叔丁基过氧化氢-丙烯共氧化制备环氧丙烷工艺.pdf

Technology ofCo-oxidation to PreparePropylene Oxide from Tert-butyl HydrogenPeroxide and Propylene Candidate Ying Ma Supervisor Prof. Jian Wu College Collegeof Chemical Engineering Program ChemicalEngineerin Specialization (Catalytic)ReactionEngineering Degree Masterof Engineering University Xiangtan University Date May , 2011 湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名: 日期: 年月日导师签名: 日期: 年月日叔丁基过氧化氢-丙烯共氧化制备环氧丙烷工艺 I 摘要环氧丙烷是一种重要的有机中间体,是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物。目前,全球环氧丙烷正以5%年均市场需求率不断增长,具有广阔的市场前景。环氧丙烷的工业生产方法主要有氯醇法和共氧化法两种。传统的氯醇法生产工艺存在废水产生量大,设备腐蚀严重,环境不友好等缺点;共氧化法虽然流程较长、工艺复杂,生产中对设备和原料要求较严、投资费用较高等缺点,但是由于其产物收率高,后续处理容易,污染少,联产产品收益高等特点,经济效益明显。由于以Arco工艺为代表的共氧技术专利属于国外,国内大部分企业因面临技术壁垒和安全性等问题,仍采用传统氯醇法工艺。因此,开发环境友好的丙烯共氧制备环氧丙烷工艺,具有重要的应用价值。本文以叔丁基过氧化氢为氧源,六羰基钼为催化剂催化丙烯环氧化合成环氧丙烷,首先制备六羰基钼催化剂,并用FT-IR、ICP-AES等手段对其进行了表征, 同时对六羰基钼和其他钼系均相催化剂进行了评价,结果表明六羰基钼在该体系中的催化反应效果为最佳。采用高效液相色谱法测定产物中叔丁基过氧化氢的含量,在优化的色谱条件下,丙烯环氧化体系中的各组分在4min内可完全出峰,并得到良好的分离。结果表明,叔丁基过氧化氢具有良好的线性关系,,%~%,%~%,%,受酸碱性影响小。该方法精密度和准确度都较高,且分析速度快, 简便,经济,是较为理想的检测分析方法。共氧化反应选取六羰基钼为催化剂,采用单因素实验,考察了催化剂浓度, 反应温度,丙烯与叔丁基过氧化氢的摩尔比(烯过比),反应时间等因素对环氧化反应的影响,考察了钴盐助剂对反应的影响,并在脱水方面对工艺的优化进行了探讨。结果表明,将原料经无水硫酸镁进行脱水后,×10 -4, 反应温度120℃,:1,反应时间1h时,反应取得很好的效果,TBHP %,环氧丙烷选择性(相对于TBHP)%。为探讨这一共氧化反应的催化机理,本文采用气相色谱-质谱联用技术对反应产物进行了分析,并对反应途径进行推断。结果表明在丙烯环氧化体系中,副产物包括丙二醇和叔丁基异丙基醚等。前者由产物环氧丙烷与体系中的水发生水解反应生成;而后者由主产物环氧丙烷和联产物叔丁醇在高温下反应生成。关键词丙烯;叔丁基过氧化氢;环氧化;共氧化;六羰基钼 II Abstract Propylene poxide is an anic intermediates ,which is the third largest derivatives of propylene besides polypropylene and acrylonitrile. Currently, the market demand ofpropylene poxide in the globalis increasing at 5% is of great broad m