙烷。有机过氧化物可以是有机含氢过氧化物 率和93%的PO选择性。 维普资讯 http://www.cqvip.com 工业催化 2002年第4期 1.2.3其他氧化剂 氧化生产PO成本仅及氯醇法的25%~30%,且副 王晓晗等[13]研究了以过氧化氢异丙苯( {I))为 氧化剂,有机钼一醇配位体为催化剂的丙烯环氧化反 应。发现不同的二醇和不同的醇/钼制备的催化剂具 有不同的催化性能,用乙二醇和丙二醇制备的催化剂 性能优于丁二醇制备的催化剂。亦可使用钛一硅氧化 物为催化剂,如用正硅酸乙酯为硅源,二异丙基二乙 酰丙酮钛酸酯为钛源,十六烷基三甲基溴化铵和氢 产物少、易分离、无污染。其过程类似乙烯氧化制环 氧乙烷。但丙烯含有易被氧化的活泼氢原子,应避 免氢的氧化,使深度氧化降至最低程度。因此,研究 和开发高选择性的丙烯一步氧气环氧化催化剂成为 一项具有挑战性的课题。 2.1.1银催化剂 目前普遍用于环氧乙烷生产的银催化剂尚不能 有效地用于丙烯直接氧化。乙烯完全氧化速率常数 为部分氧化的2.3倍,而丙烯完全氧化速率常数为 环氧化的25倍【" ;而且丙烯完全氧化的活化能比 生成环氧丙烷的活化能低[螺]。胡振明等[ ]对丙烯 氧化四甲胺为模板剂制备的催化剂(孔径>1.0 nl-n, >90%的孔径分布在0.5~20.0 nrn,孔容>0.2 9%【14J。/ g),CHP的转换率为89.1%,环氧丙烷选择性为87. 按文献【15J制备的含钛催化剂,CHP的转化 率为81.3%,环氧丙烷选择性为88.9%。 在间接氧化法工艺中,反应器设计上的变化对环 氧化反应转化率及能耗会产生较大的影响。Texaco公 司对该过程的反应器(包括催化剂)进行了研究¨l引。 在银表面的环氧化和完全氧化机理的研究表明,两 者都涉及形成中间体的过程。PO的形成是与吸附 氧和不饱和碳反应有关,而完全氧化则涉及到烯丙 基氢与吸附氧的反应,而后者在能量上更有利,从而 2丙烯一步氧化制环氧丙烷的研究进展 目前工业生产环氧丙烷的方法普遍存在副产物 多、污染大及设备腐蚀严重等问题,丙烯一步氧化制 环氧丙烷工艺一直是研究目标。 2.1氧气直接氧化法 导致PO选择性低。完全氧化是经由甲酸根和乙酸 根中间体转化为o32¨2。。。鉴于银催化剂在乙烯气 相环氧化上的成功应用,如何制备高效银催化剂应 用于丙烯环氧化是研究的重点。左晓斌等[21]已对 1995年前丙烯气相环氧化的银催化剂的研究作过 评述【 川,表2列出了近五年来发表的有关丙烯气相 理论上环氧丙烷可通过丙烯和氧气直接氧化获 环氧化银催化剂的部分国外专利。 得,这是最简单和最合理的方法。据估算,直接气相 表2用于丙烯气相环氧化银催化剂的部分专利 Table 2 Some patents on silver catalysts for vapor-phase epoxidation of propylene 为了提高银催化剂丙烯环氧化反应的产物选择 酸三钙) 引、碱土金属碳酸盐[24.26]、含钾及钼的碱 土金属碳酸盐[ 及各种碳酸 28—31 等。在助催 性,大多数的研究都集中在对催化剂中助催化剂的 设计、载体的选择、制备方法的研究和在反应气中加 入抑制剂等方面。 化剂方面,可以选择Re和K[ ,Re、w、K及Mo的 氯化物[27,30],钨酸钾(同时引入K和w)[3lI,Au和 K[ 6。K、Mg和Fe等[ 8。。 ,在载体方面,可以采用含碱土金属化合物(如磷 维普资讯 http://www.cqvip.com 2002年第4期 王新宏等:环氧丙烷的合成及催化剂研究新进展 35 在反应原料气中添加NO、氯乙烷或cx32等抑 制剂可提高PO选择性,如在Syndox 1104银催化剂 的反应体系中添加1,2一二氯乙烷可抑制丙烯的完 全氧化[22]。在碳酸盐上负载的银(Au和K为助剂) 催化剂用N02为辅助气体时,丙烯转化率可提高到 6%,但PO选择性则下降到44%【 。亦可同时添 加co2和有机卤化物来提高反应的选择性_24 J。 对催化剂进行预处理也是一种提高催化剂选择 性的好方法。如对银催化剂用氧气和有机卤化物在 150~350℃预处理后[25J,即使在原料气中不加入卤 代烃也能保持较高的效率。用00 对催化剂在升温 过程中进行预处理,亦可提高PO选择性_27J。 卢冠忠等[32]研究了以碱金属或碱土金属氯化 物改性的银催化剂环氧化性能,结果表明NaCI或 BaCI2比LiCl或N Cl更适于作促进剂。催化剂 的制备条件及反应操作条件对银催化剂的催化环氧 化性都有较大影响。以10%的丙烯倥气为原料, 丙烯转化率为18.6%,PO选择性为33.4%。若以 5%的丙烯倥气为原料,转化率增至54.0%,PO选 择性则降为26.3%。 2.1.2其他金属及氧化物催化剂 道化学公司以金为活性组分_3 3l,含钛物质为载 体(如二氧化钛或钛硅混合物等),以镧系、锕系及 I、Ⅱ族金属为助催化剂,催化剂具有较高的选择性 和长寿命。 通过离子交换法将CsNO和ca(N03)2与在 NH4NCh水溶液中的含碱土金属的硅酸盐进行交 换、干燥和焙烧后,可制得用于丙烯环氧化的催化 剂 J,在制备过程中还可辅以微波辐射。这种催化 剂的含钛硅酸盐载体的制备是非常重要的_3 5l。 在EuCI3一o2一Zn—M ̄O2H催化体系中L3 6l,可产 生自由基和亲电子双重特性的活性氧物种,该活性 氧物种具有环氧化丙烯的能力,在加压、低催化剂浓 度和低温的条件下,PO选择性高达94%。 林俊雄等[37]在对以氧、丙烯及丙烷的混合气进 行环氧化反应时发现丙烯转化率和PO选择性因丙 烷的存在而得到提高,在约450℃时丙烯净转化率 为0,这说明丙烯的消耗由丙烷的转化得到补偿,期 间可能涉及丙烷的脱氢过程,这为丙烷一步氧化制 环氧丙烷提供了有益的思路。该反应主要产物为 PO,选择性大于30%。 2.1.3熔盐催化剂 Olin公司开发了一种丙烯在熔盐中直接环氧化 生产PO的工艺[3 —3 ,熔盐组成为60%KN03和 40%NaNO3,反应温度350~450℃,熔盐具有催化 剂和控温介质双重作用,还可加入其它组分以提高 PO的选择性。Nijhuis等[40J认为环氧化反应在熔 盐介质内的气泡中发生,系均相气相氧化反应,熔盐 对反应所需自由基的形成起到催化作用。在丙烯转 化率为15%时,PO的选择性为65%。 由此可见,不同的助催化剂可提高催化剂的性 能,抑制非选择性的燃烧反应,并提高产物的选择 性。在反应原料气中添加某些组分亦可起到相同的 作用。为防止环氧丙烷的进一步氧化,单程转化率 应在10%~12%。 2.2光催化环氧化 光催化是另一种由丙烯合成环氧丙烷的可能途 径。PichatTM]等研究Tio2、ZnO2、SnO2等氧化物对 丙烯在分子氧存在下的光催化环氧化反应,发现主 要为完全氧化,环氧丙烷收率很低。自Tanka等[42 以Nb2os/sioz为催化剂采用光辐射方法得到PO 以来,以si02为载体的催化剂体系成为研究热点, 认为si02在光催化环氧化体系中起着重要作用。 Yoshida等近年来一直从事丙烯分子氧光催化 环氧化体系的研究[ 0一矧,在他们所研究过的氧化 物催化剂中,Tio2/sio2和ZnO/SiO2最为有效,丙 烯的转化率为8%~24%,PC)选择性为19%~ 33%。在sio2中添加中等电负性的元素可明显提 高光催化活性,而活性氧化物在Si02表面上的分散 程度对PO的生成将产生影响。 2.3过氧化氢液相氧化法 近年来直接用过氧化氢生产环氧丙烷工艺的研 究吸引了众多研究者,其优势在于过程简单和环境 友好特性。反应可在较低的温度下进行,仅有少量 的副产物生成,副产的水可用常规方法处理后排放。 但水和作为溶剂的醇会导致产物环氧丙烷因二次开 环而变为二醇。 在H202液相氧化丙烷制环氧丙烷的催化剂 中,TS-1分子筛(具有MFI结构的含钛杂原子分子 筛)是近年来的研究热点。表3列出UOP、ARCO等 公司近年来申请的关于钛硅分子筛应用于丙烯环氧 化的部分专利。 维普资讯 http://www.cqvip.com 工业催化 2002年第4期 表3 Ts分子筛催化过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷的部分专利 Table 3 Some pa咖ts on epoxidation ofpropylene by hydrogen peroxideto PO overTSmolecular sieves UOP公司的专利[47】在TS分子筛中引入钒, Si/Ti为44,Si/V为2026,含有0.11 wt%的钾 Na2SO4水溶液进行预处理,反应副产物从原来的 (通过离子交换)。在35℃、3.45MPa、1.5%催化 剂、丙烯/过氧化氢为5:1的条件下反应6小时,过 氧化氢的转化率为98.8%,PO的选择性为96.8%。 如果在钛硅分子筛加入sn(Ti/Sn/Si摩尔比为3: 0.3:100;Si/Ti为24;Si/Sn为200),H202和丙 8.6%降至2.6%,若用乙酸钠进行预处理,副产物 量可降到0.7%,但催化剂活性也明显下降【56】。 Maruzen Oil[57]在TS-1催化剂表面涂一层硅溶 胶,涂层厚度为载体颗粒直径的0.0001~0.1。催 化剂可在固定床、流化床或移动床反应系统中使用, 操作稳定性良好。并研究了用甲醇.异丙醇为共溶 剂和丙烯、过氧化氢一起,在反应温度60℃连续通 过固定床的连续化反应工艺。 我国的研究者对TS-1分子筛用于丙烯的过氧 化氢环氧化反应也做了不少富有成效的工作,主要 在TS-1分子筛的制备方法、原料组成和分子筛的性 能对反应的影响,催化反应工艺条件及催化反应动 烯在175 ̄12反应,PO产率为88%,选择性为 87%[牾l。 如果把二氧化钛负载在钛硅氧化物上,使催化 剂组成为0.72 Ti02.0.28 Si02。在50℃,3.45 MPa,3.2%催化剂条件下反应6小时,过氧化氢的 转化率为100%,环氧丙烷选择性95%[49】。 ARCO公司的专利[50】改变传统用焙烧活化 TS-1分子筛的方法,以臭氧活化TS一1分子筛,在 56℃,压力2.41MPa,反应时间40分钟的条件下, 力学,催化剂失活和再生等,详见相关文献[58-60]。 许锡恩等【61】对丙烯液相环氧化的反应器进行了研 过氧化氢转化率为99%,环氧丙烷选择性为93%。 在TS-1的合成过程中不可避免地会带入非骨 架钛,这将导致H202的分解,采用不同的介质 (HCl-H202,NH4F-H2O2,HNCh—H2O2,H2SO4-H2O2) 究,提出了将一壳式/管式反应器和另一壳式/管式 的冷却器并排放置,反应器和冷却器的顶部用一倒 U型管相连,底部用一U型管相连的新构思,催化 剂为细粒状TS-1分子筛。研究表明在30~50℃、 0.4~0.6MPa和1.0tool/kg的H202浓度对反应有 利。催化剂失活原因在于副产物丙二醇单甲醚阻塞 沸石孔道所致,失活催化剂可通过灼烧或用溶剂清 洗已恢复活性。 对TS-1进行预处理[51】,可除去分子筛内约20%的 非骨架钛和笼中的杂质,使H202的有效利用率明 显提高。若在预处理过程中,在分子筛中引入酸性 将会导致PO的开环水解。 Crocco G L等[52-55]对钛硅分子筛催化的丙烯 环氧化体系进行了系统研究,以甲醇为溶剂,当催化 由于合成TS-1需要昂贵的四丙基氢氧化铵 (1]3AOH)模板剂,使得合成TS-1分子筛的成本很 高,目前国内外都在开展用廉价的模板剂替代 TBAOH的研究工作【62J。直接用H202环氧化丙烯 存在的另一问题是氧化剂H202的成本较高,由于 上述原因制约了TS-1分子筛催化过氧化氢环氧化 剂中Ti含量为4.4%时,PO收率为60%,选择性 为99%。若将少量非碱性盐【53-54】(如LiCl、 NaNO3、K2SO4、NI-hH2VO4等)加入到H202中,可 抑制PO非选择性开环反应。在环氧化过程中加入 具有羟基、羧基、胺基和戚磷酰基的螯合剂可以阻 止H202的非选择性降解_55J。若将TS分子筛用 丙烯工艺的商业化。通过原位合成H202环氧化丙 烯可降低H202的成本。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2002年第4期 王新宏等:环氧丙烷的合成及催化剂研究新进展 37 2.4原位过氧化氢氧化法 成丙烷的影响,转化率低于2%。R Meiers等[70 J用 Pd—Pt/TS-1为催化剂,用H2一o2环氧化丙烯,在 150℃时可得到46%的PO选择性和11.7%的产率。 Clark H J等报道了负载Pt的钛一硅氧化物催化 剂 n J,其活性组分Pt和Ti在Si02上的分布是高度 分散的。巴斯夫公司[’ J以Ti(OPr-iso)作为钛源,Si 在一经济可行的环氧化工艺中,使用标准级过氧 化氢费用成为丙烯环氧化工艺的障碍,如果采用稀过 氧化氢溶液则装运费又成为因素。同样,浓度较 高的过氧化氢溶液费用和装运也会遇到困难。因此 环氧化工艺和生产氧化剂的工艺相结合(原位合成双 氧水)就应运而生。原位制备浓度相对低的过氧化氢 或其它过氧化物作为氧化剂可解决上述矛盾。 2.4.1蒽醌法 (OEt)4为Si硅源,PrgNOH为模板剂,制得具有分 子筛结构的0.05~0.25ram的微晶,合成的样品经 5%I-I2SO4、30%H2O2和1%NaAc等多步处理后 再负载Pd组分。Hod&rich W等[73]报道的催化剂 为含Pt的Ti.Si分子筛,分子筛在浸渍Pt之前,预 先用碱金属盐或碱土金属盐处理(如0.5%NaBr)。 用H2一 一o2一丙烯混合气,在43℃下反应,丙烯转化 率为19.4%,PO选择性为87.3%。 Ti—MCM.41作为一种新型的介孔分子筛近年 在传统的蒽醌法生产双氧水工艺中,在氧化氢醌 阶段加入丙烯和氧气,氢醌与氧接触生成的 在 TS-1催化剂作用下,直接氧化丙烯生成环氧丙烷[63]。 Eniricerche的专利[64 J报道了用2.叔丁基蒽醌 通过空气氧化原位制备过氧化氢,用52%的甲醇萃 取后,以TS-1为催化剂,在4O℃反应1h,H2o2转化 率为90%,PO选择性为90%。 Xi Zuwei等 5 J设计了一种被称作反应控制的 相转移催化剂的全新工艺,这种含钨催化剂[兀一 受到重视,Uphade B S等[ J研究了在Au/Ti— MCM-41上H2一o2一丙烯混合气的环氧化反应,在 100"(2反应1h,丙烯转化率为3.1%,PO选择性为 92%;若用机械混合的方式加入CSa,则转化率降 至1.7%,选择性可升至97%。 C5H5NCl6H33]3[PO4(wo3)4]在反应初期是不溶 的,在H2o2作用下该催化剂溶于反应体系中,当 H2o2耗尽时,催化剂又会从体系中沉淀出来,易于 分离,使这一体系兼有均相和多相催化的优点。将 2一乙基蒽醌/2一乙基蒽氢醌氧化还原生产H2o2的 过程与丙烯环氧化整合起来,以氧为氧化剂,按2一乙 基蒽氢醌计算的PO收率为85%。 巴斯夫公司的专利 J以芳香醛作为氧活化的 3展望 环氧丙烷作为一种重要的有机化工与精细化工 原料,年需求量在不断增大,因此氯醇法和间接氧化 法在今后一段时期内仍将是环氧丙烷合成的主要方 法。随着环保要求的日益严格,污染严重的氯醇法 被淘汰是大势所趋。间接氧化法的前途取决于市场 上原料的供应和联产品的销售状况。丙烯一步氧化 制备环氧丙烷的工艺将是取代目前生产工艺的方 载体,例如,对甲基苯甲醛先氧化成对甲基过氧苯甲 酸,再与丙烯反应生成PO和对甲基苯甲酸,对甲基 苯甲酸可通过加氢还原为对甲基苯甲醛和H2O,形 成一个催化循环。在60℃反应4.5h,过氧酸的转化 率94%,PO选择性>95%。ARCO公司C67】研究了 用异丙醇一丙酮原位合成过氧化氢及用粗醇蒸气作 为稀释剂的工艺,在50℃反应1h,H2O2转化率为 98%,PO选择性为88%。 2.4.2 H2一o2合成法 向。其中钛硅沸石催化法合成环氧丙烷的选择性 高,反应条件温和,无污染,是一种环境友好的洁净 工艺,符合当前绿色化学的要求,但降低催化剂和 H2O2的成本是关键。用有机物作为氧载体原位法 合成H2o2,循环使用有机物,也是可选择并易于工 业化的工艺路线。丙烯直接气相氧化生产PO,则离 工业化仍有相当的距离,但仍然是最具诱惑的制备 环氧丙烷的新工艺,潜在着巨大的工业价值,这可从 近年来ARCO等公司不断申请的专利中可见一斑。 从工艺上来说,一旦丙烯的气相环氧化工艺获得成 功,还可借鉴环氧乙烷生产的成功经验,这对环氧乙 烷的技术进步也是一个推动。 在具有双功能的贵金属TS-1催化剂上,H2和 o2反应生成H2o2,然后在Ti活性中心上环氧化丙 烯。Gregor J等[68]用Pt或Pd浸渍在TS-1上作为 催化剂,在水一甲醇溶液中用H2一o2混合气环氧化丙 烯,起始的PO选择性可达99%,但催化剂失活较 快。Toshio H等 J用高分散的Au/Tio2为催化 剂,用H2.02混合气环氧化丙烯,由于受丙烯加氢生 维普资讯 http://www.cqvip.com 工业催化 2002年第4期 参考文献: [1]玄恩锋.[J].化工时刊,1998,12(11):41—42. 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