專利名稱：：一種乙烷一步氧化直接制環氧乙烷的方法
技術領域：
：本發明涉及一種乙垸制備環氧乙烷的方法，特別是一種乙垸一步氧化直接制環氧乙烷的方法。
背景技術：
：環氧乙垸是乙烯工業衍生物中僅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有機化工產品。作為一種非常重要的化工基礎原料和有機化工中間體，它廣泛用于生產乙二醇和其他多元醇。也用于洗滌劑工業的乙氧基化物、乙醇胺、溶劑和乙二醇醚的生產。另外，環氧乙烷還可用于生產熏蒸劑和藥物的消毒劑等。隨著現代工業的發展，國內外對環氧乙烷的需求與日俱增。早期環氧乙垸生產采用氯醇法工藝，氯醇法反應的過程為(1)乙醇脫水，(2)乙烯次氯化，(3)堿化。由于氯醇法生產過程中產生大量的含鹵廢水，環境污染嚴重，故此法目前基本已停用。目前，國內外環氧乙垸生產工藝一般采用乙烯直接氧化法，其中較為成熟的生產工藝是在列管式固定床反應器中，使用銀作為催化劑，采用純氧與乙烯為原料直接氧化生產環氧乙烷。目前工業上乙烯氧化制備環氧乙烷的反應溫度一般在20(TC30CTC之間，而乙垸氧化制備乙烯的溫度則通常在900。C以上，兩者溫度相差很多，而且用于乙烯氧化制備環氧乙垸的作為催化劑的銀在高溫下易使反應發生深度氧化，因此還未見用乙垸與空氣一步氧化直接制備環氧乙烷的報道。目前的環氧乙垸生產工藝中，須先由乙垸制得乙烯，再由乙烯氧化制環氧乙垸，故目前的環氧乙烷生產工藝存在著操作不便、工藝過程多、反應溫度高、能耗大的不足之處。
發明內容本發明的目的是針對現有的環氧乙垸生產工藝存在著操作不便、工藝過程多、反應溫度高、能耗高的不足之處，提供一種操作簡便、工藝過程少、反應溫度低、能耗低的乙烷一步氧化直接制環氧乙垸的方法。本發明是通過以下的技術方案完成的一種乙烷一步氧化直接制環氧乙烷的方法，制備環氧乙垸的反應器釆用管式反應器，在管式反應器中設有銀鎳氧復合催化劑，制備環氧乙烷時將管式反應器的溫度控制在25(TC39(TC，乙烷與空氣通過該管式反應器后即可獲得環氧乙烷。.在上述環氧乙烷的制備方法中，乙烷與空氣之間的配比為1:36。在上述環氧乙烷的制備方法中，銀鎳氧復合催化劑采用銀鹽、鎳鹽和尿素為原料制成，其制備方法是將按一定配比稱取的銀鹽、鎳鹽和尿素放入容器中，在容器中加入去離子水，將容器密封后在6595'C下磁力攪拌反應412小時后，水淬驟冷，再將所得沉淀用去離子水和乙醇各洗滌24次，于10011(TC下烘612小時，然后再置于馬弗爐中，以l4°C/min的升溫速率從IOO'C開始升溫到380400。C后，焙燒24小時，即得所需催化劑。其中，銀鹽、鎳鹽和尿素之間的物質的量之比為13:1:1.84。在上述銀鎳氧復合催化劑的制備方法中，在制備催化劑的原料中可加入助劑，助劑是Na、K、Rb、Cs、Ca、Ba、Re、Cl中的一種或一種以上，助劑的用量為鎳鹽物質的量的0.0050.015%本發明與現有的環氧乙垸生產工藝相比，具有操作簡便、工藝過程少、反應溫度低、能耗低的特點。具體實施方式下面結合實施例對本發明做出進一步的具體說明，但本發明并不限于這些實施例。實施例1稱取Ag冊36.7948g、Ni(N03)26H205.8162g、CO(NH2)23.6036g，放入圓底燒瓶中，加入20ml去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于85。C下磁力攪拌，反應7小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌三次，在110'C下烘8小時，再置于馬弗爐中，從10(TC始，以2'C/min升溫到39(TC，焙燒3小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器采用內徑為5mm的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在320°C，空氣和乙烷流量控制在25ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例2稱取AgN036.7948g，Ni(N03)2'6H205.8162g,C0(NH2)23.6036g，放入圓底燒瓶中，加入30nil去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于9(TC下磁力攪拌。反應5小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌三次。在10(TC下烘8小時，再置于馬弗爐中，從10(TC始，2'C/min升溫到38(TC，焙燒4小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器采用內徑為5mm的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在250°C，空氣和乙烷流量控制在30ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例3稱取AgN033.3974g,Ni(N03)2.6H205.8162g，CO(NH2)22.1622g，放入圓底燒瓶中，加入20ml去離子水，'溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于95。C下磁力攪拌。反應8小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌兩次。在11(TC下烘10小時，再置于馬弗爐中，從10(TC始，3'C/min升溫到390'C，焙燒4小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器釆用內徑為5mm的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在350°C，空氣和乙烷流量控制在15ml/min和5ml/rain。分析結果見表1。實施例4稱取AgN0310.1922g，Ni(N03)26H205.8162g,CO(NH2)24.8048g，放入圓底燒瓶中，加入40ml去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于65'C下磁力攪拌。反應IO小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌四次。在110。C下烘12小時，再置于馬弗爐中，從100'C始，2'C/rain升溫到39(TC，焙燒3小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器釆用內徑為5mm的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在330°C，空氣和乙垸流量控制在20ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例5稱取AgN036.7948g，Ni(N03)2'6H205.8162g，C0(NH2)23.6036g，放入圓底燒瓶中，加入20ml去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于80。C下磁力攪拌。反應9小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗漆三次。在100'C下烘8小時，再置于馬弗爐中，從10(TC始，2'C/min升溫到400'C，焙燒2小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器采用內徑為5mra的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在39(TC，空氣和乙垸流量控制在25ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例6稱取AgN033.3974g,Ni(N03)2'6&02.9081g，C0(NH2)22.4024g，放入圓底燒瓶中，加入20ml去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于9(TC下磁力攪拌。反應8小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌兩次。在11(TC下烘8小時，再置于馬弗爐中，從10(TC始，rC/min升溫到40(TC，焙燒3小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器采用內徑為5mm的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在33(TC，空氣和乙垸流量控制在20ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例7稱取AgN033.3974g,Ni(N03)2'6貼2.9081g，CO(NH2)22.4Q24g，放入圓底燒瓶中，加入10ml去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于80'C下磁力攪拌。反應8小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌三次。在11CTC下烘12小時，再置于馬弗爐中，從10(TC始，2TVmin升溫到39(TC，焙燒3小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器采用內徑為5mm的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在32(TC，空氣和乙垸流量控制在28ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例8稱取AgN036.7948g,Ni(N03)2銀05.8162g，CO(NH2)23.6036g，放入圓底燒瓶中，加入20ml去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于65卩下磁力攪拌。反應12小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌三次。在11(TC下烘6小時，再置于馬弗爐中，從10(TC始，4'C/min升溫到39(TC，焙燒3小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器采用內徑為5mm的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在32(TC，空氣和乙烷流量控制在25ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例9稱取AgN036.7948g，Ni(N03)2*6H205.8162g，C0(NH2)23.6036g，放入圓底燒瓶中，加入20ml去離子水，再加入0.001g氯化鉀做助劑，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于85。C下磁力攪拌。反應7小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌三次。在110'C下烘10小時，再置于馬弗爐中，從100'C始，5'C/min升溫到38(TC，焙燒3小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器采用內徑為5mm的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在350。C，空氣和乙烷流量控制在25ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例10稱取AgN035.0961g,Ni(N03)2'6H205.8162g，CO(NH2)23.0030g，放入圓底燒瓶中，加入20ml去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于85'C下磁力攪拌。反應12小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌三次。在110'C下烘8小時，再置于馬弗爐中，從10(TC始，2'C/min升溫到39(TC，焙燒3小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器采用內徑為5ram的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在31(TC，空氣和乙烷流量控制在25ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例11稱取AgN038.4935g,Ni(N03)2'6H205.8162g,C0(NH2)24.2042g，放入圓底燒瓶中，加入lOnil去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于85'C下磁力攪拌。反應8小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌三次。在1KTC下烘8小時，再置于馬弗爐中，從10(TC始，2'C/min升溫到39(TC，焙燒3小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器釆用內徑為5ran的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在33(TC,空氣和乙烷流量控制在25ml/min和5ml/min。分析結果見表1。實施例12稱取AgN036.7948g，Ni(N03)2俱05.8162g，CO(NH2)23.6036g，放入圓底燒瓶中，再加入0.002g碳酸銫做助劑，然后加入20ml去離子水，溶解后放入小磁子，蓋上玻璃塞，于85。C下磁力攪拌。反應7小時后，水淬驟冷，用去離子水和乙醇各洗滌三次。在110'C下烘8小時，再置于馬弗爐中，從100'C始，2'C/min升溫到39(TC，焙燒3小時即得催化劑。將制得的催化劑用于催化劑性能評價實驗，其中管式反應器采用內徑為5mm的微型石英管固定床反應器，在反應器中裝入銀鎳氧復合催化劑0.2g，該反應器的溫度控制在330'C，空氣和乙烷流量控制在25ml/min和5ml/min。分析結果見表1。表l催1f七劑性能評價實驗分4開結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.一種乙烷一步氧化直接制環氧乙烷的方法，其特征在于制備環氧乙烷的反應器采用管式反應器，在管式反應器中設有銀鎳氧復合催化劑，制備環氧乙烷時將管式反應器的溫度控制在250℃～390℃，乙烷與空氣通過該管式反應器后即可獲得環氧乙烷。2、根據權利要求1所述的乙垸一步氧化直接制環氧乙垸的方法，其特征在于通過管式反應器的乙垸與空氣之間的配比為1:36。3、根據權利要求1或2所述的乙垸一步氧化直接制環氧乙垸的方法，其特征在于銀鎳氧復合催化劑采用銀鹽、鎳鹽和尿素為原料制成，其制備方法是將按一定配比稱取的銀鹽、鎳鹽和尿素放入容器中，在容器中加入去離子水，將容器密封后在6595。C下磁力攪拌反應412小時后，水淬驟冷，再將所得沉淀用去離子水和乙醇各洗滌24次，于10011(TC下烘612小時，然后再置于馬弗爐中，以14'C/min的升溫速率從IO(TC開始升溫到38040(TC后，焙燒24小時，即得所需催化劑，其中，銀鹽、鎳鹽和尿素之間的物質的量之比為13:1:1.84。4、根據權利要求3所述的乙烷一步氧化直接制環氧乙垸的方法，其特征在于在制備催化劑的原料中加入助劑，助劑是Na、K、Rb、Cs、Ca、Ba、Re、Cl元素中的一種或一種以上，助劑的用量為鎳鹽物質的量的0.0050.015%。全文摘要本發明涉及一種乙烷制備環氧乙烷的方法，特別是一種乙烷一步氧化直接制環氧乙烷的方法。本發明的目的是針對現有的環氧乙烷生產工藝存在著操作不便、工藝過程多、反應溫度高、能耗高的不足之處，提供一種操作簡便、工藝過程少、反應溫度低、能耗低的乙烷一步氧化直接制環氧乙烷的方法。本發明一種乙烷一步氧化直接制環氧乙烷的方法是制備環氧乙烷的反應器采用管式反應器，在管式反應器中設有銀鎳氧復合催化劑，制備環氧乙烷時將管式反應器的溫度控制在250℃～390℃，按一定配比的乙烷與空氣通過該管式反應器后即可獲得環氧乙烷。在本發明中所用的銀鎳氧復合催化劑是采用銀鹽、鎳鹽和尿素為原料制成。文檔編號B01J23/89GK101265242SQ20081006066公開日2008年9月17日申請日期2008年4月16日優先權日2008年4月16日發明者瑛吳,吳廷華,吳彬福申請人:浙江師范大學