丙烯催化氧化制环氧丙烷研究取得重要进展
丙烯环氧化
中文摘要简单介绍了原子经济性及原子利用率的概念，阐述了环氧丙烷工业生产的一系列方法：氯醇法，共氧化法，HPPO法，氧气直接氧化法，以及原子经济性在其中的应用。
关键词：原子经济性;原子利用率;环氧丙烷;绿色化学ABSTRACTBriefly introduces the atom economy and the concept of atomic utilization, also this paper expounds the methods of the industrial product of Propylene oxide: LvChun method, a total of oxidation, HPPO method, the direct oxidation, and the application of oxygen atom economy.Key Words: Atom economy; atomic utilization;Propylene oxide;green chemistry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 (7)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。
丙烷催化脱氢制丙烯技术研究进展
丙烷催化脱氢制丙烯技术研究进展摘要：丙烯是一种重要的化工原料，是生产丙烯酸、环氧丙烷、丙烯腈和聚丙烯等高附加值产品的中间体，用量仅次于乙烯。
丙烯的生产工艺较多，其中，常用的路线主要有五种，分别是流化催化裂化工艺、烯烃歧化工艺、烯烃断裂工艺、甲醇制烯烃工艺、丙烷脱氢工艺（PDH）。
随着丙烯下游衍生物需求的迅猛增长，传统的采用乙烯联产和轻油(石脑油、轻柴油)裂解等工艺制备丙烯的产能已不能满足市场需求。
PDH工艺以其低成本、高收率、经济效益高等优势，成为丙烯的主要生产工艺。
基于此，本篇文章对丙烷催化脱氢制丙烯技术研究进展进行研究，以供参考。
关键词：丙烷；催化脱氢制；丙烯技术；研究进展引言丙烯是当今世界上重要的化工原料之一，可用于生产聚合物、树脂、表面活性剂、染料和药物等各种化学品。
由于常规蒸汽裂解所需的石脑油原料被页岩气丙烷取代，丙烯产量的下降不能满足行业需求。
利用催化丙烷脱氢制备丙烯是一种很有前途的方法，同时，受到全球可持续性发展、环境保护和低成本要求的影响，工业界和学术界都在寻找生态友好、高活性及高稳定性的催化剂。
近年来，用于丙烷脱氢的催化剂包括金属基催化剂、金属氧化物催化剂和其他催化剂。
金属基催化剂主要包括贵金属和其他金属催化剂，贵金属里最具代表性的Pt基催化剂，已进入工业化阶段。
为了提高催化剂的高效性和分散性，寻找合适的催化剂载体尤为重要。
1研究背景丙烯是生产丙烯醛、聚丙烯、丙酮、丙烯腈、环氧丙烷等化工产品的基本原料，成熟的丙烯生产工艺包括流体催化裂化、石脑油和轻柴油的蒸气裂化。
2016年陶氏化学公司发布的预测表明，预计到2035年，全球对丙烯的需求将以平均每年2%至3%的速度增长，并在2016－2035年间超过产能。
因此，传统的丙烯生产方法将无法满足日益增长的市场需求。
此外，化石能源的快速消耗以及催化裂化石脑油和石油副产物的反应均涉及能量消耗和二氧化碳排放，不符合绿色化学的生产理念。
因此，发展高效且绿色环保的丙烯生产技术，寻找新的丙烯生产途径，在科学领域和经济领域都至关重要。
环氧丙烷工艺
环氧丙烷工艺环氧丙烷是一种重要的有机化学品，广泛应用于化工、医药、农药等领域。
环氧丙烷工艺是生产环氧丙烷的过程，其主要原料为丙烯和过氧化氢，通过环氧化反应得到环氧丙烷。
本文将从环氧丙烷的性质、应用、工艺流程、反应机理等方面介绍环氧丙烷工艺。
一、环氧丙烷的性质和应用环氧丙烷是一种无色、透明、易挥发的液体，具有强烈的臭味。
其化学式为C3H6O，分子量为58.08。
环氧丙烷的密度为0.885 g/cm3，沸点为34.6℃，熔点为-119℃。
它是一种具有高活性的环氧化合物，具有许多优良的性质，如高反应活性、优异的化学稳定性、优良的物理性能等。
环氧丙烷的应用非常广泛，主要用于制造环氧树脂、表面活性剂、染料、药物、农药、金属腐蚀防护剂等。
其中，环氧树脂是一种具有优异性能的高分子材料，广泛应用于涂料、粘合剂、复合材料等领域。
环氧丙烷也是一种重要的医药中间体，可用于制造多种药物，如抗生素、止痛剂、麻醉剂等。
此外，环氧丙烷还可用作消毒剂、杀虫剂、杀菌剂等。
二、环氧丙烷工艺流程环氧丙烷工艺主要分为两个步骤，即环氧化反应和环氧丙烷的分离纯化。
下面将分别介绍这两个步骤的工艺流程。
1. 环氧化反应环氧化反应是将丙烯与过氧化氢在催化剂的作用下，发生环氧化反应，生成环氧丙烷的过程。
环氧化反应的工艺流程如下图所示：（1）原料处理：丙烯和过氧化氢为环氧化反应的主要原料，需要进行预处理。
丙烯需要去除杂质，保证其纯度达到99.5%以上。
过氧化氢需要进行稀释，以降低其浓度，同时加入稳定剂，以避免其分解。
（2）反应器：环氧化反应需要在反应器中进行。
反应器通常采用不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性和耐压性。
反应器内设置搅拌器和加热器，以保证反应物混合均匀和反应温度稳定。
（3）催化剂：环氧化反应需要使用催化剂。
常用的催化剂有过渡金属盐、离子交换树脂等。
催化剂的作用是加速反应速率，提高反应效率。
（4）分离纯化：反应结束后，需要对反应产物进行分离纯化。
丙烯与异丁烷共氧化制环氧丙烷技术路线分析
丙烯与异丁烷共氧化制环氧丙烷技术路线分析1.原料选择：丙烯和异丁烷是两种常见的低碳烯烃，丙烯可以通过丙烯制炉或丙烷脱氢制得，而异丁烷可以通过异丁烷分离装置分离得到。
这两种原料都相对容易获得，价格相对较低，同时也有较好的化学性质，适合用于共氧化反应。
2.反应机理：共氧化反应一般是在氧气存在下进行的，丙烯和异丁烷在氧气的氧化作用下，发生氧化反应生成环氧丙烷。
具体的反应机理可以分为两个步骤，首先是丙烯和异丁烷分别与氧气进行部分氧化反应，生成相应的过氧化物；然后这些过氧化物相互作用，发生交叉氧化反应，生成环氧丙烷。
整个反应过程需要控制好反应条件和反应时间，以提高环氧丙烷的产率和选择性。
3.催化剂选择：催化剂是共氧化反应中的关键因素，可以影响反应的速率和选择性。
一般采用金属催化剂作为氧化剂的活化剂，常用的催化剂有过渡金属氧化物和贵金属催化剂。
对于丙烯和异丁烷的共氧化反应，常用的催化剂有氧化锰、氧化铬、氧化铈等。
催化剂的选择需要考虑到催化剂的活性和选择性，同时还要考虑到催化剂的稳定性和成本。
4.反应条件：共氧化反应一般在高温高压条件下进行。
温度的选择需要考虑到反应速率和产率的均衡，一般在140-180℃范围内。
压力的选择需要根据反应需要和催化剂的活性来确定，一般在1-5MPa范围内。
此外，还需要考虑到反应物的氧化程度和反应的副产物生成，以及反应时间的控制。
5.分离纯化：在反应结束后，需要对反应产物进行分离纯化。
首先要将反应混合物进行蒸馏，分离得到环氧丙烷。
然后，还需要对环氧丙烷进行进一步处理，去除杂质和副产物，提高产品的纯度和质量。
总结起来，丙烯与异丁烷共氧化制环氧丙烷是一种有潜力的技术路线，可以通过合理选择催化剂和反应条件，高效地合成环氧丙烷。
这种技术路线具有原料方便获取、催化剂选择多样化和产品质量可调控等优势，有望在化工领域得到广泛应用。
但同时也需要解决催化剂的活性和选择性、副产物生成等问题，以实现该技术路线的经济可行性和工业化应用的可行性。
环氧丙烷工艺技术概况
环氧丙烷工艺技术概况a）氯醇法氯醇法是传统的环氧丙烷工业生产路线，该法自20世纪30年代由美国UCC公司开发并进行工业生产以来，一直是生产环氧丙烷的主要方法。
截止到2009年6月，全球环氧丙烷的总生产能力约810万吨/年，其中氯醇法占33.58%。
氯醇法分为以石灰为皂化原料的传统氯醇法和以电解液（NaOH）为皂化原料的改良氯醇法。
1）传统氯醇法主要专利商：美国Dow Chemical、日本Asahi glass公司、Mitsui Chemicals和Showa denko 公司、意大利Enichem公司等。
主要工艺过程：丙烯、氯气和水按一定配比送入氯醇化反应器中进行反应，未反应的丙烯与反应中产生的HCl及部分的二氯丙烷等自反应器顶部排出，经冷凝除去氯化氢和有机氯化物，丙烯循环回用。
反应器底部得到氯丙醇质量分数为4～5%的盐酸溶液。
将该溶液与过量约10%的石灰乳混合后送入皂化塔中皂化，再经精馏即可得到环氧丙烷。
优点：传统氯醇法具有流程比较短，工艺成熟，操作负荷弹性大,产品选择性好、收率高，生产比较安全，对原料丙烯纯度的要求不高，投资少，无引起市场干扰的联产产品，其产品具有较强的低成本竞争力等优点。
缺点：传统氯醇法存在的最大问题是设备易于腐蚀，在生产过程中产生大量含氯污水（每吨产品约产生45～60吨废水和2.1吨氯化钙）废渣，该废水具有温度、pH值、氯根含量、COD含量和悬浮物含量“五高”的特点，处理成本高，造成严重的环境污染。
世界上大多数发展中国家和地区采用传统氯醇法技术，装置规模都比较小。
例如：俄罗斯、东欧、巴西、印度和中国。
少数发达国家的老装置也在使用该技术(如日本、德国)，面临被淘汰。
2）改良氯醇法主要专利商：美国Dow Chemical和意大利Enichem公司。
主要工艺过程：改良氯醇法是用烧碱代替石灰乳，在常压或减压条件下于80～130℃与氯丙醇发生皂化反应。
该法提高了氯丙醇的转化率和环氧丙烷的收率，同时抑制了皂化副反应的发生，提高了环氧丙烷的选择性。
丙烯高温氯化法生产环氧氯丙烷技术分析
丙烯高温氯化法生产环氧氯丙烷技术分析在我国快速发展的过程中，由于环氧树脂、合成甘油等产品需求强劲，促使国内环氛级丙烷需求量的快速增长。
但国内的生产能力和产量远不能满足实际需要，需大量进口。
丙烯合成环氧丙烷技术成熟、原料供应充足、投资不算太大、利润率较高，能使投资者得到较满意的回报。
标签：环氧氯丙烷；高温氯化；分析随着各类工艺技术的不断发展与进步，各类领域也都取得了不凡的成就。
而每个研究的成功，背后一定是无数次的实验与长时间的研究发展。
在甲醇制丙烯的这项发展中，甲醇作为制作丙烯的主要原料，甲醇制丙烯也经过了漫长的技术研究与发展。
下面我便来简单的概述一下甲醇制丙烯的技术进展以及经济分析。
1 生产工艺1.1 丙烯高温氯化法丙烯高温氯化法是工业上生产环氧氯丙烷的经典方法，世界上90%以上的环氧氯丙烷采用此法进行生产。
其工艺过程主要包括丙烯高温氯化制氯丙烯，氯丙烯次氯酸化合成二氯丙醇，二氯丙醇皂化合成环氧氯丙烷3个反应单元。
丙烯与氯气经干燥、预热后以摩尔比4～5：1混合进入高温氯化反应器，短时间（约3s）内进行反应，生成氯丙烯和氯化氢气体。
精制后得氯丙烯产品，同时副产D-D混剂（1，2-二氯丙烷和1，3-二氯丙烯），氯化氢气体经水吸收后得到工业盐酸；氯气在水中生成次氯酸（或采用介质叔丁醇和氯气在溶液中反应生成叔丁基次氯酸盐，该盐水解生成次氯酸，叔丁醇循环使用），次氯酸与氯丙烯反应生成二氯丙醇（过程中二氯丙醇浓度一般控制在4%左右）；二氯丙醇水溶液与Ca （OH）2或反应生成环氧氯丙烷。
1.2 醋酸丙烯酯法醋酸丙烯酯法工艺过程主要包括合成醋酸丙烯酯，醋酸丙烯酯水解制烯丙醇，合成二氯丙醇以及二氯丙醇皂化生成环氧氯丙烷4个反应单元。
在钯和助催化剂作用下，丙烯与氧在温度160～180℃、压力0.5～1.0MPa，醋酸存在下反应生成醋酸丙烯酯；在温度60～80℃、压力0.1～1.0MPa下，以强酸性阳离子交换树脂为催化剂，醋酸丙烯酯经水解反应生成烯丙醇；在温度0～10℃，压力0.1～0.3MPa条件下，烯丙醇与氯通过加成反应生成二氯丙醇；二氯丙醇与氢氧化钙发生皂化反应生成环氧氯丙烷。
环氧丙烷工艺
环氧丙烷工艺环氧丙烷是一种重要的有机化工原料，广泛应用于树脂、涂料、塑料、粘合剂等领域。
环氧丙烷工艺是生产环氧丙烷的关键技术之一，本文将就环氧丙烷工艺的原理、流程、设备和应用等方面进行详细介绍。
一、环氧丙烷工艺原理环氧丙烷是由丙烯和过氧化氢在催化剂存在下发生环氧化反应得到的。
反应式如下：CH2=CHCH3 + H2O2 → CH2OCHCH3 + H2O环氧丙烷工艺的核心是催化剂的选择和反应条件的控制。
目前常用的催化剂有碱式离子交换树脂、硫酸铵、硫酸亚铁等。
反应温度一般在20-40℃之间，反应压力一般为0.1-0.3MPa，反应时间为2-4小时。
二、环氧丙烷工艺流程环氧丙烷工艺流程包括原料处理、反应、分离、精馏等步骤。
1. 原料处理丙烯和过氧化氢是生产环氧丙烷的两个主要原料。
丙烯一般通过石油炼制或煤化工生产得到，过氧化氢则可以通过工业氧化剂的氢氧化法或电解法等途径制备。
2. 反应将丙烯和过氧化氢按一定比例加入反应釜中，加入催化剂后开始反应。
反应温度、压力、时间等参数需要根据催化剂的种类和反应条件进行调整。
反应后得到环氧丙烷和水。
3. 分离将反应后的混合物进行分离，将环氧丙烷和水分离开来。
4. 精馏将分离后的环氧丙烷进行精馏，得到纯净的环氧丙烷产品。
三、环氧丙烷工艺设备环氧丙烷工艺设备主要包括反应釜、分离器、精馏塔等。
反应釜一般采用不锈钢或玻璃钢材质，具有耐腐蚀、耐高温等特点。
分离器和精馏塔则需要具备良好的分离效果和传热效率。
四、环氧丙烷工艺应用环氧丙烷是一种重要的有机化工原料，广泛应用于树脂、涂料、塑料、粘合剂等领域。
其中，环氧树脂是环氧丙烷的重要应用之一。
环氧树脂具有优异的物理性能和化学稳定性，被广泛应用于电子、航空、汽车、建筑等领域。
总之，环氧丙烷工艺是生产环氧丙烷的关键技术之一。
本文介绍了环氧丙烷工艺的原理、流程、设备和应用等方面的内容，希望能对环氧丙烷工艺的研究和应用有所帮助。
用于制备环氧丙烷的催化剂及其制备方法
用于制备环氧丙烷的催化剂及其制备方法一、引言环氧丙烷是一种重要的有机化工原料，广泛应用于涂料、塑料、胶粘剂等领域。
其制备通常采用催化剂促使丙烯气体与过氧化氢反应生成环氧丙烷。
本文将介绍一种常用的制备环氧丙烷的催化剂及其制备方法。
二、催化剂的选择制备环氧丙烷的催化剂通常选择金属离子或复合催化剂。
其中，过渡金属盐类催化剂具有较高的活性和选择性，如金属盐类，如银盐、钴盐、钛盐、铁盐等。
复合催化剂由金属盐类与助催化剂组成，如钒酸盐、钼酸盐、钨酸盐等。
这些催化剂具有较高的催化活性和稳定性。
三、制备方法（一）溶剂法制备催化剂1. 溶剂法制备金属盐类催化剂将金属盐溶解于有机溶剂中，如甲醇、乙醇、丙酮等。
待金属盐溶液均匀后，通过蒸发溶剂或加入抗溶剂，得到金属盐类催化剂的沉淀。
最后，将沉淀经过滤、洗涤、干燥等步骤得到催化剂。
2. 溶剂法制备复合催化剂将金属盐与助催化剂按一定比例混合溶解于有机溶剂中。
通过蒸发溶剂或加入抗溶剂，得到复合催化剂的沉淀。
最后，将沉淀经过滤、洗涤、干燥等步骤得到催化剂。
（二）沉淀法制备催化剂1. 沉淀法制备金属盐类催化剂将金属盐逐滴加入含有助溶剂的溶液中，通过反应生成金属盐类的沉淀。
最后，将沉淀经过滤、洗涤、干燥等步骤得到催化剂。
2. 沉淀法制备复合催化剂将金属盐与助催化剂按一定比例混合后逐滴加入含有助溶剂的溶液中，通过反应生成复合催化剂的沉淀。
最后，将沉淀经过滤、洗涤、干燥等步骤得到催化剂。
四、催化剂的表征催化剂的表征是确保催化剂质量和活性的重要步骤。
常用的表征方法包括X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）等。
这些表征方法可以分析催化剂的晶体结构、化学成分和形貌特征，进而评估催化剂的性能。
五、催化剂的应用制备环氧丙烷的催化剂通常采用气相或液相反应。
在实验条件下，将丙烯气体与过氧化氢在催化剂的存在下反应，生成环氧丙烷。
反应条件包括温度、压力、催化剂用量等。
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丙烯催化氧化制环氧丙烷研究取得重要进展
在国家自然科学基金的持续支持下，中国科学院大连化学物理研究所奚祖威研究员及其合作者长期从事催化氧化、均相催化等领域的基础研究工作。
近年来在"分子氧直接使烯烃选择性催化环氧化新方法"的研究中，取得了突破性进展。
环氧丙烷是重要的基础化工原料，主要应用于生产聚氨酯、不饱和树酯和表面活性剂等。
目前，世界年产量达450万吨，我国年产量约为30万吨。
环氧丙烷的工业生产方法有氯醇法和Halcon法，分别存在环境污染严重和产生大量联产品等问题。
发展环境友好、无联产品的丙烯氧化制环氧丙烷的方法一直是化学家努力的目标，虽然也提出过用O2或用H2O2作为清洁的氧化剂，但仍存在很多问题。
奚祖威研究员的课题组开拓了磷钨杂多酸盐催化烯烃环氧化与工业上生产H2O2 的2-乙基蒽醌
/2-乙基蒽氢醌可逆循环过程相结合的生产环氧化物的新方法，在丙烯环氧化方面取得了重大进展。
该方法利用工业生产H2O2，即2-乙基蒽醌/2-乙基蒽氢醌可逆循环体系中原位生成的H2O2 ，不经分离，在磷钨杂多酸盐催化下直接用于丙烯选择性环氧化，整个过程只消耗了H2 、O2 和丙烯，生成了环氧丙烷和H2O。
所用的磷钨杂多酸盐催化剂在H2O2的作用下转变为可溶，均相条件下催化烯烃环氧化，当H2O2随着反应消耗完全时，催化剂又从反应体系中析出，易于分离回收并循环使用。
由于催化剂同时具有了多相催化剂易回收和均相催化剂选择性高的优点，在丙烯环氧化中，设计将2-乙基蒽醌/2-乙基蒽氢醌法生产过氧化氢（H2O2）过程与用过氧化氢催化环氧化的两个反应耦合，实现用分子氧直接氧化为环氧丙烷，在65℃反应6小时丙烯转化率达89%，生成环氧丙烷的选择性为95%，几乎无副产品生成。
该课题组首次提出这种新型催化剂受反应控制而发生固－液－固相转移，并给出这种性质的催化剂为反应控制相转移催化剂的新概念。
用于上述反应的新型催化剂已经申请了中国专利，正在准备申请国际专利。
该方法利用2-乙基蒽醌/2-乙基蒽氢醌体系中原位生成H2O2为氧源，也可使用H2O2水溶液为氧源，催化多种烯烃高选择性环氧化，如氯丙烯、环己烯等，催化剂也具有反应控制相转移催化作用。
因其无污染、无联产品、经济合理，而具有良好的工业应用前景。
成果发表在《Science》（2001
年5月11日）上，审稿人认为这是一个"梦寐以求的（化学）反应"，是"具有环境最友好的体系"的研究工作。
文章发表后，在国际、国内学术界引起很大反响，《CHEM & ENG.NEWS》（2001年5月14日）发表评论，认为由中国研究小组研究的钨基催化剂，是更经济与环境友好的丙烯环氧化的制备方法，这是丙烯环氧化的重要路线，是对均相催化科学的创新发展。
奚祖威研究员在实验室工作。