环氧丙烷装置设计进展

摘 要：环氧丙烷是重要的基础化工原料，目前正处于新工业的推广阶段，本文主要对环氧丙烷装置的工艺设计进行具体的阐述和分析，对环氧丙烷新工艺的研究进展进行综述。

关键词：环氧丙烷 工艺设计 工艺流程

一、环氧丙烷的分子结构式

分子式：C3H6O

分子量：58.08

二、环氧丙烷物质性质

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。

环氧丙烷的生产工艺

1.氯醇法

环氧丙烷的生产工艺发展沿着环保、节能、高效的方向进行，其主要经历了氯醇法、共氧化法。并且这两种方法占世界总生产力的99%以上，其中共氧化法又分为间接氧化法和直接氧化法。

氯醇法反应方程式：

传统的氯醇法制环氧丙烷工艺分为四个步骤：

氯气溶解于水，生成盐酸和次氯酸

次氯酸和丙烯反应生成氯丙醇―氯醇化反应

氯丙醇和氢氧化钙反应生成环氧丙烷-皂化反应：

环氧丙烷水溶液精馏脱水，得到纯度99%以上环氧丙烷产品。

该工艺采用氯气、水与丙烯发生氯醇化反应，生成中间体氯丙醇，然后用石灰水皂化制得PO。每产1tPO需耗用氯气1.35～1.65t，副产二氯丙烷120～190kg，产生废渣约2t，含有机物废水40～80t。该法技术成熟，投资较低，但是需耗用大量氯气，生产过程中产生的次氯酸还严重腐蚀设备，产生大量石灰渣和含氯废水，综合治理投资较大。

2. 烃类共氧化法

烃类共氧化化法主要是起到一定的催化剂作用，将烃类化合物直接氧化成环氧丙烷。第一步反应无需催化剂，第二步反应采用催化剂，每生产1吨环氧丙烷，副产品约3吨叔丁醇。

但是由于共氧法生产工艺长，要求投资额大，不适合中小规模经营。

共氧化法生产环氧丙烷工艺流程：

该工艺利用不同有机氢过氧化物与丙烯环氧化生产环氧丙烷。根据原料和联产品的不同，该法分为乙苯共氧化法和异丁烷共氧化法。与氯醇法工艺相比，共氧化法大幅度提高了单套装置的生产规模，减少了污水的排放等。这在一定程度上克服了氯醇法三废污染严重、腐蚀大和需求氯资源的缺点，但也有其不利之处，如工艺流程长、防爆要求严、投资大、对原料规格要求高、操作条件严格、联产品比例大等，每生产1t环氧丙烷有2.5t叔丁醇或1.8t苯乙烯生成，这远超过主产品的产量，而且副产品的市场需求量波动大，所以PO生产受市场因素制约严重。因此，PO/SM间接氧化法装置必须考虑对联产品有需求，才能显出其优越性。

四、环氧丙烷生产技术研究进展

1.皂化系统技术

皂化塔是环氧丙烷生产中的关键设备，其主要收率都取决于皂化工艺，加强皂化系统的改造，对塔结构和塔盘都进行重新的设计和研究，保障皂化回流的稳定性，减少环氧丙烷的停留时间，提高皂化系统的生产能力和技术水平。

皂化反应方程式：

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2.精馏系统技术

精馏是环氧丙烷生产中保障质量指标的关键工序，精馏系统的改造减少填料的堵塞现象，提高了精馏系统的实际生产力。

3.电化学技术

直接电解水产生活性氧环氧化丙烯的直接电氧化技术，更加的清洁，工艺相对而言更加的简单，更适应现代法治的需求。但是，尽管近年来，丙烯电化学氧化技术在电反应机理、电解催化剂等方面取得了成功，但由于丙烯的转化率、电氧化效率及应选择性仍比较低，所以该技术并没有得到普遍的发展。

4.胶束催化反应技术

在实验证明中，该胶束催化体系对丙烯和正辛烯具有同样的催化反应应活性，原料转化率高，应用情景广。

5.生物合成技术

甲烷氧化细菌是一类能以甲烷为碳源和能源进行生长的微生物，能催化丙烯氧化反应生成环氧丙烷，具有反应温和、常温、常压下直接以空气为氧化剂、无污染、腐蚀性下及产物具有光学活性等优点。具有良好的稳定性和较高的活性。

参考文献：

[1]环氧丙烷生产技术现状及研究进展.《精细与专用化学品》2008年18期.胡金春.

[2]环氧丙烷生产工艺述评及发展设想.《化工设计》2009年第05期.薛祖源；