033-35、丙烯直接环氧化制环氧丙烷绿色新工艺和催化剂

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所属分类:化工项目

033-35、丙烯直接环氧化制环氧丙烷绿色新工艺和催化剂

成果与项目的背景及主要用途:

氯醇法工艺采用氯气、碱与丙烯反应生成氯丙醇,氯丙醇在氢氧化钙作用下环化生成环氧丙烷,同时副产氯化钙。

氯醇法环氧丙烷工艺产生大量的含氯化钙废水和废渣,而且不易处理,不适应环保方面越来越严格的要求。按目前总生产能力每年103万吨计,每年排放废渣57万立方米、废水8583万吨。废水碱性强、氯化钙含量高、水温高、浓度大,对设备腐蚀严重,严重污染环境,是极难处理的化学工业废水之一。因此,氯醇法已经不适合环氧丙烷的生产。要减少或根除环氧丙烷生产废水、废渣的污染,只有改进环氧丙烷生产技术。

间接氧化法主要有环氧丙烷/乙苯法(副产苯乙烯)和环氧丙烷/异丁烷法(副产叔丁醇)。间接氧化法的废物排放显著减少,缺点是投资费高,而且受副产品(苯乙烯、叔丁醇)的市场供需平衡的影响。

近年来,科学家发现可以用钛硅分子筛(TS-1)催化丙烯与过氧化氢直接环氧化制环氧丙烷(简称直接氧化法或者HPPO技术)。该反应中过氧化氢和丙烯的总转化率高(接近100%),副产物是水,而且反应条件温和,是一条新的绿色工艺,将是未来生产环氧丙烷的先进工艺。

自从上世纪80年代,钛硅分子筛的合成被公开以来,该反应受到了极大重视。国内外多家大公司、研究机构和大学对该反应进行了详细研究。

Degussa和Uhde公司合作,Degussa开发催化剂,Uhde公司提供工程和技术方面诀窍,组建的赢创工业集团在韩国斧山建设的10万吨/年装置也已经投产,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。

中国吉神化学工业股份有限公司正在建设HPPO技术的年产30万吨环氧丙烷项目。该项目是从德国赢创公司引进,总投资25亿元,预计2014年竣工投产。

长岭炼化与北京石油化工科学研究院、湖南长岭石化科技开发有限公司合作,正在岳阳市云溪工业园长岭分园开工建设。该项目总投资12亿元,年产环氧丙烷10万吨。

技术原理与工艺流程简介:

我单位自上世纪90年代开始一直在进行该项目的开发,曾获得国家重点基础研究发展规划(973)项目、国家自然科学基金重大项目、面上项目等资助,申请了10多项国家发明专利。主要指标如下:

(1)  原料:甲醇作溶剂,40wt%过氧化氢,丙烯。

(2)  反应器:固定床反应器。

(3)  催化剂:钛硅分子筛催化剂。我单位自己开发,获得了国家发明专利授权。

(4)  反应条件:<4MPa;<100℃

(5)  过氧化氢转化率:98%以上。

(6)  丙烯单程转化率:>25%。国外没有具体的指标,报导的范围比较宽。

(7)  环氧丙烷的选择性:平均摩尔选择性95%。

(8)  催化剂稳定性。下图为在相同的高空速加速失活条件下,我单位催化剂与某大公司催化剂的单程运行情况的对比。在同样条件下,我单位催化剂的单程寿命长于某大公司的催化剂。

(9)  副产物:主要是丙二醇单甲醚(可以出售作溶剂),摩尔选择性约4.5%。此外还产生少量1,2-丙二醇。

(10) 规模:反应器单管长1.2米。

(11) 反应器:设计了独特的反应器,可以有效移出反应放出的热量。

技术水平及专利与获奖情况:

我单位研制了自己的催化剂,并研制了独特的反应器,可以有效移出反应热。目前,正在寻求一合作伙伴进行工艺放大及催化剂生产,合作利用该技术。详细介绍待进行接触及一定程度探讨后提供

应用前景分析及效益预测:

环氧丙烷是除了聚丙烯和丙烯腈以外的第三大丙烯衍生物,是重要的基本有机化工原料,主要用于聚醚多元醇(聚氨酯)的生产,还用于生产丙二醇、聚醚、异丙醇胺、阻燃剂、石油破乳剂、消泡剂、合成树脂、合成润滑油和纺织用表面活性剂,也是醋酸纤维素、硝酸纤维素和树脂等的溶剂,广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。2006年全球环氧丙烷生产能力达674万吨。随着精细化工和聚氨酯工业的发展,我国环氧丙烷的需求量正逐渐上升,2004-2010年年均消费增长率为10.8%,2009年我国环氧丙烷总生产能力达158.5万吨/年。其中约65%采用氯醇法,另35%采用间接氧化法。

应用领域:汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品

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我们可有偿提供与该项目所有相关文献。

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