丙烯环氧化
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大连理工大学科技成果——丙烯环氧化法制环氧丙烷清洁生产技术一、产品和技术简介环氧丙烷是仅次于聚丙烯的第二大丙烯衍生物。
作为重要的基本有机化工原料,其最大用途是生产聚醚多元醇作为泡沫体和非泡沫体聚氨酯原料,其次是用于生产用途广泛的丙二醇。
环氧丙烷还被大量用于生产非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂和显影剂等。
我国现有环氧丙烷生产技术全部为氯醇法,该工艺每生产1吨环氧丙烷要排放40-50吨含氯化钙废水,污染严重。
氯醇法生产技术在国际环氧丙烷生产技术中亦占近50%份额。
现行的另一种环氧丙烷生产技术是所谓的“Halcon”法,每生产1吨环氧丙烷要产出2~3吨联产物(苯乙烯或异丁醇),不易组织生产。
丙烯环氧法合成环氧丙烷工艺是一种全新技术,其核心是钛硅沸石催化剂。
反应原料为聚合级丙烯和30%的低浓度工业双氧水。
主要反应技术特征为:使丙烯和双氧水中的过氧化氢在甲醇溶剂相中充分接触,在40~60℃和1.5~3.0MPa的条件下以液相通过钛硅沸石催化剂床层。
丙烯环氧化反应的主产物是环氧丙烷,副产物仅有水、少量的丙二醇单甲醚和极少量的丙二醇,无有害气体排放。
副产物中的丙二醇和丙二醇单甲醚可回收为高附加值的环氧丙烷衍生物产品,而水可经过一般性处理后排放或作为工艺水循环使用。
因此本工艺具有突出优点是条件温和、工艺简单、安全性好、不受联产品制约,特别是具有内在清洁性。
目前,该技术正在进行工业中试。
二、应用范围本技术可用于生产环氧丙烷、环氧氯丙烷、丙二醇单甲醚等产品。
有丙烯和双氧水资源三、规模与投资建设10000吨/年环氧丙烷生产装置,投资约3000~4000万元。
按10000吨/年环氧丙烷生产装置估计,生产成本约6000~6500元/吨环氧丙烷。
四、提供技术的程度和合作方式成套工业技术转让。
H2-O2气氛中丙烯催化环氧化过程研究的开题报告题目:H2-O2气氛中丙烯催化环氧化过程研究研究背景:环氧化反应是有机合成中的一种重要反应,广泛应用于化学工业、材料科学、医药等领域。
传统的环氧化反应需要高温高压或者毒性大的氧化剂,这不仅增加了反应条件的难度,也会对环境造成污染。
因此,发展一种新的、绿色的环氧化反应方法成为了一个研究热点。
近年来,金属催化剂在环氧化反应中得到了广泛应用。
丙烯是一种烯烃化合物,在存在催化剂的作用下可以发生环氧化反应。
目前,研究表明钯、铁、钼等金属催化剂都可以用于丙烯的环氧化反应。
然而,在空气中进行环氧化反应时,常常需要在高温高压下进行,成本高且反应条件严苛。
因此,本研究将关注H2-O2气氛中丙烯催化环氧化过程,尝试在温和的条件下完成环氧化反应,从而提高反应的效率和环境友好性。
研究内容:1. 合成催化剂本研究将合成一种新型的催化剂,并对其进行表征和性质测试。
催化剂的选材需要考虑其活性、稳定性和成本等因素,以达到合成一种高效的催化剂的目的。
2. 丙烯环氧化反应条件的优化在确定催化剂的最佳用量和反应时间的基础上,将探究最适合的反应条件,例如催化剂的作用温度和环氧化反应的反应物比例等。
同时,对于反应产物的不同形态和结构,将选用不同的表征手段进行表征和分析。
3. H2-O2气氛中丙烯环氧化反应机理研究本研究将利用多种技术手段,如催化剂的还原能力、UV-Vis吸收光谱、质谱等,探索H2-O2气氛中丙烯环氧化反应机理。
同时,将结合计算模拟手段进行机理的进一步研究和验证。
预期结果:通过优化反应条件和合成高效的催化剂,本研究将实现H2-O2气氛中丙烯催化环氧化反应的高效、绿色且环境友好。
同时,对环氧化反应中的机理进行研究,将对环氧化反应的理论研究和应用开发提供一定的参考和指导。
本技术公开了一种丙烯环氧化方法,是在磁稳定床反应器中,将丙烯和溶剂、H2O2的混合物和具有磁性的Ti MWW分子筛催化剂接触反应,在温度为25~100℃,压力为0.1~10.0MPa,丙烯重量空速为0.1~15h1,磁场强度为100~1000奥斯特的条件下进行反应,使丙烯转化为环氧丙烷。
该反应的产物环氧丙烷的产率和选择性分别大于92%和大于98%,H2O2转化率和利用率分别大于98%和大于93%,产品品质提高,反应效率也提高了,并降低分离提纯成本。
与流化床工艺方法相比,由于磁场破碎气泡,因而传质效率高、催化剂带出少,有利于降低能耗,减少环境污染,提高装置加工能力。
权利要求书1.一种环氧丙烷的生产方法,其特征在于:磁场强度为100~1000奥斯特的磁稳定床中在温度为25~100℃和压力为0.5~10.0MPa的条件下,将丙烯、H2O2溶液、有机溶剂和复合磁性Ti-MWW分子筛催化剂接触反应生成环氧丙烷,丙烯重量空速为0.1~15h-1;所述有机溶剂选自醇类、酮类化合物、醚类化合物、酯类化合物、腈类化合物、烃或卤代烃的有机溶剂;所述复合磁性Ti-MWW分子筛催化剂是以无机磁性粒子材料为内核,Ti-MWW分子筛为外壳。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:磁稳定床中反应条件为:35~65℃,0.5~5.0MPa,丙烯重量空速0.5~8.0h-1,磁场强度100~500奥斯特。
3.根据权利要求1所述方法,其中有机溶剂为乙腈、丙酮、丙腈、1,2-二氯乙烷或甲醇。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:基于液体进料流的总重量计,有机溶剂含量为50~75wt%,H2O2含量为6~28wt%;丙烯与H2O2的摩尔比值为2.0~5.0。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征性在于:复合磁性Ti-MWW分子筛催化剂制备方法为:将无机磁性粒子材料与硅溶胶、致孔剂、去离子水混合成25~50wt%浆液喷雾干燥成型得到30~100微米磁性微球颗粒;钛源溶液按照与H2O2溶液质量比为1:(2~8)滴加到浓度为25~50%的H2O2溶液中,并同时搅拌混合得到Ti溶液,再加硼源搅拌混合得混合液;然后将得到的磁性微球作为硅源和有机胺模板剂OSDA加入上述混合液,搅拌混合均匀,得到混合物浆液中下述成分摩尔比为:SiO2:(0.017~0.033)TiO2:(0.2~1.5)B2O3:(0.05~5.0)OSDA:(20~150)H2O,在150~200℃下晶化2~14天,经过滤、洗涤、干燥和450~650℃焙烧得到复合磁性Ti-MWW分子筛原粉,再将原粉与酸处理脱除骨架外Ti和骨架中B元素后,再经500~700℃焙烧3~20小时得到复合磁性Ti-MWW分子筛催化剂。
丙烯液相环氧化反应的机理
丙烯液相环氧化反应(Liquid Phase Oxidation of Propene, LPO)是一种氧化反应,
它将丙烯转化成烯醇,在最常见的丙烯-氧条件下,可以生成具有柔性的聚乙烯化合物和
抗湿性的烷醇。
这种物质具有高分子量、抗、耐磨性,可以用于汽车、船舶和航空航天领域。
丙烯液相环氧化反应通常采用非催化剂,经阶段氧化可就得到相应的烯烃和/或烷烃。
这是一种在有限浓度的混合气体中催化反应的技术,可去除无用成份,赋予原料有价值的
加工属性。
它的应用极其广泛,比如用于制造表面活性剂,也可以用于汽油乙烯合成及聚
乙烯合成,发挥出了强大的美容效果。
丙烯液相环氧化反应由吸湿性、水分解及离子反应构成,是一种条件反应。
吸湿性:丙烯在水中有一定的溶解度,可以吸湿,形成混合溶液,促进氢梭化反应。
水分解反应:水分解会生成氢梭和自由基,这些自由基的存在会加速氧化反应的速度。
离子反应:离子反应是将烯基衍生物与氢梭或自由基发生反应,形成醇或醛。
分子束反应:一些抗氧化剂也可使用分子束处理技术,可以改变丙烯的构型,为丙烯
氧化反应提供活性中心,促进反应生成烯醇。
最后,丙烯液相环氧化反应的中间体环氧化成为最终产物,如烯PC(丙烯苯环氧化产物),是环氧化反应结束的最终原料。
第1篇一、实验目的1. 理解环氧化反应的基本原理和过程。
2. 掌握环氧化反应的实验操作方法。
3. 学习使用化学分析仪器对反应产物进行鉴定。
二、实验原理环氧化反应是一种重要的有机合成反应,通过在烯烃的双键上引入氧原子,形成环氧化合物。
本实验以丙烯为原料,采用过氧化氢和硫酸作为氧化剂,进行环氧化反应。
反应方程式如下:CH2=CH2 + H2O2 → CH2-O-CH2三、实验仪器与试剂1. 仪器:反应瓶、冷凝管、搅拌器、滴定管、锥形瓶、水浴锅、抽滤装置、真空干燥器、电子天平、红外光谱仪等。
2. 试剂:丙烯、过氧化氢、硫酸、NaOH溶液、无水乙醇、苯、干燥剂等。
四、实验步骤1. 准备反应瓶,加入一定量的丙烯和硫酸,搅拌使其充分混合。
2. 缓慢滴加过氧化氢溶液,控制滴加速度,确保反应平稳进行。
3. 反应完成后,用NaOH溶液中和反应液,直至pH值为7。
4. 将反应液转移到锥形瓶中,加入适量的无水乙醇,振荡使其充分混合。
5. 使用抽滤装置过滤反应液,收集滤液。
6. 将滤液在真空干燥器中干燥,得到环氧丙烷产品。
7. 使用红外光谱仪对环氧丙烷产品进行鉴定。
五、实验结果与分析1. 反应液颜色变化:反应过程中,反应液由无色逐渐变为淡黄色,说明反应正在进行。
2. pH值变化:通过滴加NaOH溶液,反应液的pH值由酸性逐渐变为中性,说明反应已完成。
3. 红外光谱分析:对环氧丙烷产品进行红外光谱分析,发现其具有环氧基团的特征吸收峰,证实了反应产物的生成。
六、实验讨论1. 环氧化反应条件对产物产率的影响:在本实验中,过氧化氢和硫酸的摩尔比、反应温度、反应时间等因素均对产物产率有较大影响。
通过优化实验条件,可以提高环氧丙烷的产率。
2. 环氧化反应产物的纯度:本实验得到的环氧丙烷产品纯度较高,但仍存在少量杂质。
可以通过进一步纯化手段,如重结晶、柱层析等,提高产品的纯度。
七、实验总结本实验通过丙烯的环氧化反应,成功制备了环氧丙烷产品。
丙烯液相环氧化反应的机理丙烯液相环氧化反应的机理介绍如下:在不通丙烯的情况下,完成了改性和未改性TS-1样品上H_2O_2无效分解的动力学实验;采用正交法设计实验内容,在相同实验条件下完成了四丙基氢氧化铵(TPAOH)改性前后挤条TS-1上的丙烯环氧化反应动力学实验。
考察了温度(30~46℃)、H_2O_2浓度(0.4~1.2mol/L)、H_2O_2空速(0.023~0.068mol/gcat·h)以及原料中C_3H_6/H_2O_2摩尔比(2~8)对丙烯环氧化反应的影响。
研究发现:1.通过UV-Raman确定两种催化剂上的钛物种类型。
确定本次使用的未改性挤条TS-1含有四配位钛和二氧化钛。
改性后,产生了六配位钛这一新的钛物种。
采用UV-Vis和ICP对两种催化剂的钛含量分别做定量分析,确定两种催化剂中每个钛物种的具体含量,作为动力学的积分范围。
其中,PO和MME生成反应可以归因于四、六配位钛,TiO_2则是惰性的。
2.对两个催化剂上的H_2O_2无效分解的实验结果进行拟合,得到各自的速率方程。
TPAOH改性前后TS-1上H_2O_2的无效分解均随着反应温度的升高、H_2O_2浓度的增大、H_2O_2空速的降低而增大。
在相同的反应条件下,未改性TS-1的H_2O_2分解率总是大于改性催化剂,这可能是由于未改性催化剂含有更高比例的锐钛矿型二氧化钛,加速了H_2O_2的分解。
3.对于未改性TS-1,在忽略MME生成反应、并将拟合好的双氧水分解速率方程带入,用E-R和L-H机理模型对主反应进行拟合。
双氧水单分子吸附的E-R机理具有更高的拟合度。
研究提出了三种MME生成的反应机理,拟合得到环氧丙烷中氧由于供电子效应吸附在缺电子的钛物种上,与体相的甲醇反应生成丙二醇单甲醚这一机理具有最优拟合结果。
4.改性TS-1对于PO和MME生成反应的活性中心还有六配位钛。
在得到四配位对于主副反应的活化能、指前因子以及吸附平衡常数后,根据改性TS-1的实验数据得到六配位钛上主、副的动力学数据。
丙烯环氧化操作规程一、实验目的了解丙烯环氧化反应的基本原理,并通过实验掌握丙烯环氧化的操作方法。
二、实验仪器与试剂1.仪器:反应釜、磁力搅拌器、恒温水浴器、冷凝器、分液漏斗等。
2.试剂:丙烯、过氧化苯甲酰、乙酰丙酮、盐酸等。
三、实验操作1.实验前准备:a.仔细阅读实验原理和操作步骤,确保实验操作无误。
b.准备所需试剂和仪器,并确保其质量和完整性。
c.检查实验设备的安全性和完好性,确保实验过程中不发生事故。
d.穿戴好防护服、护目镜、手套等安全装备,确保操作人员的安全。
2.实验操作步骤:a.在反应釜中加入适量的丙烯、过氧化苯甲酰和乙酰丙酮,按一定的摩尔比例,例如丙烯:过氧化苯甲酰:乙酰丙酮=1:1:2b.开启磁力搅拌器,使反应物充分混合。
c.控制恒温水浴器的温度,使反应混合物维持在适当的温度范围,例如60-70摄氏度。
d.在反应过程中,观察反应物的变化以及反应液的颜色、浓度等参数,记录实验数据。
e.在反应结束后,停止搅拌,关闭恒温水浴器。
f.将反应液转移至分液漏斗中,加入适量的盐酸,进行酸碱萃取分离。
g.分离得到的有机相,转移至油水分离漏斗中,并进行除水处理。
h.从油水分离漏斗中收集有机相,通过适当的方法(例如旋转蒸发、结晶等)进行单一组分的纯化。
i.对纯化得到的产物进行质量分析,比如核磁共振、红外光谱等。
四、安全注意事项1.这是一种有机化学实验,需在通风良好的实验室条件下进行,避免有害气体的累积。
2.在实验操作过程中,丙烯和过氧化苯甲酰等试剂具有刺激性和腐蚀性,请小心操作,避免接触皮肤和眼睛。
3.实验结束后,及时清洁实验设备和操作台面,避免试剂残留造成的危险。
丙烯环氧化催化剂
. 丙烯环氧化催化剂是一种重要的化学催化剂,在许多化工生产过程中发挥着关键作用。
这种催化剂能够促进丙烯分子中的双键与氧气发生反应,生成环氧丙烷。
丙烯环氧化催化剂通常由金属氧化物或配合物组成,如钨、钼、钒等过渡金属的氧化物或配合物。
这些催化剂具有较高的活性和选择性,能够有效地促进丙烯的环氧化反应。
在丙烯环氧化反应中,催化剂的作用是提供活性中心,促进氧分子的活化,使得氧气能够与丙烯分子发生亲电加成反应,生成环氧丙烷。
同时,催化剂还能够降低反应活化能,提高反应速率,从而使得整个反应过程更加高效和可控。
除了活性高、选择性好的特点外,丙烯环氧化催化剂还具有稳定性好、使用寿命长等优点。
在工业生产过程中,催化剂的稳定性对于生产效率和产品质量具有重要影响。
因此,选择合适的丙烯环氧化催化剂对于化工生产具有重要意义。
此外,随着环保意识的不断提高和化工生产技术的不断进步,对于丙烯环氧化催化剂的要求也越来越高。
未来,需要进一步研究和开发高效、环保、低成本的丙烯环氧化催化剂,以满足化工生产的需求和环保要求。
总之,丙烯环氧化催化剂是一种重要的化学催化剂,在化工生产中发挥着重要作用。
随着科技的不断进步和环保要求的不断提高,需要进一步研究和开发高效、环保、低成
本的丙烯环氧化催化剂,以满足化工生产的需求和环保要求。
丙烯环氧化反应方法与设计方案丙烯环氧化反应方法有多种,如直接环氧化、间接环氧化、催化环氧化等。
直接环氧化通常使用过氧化苯酚或过氧化丙酮等氧化剂,该方法适用于小规模实验室合成。
间接环氧化是通过先将丙烯氧化为丙醛或丙酸,再将其环化生成环氧丙烷。
这种方法的优点是反应条件温和,适用于大规模工业生产。
催化环氧化是在催化剂存在下进行的,常用的催化剂有过渡金属复合物、双金属催化剂等。
这种方法的优点是反应速度快,产率高,适用于高效率合成。
在设计丙烯环氧化实验时,需要考虑以下几个方面。
首先,选择适当的反应条件。
反应温度、反应时间和反应物的配比都对反应的效果有重要影响。
通常,反应温度在0-100℃范围内选择,反应时间则根据具体实验情况灵活确定,反应物的配比要根据反应的平衡常数和反应物的活性来确定。
其次,选择合适的溶剂。
溶剂在反应中起到溶解反应物和催化剂的作用,同时也会对反应速率和理化性质产生影响。
常用的溶剂有氯代烃、醇类和环状醚等。
再次,选择合适的催化剂。
催化剂对于丙烯环氧化反应的效果至关重要。
常用的催化剂有高价过渡金属如铂、钯、铑等,或低价过渡金属与配体的复合物如氯化铈与邻菜碱缔合物等。
在选择催化剂时,要考虑到催化剂的活性、稳定性和成本等因素。
最后,合理控制反应条件和中间体的生成。
在反应过程中,要及时控制温度、氧气供应和反应物的加入,避免副反应的发生。
同时,要合理控制中间体的生成,避免其进一步反应生成其他产物。
总之,丙烯环氧化反应是一种重要的有机合成反应,具有广泛的应用价值。
在设计该反应的方法和方案时,应综合考虑反应条件、催化剂选择和反应中间体的控制等因素,以实现高效、高产率的合成。
钛硅分子筛催化丙烯环氧化的机理钛硅分子筛催化丙烯环氧化的机理是由于其特殊的孔道结构和活性中心,能够在温和条件下高效催化丙烯的环氧化反应。
The mechanism of titanium-silicon molecular sieve catalyzed propylene epoxidation is due to its special pore structure and active sites, which can efficiently catalyze the epoxidation of propylene under mild conditions.在催化剂表面,丙烯分子首先吸附并发生部分氧化,生成丙烯醛和丙烯酮等中间体。
On the catalyst surface, propylene molecules are first adsorbed and partially oxidized, forming intermediates such as acrolein and acrylic ketone.随后,丙烯醛和丙烯酮经过氧化反应生成环氧丙烷。
Subsequently, acrolein and acrylic ketone undergo oxidation reactions to form propylene oxide.这些中间体还可能经过环氧化还原反应生成丙烯和其他副产物。
These intermediates may also undergo epoxidationreduction reactions to produce propylene and other by-products.催化剂的活性中心可以促进氧分子和丙烯之间的反应,加速环氧化的发生。
The active sites of the catalyst can promote the reaction between oxygen molecules and propylene, accelerating the epoxidation process.此外,催化剂的孔道结构有助于提高反应物的扩散速率和选择性。
丙烯环氧化反应溶剂效应和酸碱效应研究摘要:丙烯环氧化反应是一种重要的化学反应,在涉及到该反应的催化剂和反应条件的研究中,溶剂效应和酸碱效应被广泛关注。
对于丙烯环氧化反应的溶剂效应和酸碱效应进行了研究。
结果表明,不同类型的溶剂对该反应的产率和选择性有显著影响。
醇类溶剂可以提高反应活性,并促进活性位点的形成。
酮和酯类溶剂可以提高产物选择性,降低副反应的发生。
酸碱性质也是丙烯环氧化反应中重要的影响因素。
酸性条件下,反应速率和产物选择性都得到了提高。
过量的酸性催化剂会导致环化产物的生成,从而降低选择性。
中性和弱碱性条件下,丙烯环氧化反应的产率和选择性都较佳。
关键词:丙烯环氧化反应;溶剂效应;酸碱效应;产率;选择性引言:丙烯环氧化反应是一种重要的有机化学反应,可以通过将丙烯与环氧化剂反应,得到相应的环氧化物。
该反应在有机合成领域中具有广泛的应用,可以用于制备大量的化合物,例如合成生物活性物质、高性能聚合物、手性药物等。
在丙烯环氧化反应的研究中,溶剂效应和酸碱效应被广泛关注。
溶剂效应是指在反应过程中,反应物与催化剂之间的相互作用和溶剂之间的相互作用对反应速率、产物选择性等性质产生的影响。
在丙烯环氧化反应中,不同类型的溶剂对反应物分子的构型、催化剂的活性和活性位点的生成均会产生影响。
酸碱效应指催化剂或溶剂中的酸碱性质对反应速率和选择性的影响。
酸性催化剂可以提高反应速率和产物选择性,但过量使用会导致副反应的发生。
碱性催化剂可以促进活性位点的形成,但过量使用会破坏反应的选择性。
本文将对丙烯环氧化反应的溶剂效应和酸碱效应两个方面进行研究,并探讨它们对反应活性、产率和选择性的影响。
实验方法:(1) 实验材料丙烯、环氧化剂、苯甲醇、四丁基氢氧化铵、氯化亚铁等。
(2) 反应装置反应釜、控温器、磁力搅拌器、冷却器、布氏管、采样瓶等。
(3) 实验步骤在反应釜中加入丙烯、环氧化剂和适量的催化剂,加入不同类型的溶剂,在180℃下反应4小时。
专利名称:一种丙烯环氧化方法和一种环氧化系统专利类型:发明专利
发明人:李红波,王皓,王瑾,丁晖殿,林民,罗一斌,朱斌申请号:CN202010725355.2
申请日:20200724
公开号:CN113968829A
公开日:
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种丙烯环氧化方法以及一种环氧化系统,所述环氧化方法包括环氧化反应工序、环氧化反应产物分离工序以及溶剂回收循环工序,溶剂回收循环工序包括加氢步骤、甲醇精制步骤、乙醇脱除步骤和甲醇循环步骤,在所述乙醇脱除步骤中,脱除甲醇精制物流中的至少部分乙醇,得到回收甲醇。
根据本发明的丙烯环氧化方法和环氧化系统,将加氢反应得到的物流进行精制回收的甲醇循环至环氧化反应之前,增加脱除乙醇的操作,脱除回收的甲醇中的至少部分乙醇,在长时间连续反应过程中,能有效地抑制环氧化反应产物选择性下降的问题,将环氧化反应产物选择性在较长时间内保持在较高水平,保持环氧丙烷产品的质量稳定性。
申请人:中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院
地址:100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22号
国籍:CN
代理机构:北京润平知识产权代理有限公司
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丙烯环氧化操作规程1. 引言本文档旨在规范丙烯环氧化操作流程,确保操作人员的安全和生产过程的顺利进行。
本操作规程适用于丙烯环氧化工艺的生产线。
2. 安全措施在进行丙烯环氧化操作前,必须遵守以下安全措施:•操作人员必须穿戴防护设备,包括防护眼镜、防护手套、防护服等。
•操作人员必须熟悉丙烯环氧化的化学特性,了解相关的危险性和急救措施。
•操作人员必须经过培训,并获得相关资质。
•确保操作区域通风良好,避免丙烯环氧化物质积聚。
•对于密闭系统,必须进行气体检测,确保操作区域没有可燃物质或有害气体泄漏。
3. 准备工作在进行丙烯环氧化操作之前,需要进行以下准备工作:1.检查并确保操作设备的正常工作状态。
2.检查并确保供应材料的存储条件并符合要求。
3.准备所需的丙烯环氧化材料,并确保其质量符合标准。
4.上岗操作人员并确定责任人。
4. 操作流程4.1 操作步骤以下是丙烯环氧化操作的详细步骤:1.打开操作设备的电源,并确保设备处于正常待机状态。
2.检查输送管道、阀门等的连接情况,并确保其无泄露。
3.将丙烯环氧化材料倒入操作设备中。
4.根据设备操作指南,调整相关参数,如温度、压力等。
5.启动操作设备,并观察各参数的变化是否符合要求。
6.定期检查操作设备的运行状态,并采取必要的维护措施。
7.在操作结束后,及时关闭设备,并清理操作区域。
4.2 废物处理在丙烯环氧化操作过程中产生的废物必须妥善处理,以避免对环境的污染。
废物处理应按照相关法规进行。
5. 紧急情况和事故处理在丙烯环氧化操作中,可能会发生紧急情况和事故。
以下是处理紧急情况和事故的基本步骤:1.紧急停机:立即关闭操作设备,并确保安全。
2.报警:在发生事故或紧急情况后,立即向相关人员报警。
3.疏散:按照事故应急预案,组织人员疏散到安全区域。
4.急救:根据紧急情况提供相应的急救措施。
5.事故调查和报告:对事故进行调查,并及时向有关部门报告。
6. 培训和资质要求为了确保操作人员熟悉丙烯环氧化操作规程,需要进行培训,并按照相关法规取得资质证书。
丙烯环氧化副产物丙烯环氧化副产物是指在丙烯环氧化过程中产生的除了目标产物外的其他化合物。
丙烯环氧化是一种重要的工业化学反应,常用于生产环氧丙烷等化工产品。
然而,在这一过程中,除了理想的环氧丙烷产物外,还会产生一些副产物,这些副产物可能对环境和人体健康造成潜在的风险。
丙烯环氧化副产物的种类较多,主要包括醇、醚、酮、酯等化合物。
其中,醇类化合物是常见的丙烯环氧化副产物之一。
醇类化合物具有相对较高的毒性,对环境和人体健康具有一定的危害。
例如,乙二醇和丙二醇是常见的醇类副产物,它们对水生生物具有较高的毒性,可能会对水环境造成污染。
此外,醇类化合物还可能对人体的神经系统和肝脏等器官产生不良影响。
醚类化合物也是丙烯环氧化副产物中的一部分。
醚类化合物具有较高的挥发性,易于进入空气中,对人体呼吸系统造成一定的影响。
丙烯环氧化过程中产生的醚类化合物主要包括环氧丙烷醚和丙烯醚等。
这些化合物可能对人体的呼吸系统产生刺激作用,长期接触可能导致呼吸道疾病的发生。
酮类化合物是丙烯环氧化副产物中的另一类重要成分。
酮类化合物具有较高的挥发性和毒性,对环境和人体健康具有一定的危害。
常见的丙烯环氧化酮类副产物包括环氧丙烷酮和丙烯酮等。
这些化合物可能对水环境造成污染,并且对人体的中枢神经系统产生一定的影响。
丙烯环氧化过程中还会产生一些酯类化合物作为副产物。
酯类化合物具有较高的挥发性和毒性,对环境和人体健康具有一定的风险。
丙烯环氧化酯类副产物主要包括环氧丙烷酯和丙烯酸酯等。
这些化合物可能对水环境造成污染,并且对人体的皮肤和呼吸系统产生一定的刺激作用。
丙烯环氧化副产物是在丙烯环氧化过程中产生的除了目标产物外的其他化合物。
这些副产物可能对环境和人体健康造成潜在的风险。
醇、醚、酮、酯等化合物是常见的丙烯环氧化副产物,它们具有不同的毒性和危害性。
因此,在丙烯环氧化过程中,应该采取适当的措施,减少副产物的生成和排放,以保护环境和人体健康的安全。
丙烯环氧化目录1 绪论 (1)2 原子经济性的内涵 (1)2.1 原子经济性 (1)2.2 原子利用率 (2)2.3 开发“原子经济性”反应 (2)3 原子经济性的应用——环氧丙烷的制备 (3)3.1 氯醇法 (3)3.2 共氧化法 (4)3.3 过氧化氢直接氧化法(HPPO法) (5)3.4氧气直接氧化法 (6)4 结语 (7)参考文献......................................................................... 错误!未定义书签。
1 绪论人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题已经成为经济与社会发展的重要问题之一。
作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,造人类的物质文明作出了重要贡献。
但由于在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来很大的危害。
传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质.但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。
在严峻的现实面前,人们开始研究和开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。
绿色化学的最大特点,在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。
[1]由于它在通过化学转化获取新物质的过程中就已充分利用了每个原料的原子,具有“原子经济性”,因此它既充分利用了资源,又有效防止了污染。
显然,它不是过去对终端或过程污染进行控制或进行处理。
所以它根本区别于那些通过“三废”处理与利用来治理污染的化学方法,因为这些化学方法都是终端污染控制而不是始端预防。
2原子经济性的内涵2.1 原子经济性绿色化学的“原子经济性”是指,在化学品合成过程中,合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中。
化学反应的“原子经济性”(Atom economy)概念是绿色化学的核心内容之一,最早由美国斯坦福大学的 B.M.Trost[2]教授提出,他针对传统上一般仅用经济性来衡量化学工艺是否可行的做法,明确指出应该用一种新的标准来评估化学工艺过程,即选择性和原子经济性,原子经济性考虑的是在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到了产品之中,这一标准既要求尽可能地节约不可再生资源,又要求最大限度地减少废弃物排放。
理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”(Zero emission)。
“原子经济性”的概念目前也被普遍承认。
B.M.Trost获得1998年美国“总统绿色化学挑战奖”的学术奖。
[3]原子经济反应是原子经济性的现实体现。
理想的原子经济性的反应应该是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不需要附加,或仅仅需要无损耗的促进剂,即催化剂,达到零排放(zero emission )。
如:A + B=C原子经济反应是最大限度利用资源、最大限度减少污染的必要条件,但不是充分条件。
这是因为某些化学反应中:反应平衡转化率很低,反应物与产物分离困难,反应物难于循环使用;生产目标产物的反应是原子经济的,但反应物还能同时发生其他平行反应,生产不需要的副产物。
反应的原子经济性、高转化率、高选择性是实现资源合理利用、避免污染缺一不可的。
化学反应的“原子经济性”则是指在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到产品之中。
我们常用原子利用率来衡量化学过程的原子经济性。
在合成反应中,要减少废物排放的关键是提高目标产物的选择性和原子利用率,即化学反应中,到底有多少反应物的原子转变到了目标产物中。
2.2 原子利用率原子利用率的定义是目标产物的分子量占反应物总分子量的百分比。
用原子利用率可以衡量在一个化学反应中,生产一定量目标产物到底会生成多少废物。
在化学反应中,一旦要利用的化学反应计量式被确定下来,则其最大原子利用率也就确定了。
一般状况下,重排反应和加成反应的原子经济性最高,为100%。
其他类型反应院子经济性则较低。
原子利用率达到100%的反应有两个最大的特点:第一,最大限度地利用了反应原料,最大限度地节约了资源;第二,最大限度地减少了废物排放(“零废物排放”)[4],因而最大限度地减少了环境污染,或者说从源头上消除了由化学反应副产物引起的污染。
2.3 开发“原子经济性”反应近年来,开发原子经济性反应已成为绿色化学研究的热点之一。
开发新的原子经济反应应与符合绿色化学的要求有机合成结合起来,在选择合成途径时,除了考虑理论产率外,还应考虑和比较不同途径的原子利用率。
化工生产中要尽量减少化学反应的步骤,从原料到产品尽可能做到直达,在生产过程中尽量不采用那些对产品的化学组成来说没有必要的物料。
现已有不少化工产品的生产符合原子经济性反应。
如乙烯或丙烯的聚合、丙烯氢甲基酸化制丁醛等。
近年来开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一,国内外均在开发钛硅分子筛上催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济新方法。
此外针对钛硅分子筛催化反应体系,开发降低钛硅分子筛合成成本的技术,开发与反应匹配的工艺和反应器仍是今后努力的方向。
3 原子经济性的应用——环氧丙烷的制备环氧丙烷(英文名称:Propylene oxide;简称:PO),又名氧化丙烯、甲基环氧乙烷,是非常重要的有机化合物原料,是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。
环氧丙烷为无色醚味液体,低沸点、易燃。
有手性,工业品一般为两种对映体的外消旋混合物。
与水部分混溶,与乙醇、乙醚混溶。
与戊烷、戊烯、环戊烷、环戊烯、二氯甲烷形成二元共沸混合物。
有毒,对粘膜和皮肤有刺激性,可损伤眼角膜和结膜,引起呼吸系统疼痛,皮肤灼伤和肿胀,甚至组织坏死。
环氧丙烷(PO)是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物,是重要的基本有机化工合成原料,主要用于生产聚醚、丙二醇等。
它也是第四代洗涤剂非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等的主要原料。
环氧丙烷的衍生物广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。
已生产的下游产品近百种,也是精细化工产品的重要原料。
随着PO用途的扩大和下游产物用量的不断增长,市场对PO的需求量逐年增加。
3.1氯醇法氯醇法是将丙烯与氯气、水反应后生成氯丙醇,然后在碱液作用下经皂化反应得到PO。
该方法1927年由美国联合碳化合物公司开发并进行工业生产以来,一直是生产PO的主要方法。
其特点是生产工艺成熟、操作负荷弹性大、选择性好,对原料丙烯的纯度要求不高,从而可提高生产的安全性,建设投资少。
由于固定资产投入少,产品成本较低,其产品具有较强的成本竞争力。
目前世界环氧丙烷约48%的产能为氯醇法。
[5]首先,次氯酸与丙烯反应生成氯丙醇:反应温度35~50℃,通常是在常压下在衬瓷砖的碳钢塔内进行反应。
然后,氯丙醇溶液通常与含10%~15%(质量)的氢氧化钙的石灰乳,在通蒸汽的条件下,进行皂化反应,得环氧丙烷:氯醇法的原子利用率w=27.35%,原子利用率极低,水资源消耗大,产生大量废水和废渣,每生产1t环氧丙烷产生40~50t含氯化物的皂化废水和2t以上的废渣,并且该废水具有温度高、pH值高、氯根含量高、COD含量高和悬浮物含量高的“五高”特点,难以处理。
同时,氯醇法还消耗大量高能耗的氯气和石灰原料,而氯和钙在废水和废渣中排放掉,生产过程中产生的次氯酸对设备的腐蚀也比较严重。
中国环氧丙烷生产始于20世纪60年代,采用自行开发的氯醇法工艺路线。
20世纪80年代末和90年代初,中国先后引进了日本旭硝子公司、三井东压公司、昭和电工公司和美国陶氏公司氯醇法技术,锦化化工、山东滨化、中石化上海高桥石化、天津大沽化工等企业环氧丙烷装置建成投产后取得了较好的经济效益,生产水平得到较大提高。
目前,除中海壳牌25万t/a环氧丙烷装置采用共氧化法外,国内现有80%的环氧丙烷产能使用氯醇法。
[6]3.2共氧化法共氧化法又称哈康法,包括异丁烷共氧化法和乙苯共氧化法两种,分别由异丁烷或乙苯与丙烯进行共氧化反应,生成叔丁醇或苯乙烯,同时联产环氧丙烷。
异丁烷共氧化法生产PO的主要反应:乙苯共氧化法生产PO的主要反应:异丁烷共氧化法的原子利用率w=42.4%,乙苯共氧化法的原子利用率w=31.1%,和氯醇法相比有一定的提高,但还是较低。
共氧化法的缺点是工艺流程长,原料品种多,丙烯纯度要求高,工艺操作在较高的压力下进行,设备材质多采用合金钢,设备造价高,建设投资大。
同时,环氧丙烷在共氧化法生产中,只是1个产量较少的联产品,每吨环氧丙烷要联产2.2~2.5t苯乙烯或2.3t叔丁醇,原料来源和产品销售相互制约因素较大,必须加以妥善解决,只有环氧丙烷和联产品市场需求匹配时才能显现出该工艺的优势。
此外,共氧化法产生的污水含COD也比较高,处理费用约占总投资的10%。
共氧化法由美国奥克兰公司开发,现为美国莱昂德尔(Lyondell,也译为利安德)公司所有。
共氧化法克服了氯醇法的腐蚀大、污水多等缺点,具有产品成本低(联产品分摊成本)和环境污染较小等优点。
自1969年工业化以来,在世界范围发展迅速,目前,共氧化法环氧丙烷产能已占世界总产能的55%左右。
国内环氧丙烷生产一直采用氯醇法工艺。
2006年3月,随着中海壳牌年产25万t环氧丙烷装置投产,环氧丙烷生产格局发生一定变化。
中海壳牌项目是目前国内最大的1套环氧丙烷装置,也是唯一采用环氧丙烷/苯乙烯共氧化联产法工艺的环氧丙烷装置。
2009年底,Lyondell 与中石化合资在镇海建设的28万t/a共氧化法环氧丙烷生产装置建成投产。
[6]3.3过氧化氢直接氧化法(HPPO法)过氧化氢真接氧化法是由过氧化氢(双氧水)催化环氧化丙烯制环氧丙烷的新工艺,生产过程中只生成环氧丙烷和水。
该工艺过程的原子转化率w=76.3%,和前两种方法相比有较大的提高。
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。
[7]目前过氧化氢真接氧化法工艺分别由赢创工业集团(原德固萨,Degussa)与伍德(Uhde)公司、陶氏化学和巴斯夫(BASF)公司联合开发和工业化推广。
2001年,赢创工业集团和伍德公司在德国法兰克福建设了1套过氧化氢法试验性装置,测试最佳催化剂和测定临界参数,并开始对技术进行工业化设计。
2003年,赢创推出该技术的商业化工艺包。
2006年5月,韩国环氧丙烷和聚酯薄膜生产商SKC公司从赢创和伍德购买专利,开始在韩国蔚山建设世界第1套过氧化氢法环氧丙烷装置,该装置生产规模为10万t/a,2008年7月已建成投产,生产运行良好。
赢创工业集团正在与俄罗斯天然气寡头Gazprom的子公司Sibur谈判,计划在俄罗斯建设过氧化氢和环氧丙烷联合生产装置。