堿處理TS-1催化丙烯環(huán)氧化制備環(huán)氧丙烷及其產(chǎn)物分離模擬.pdf

1、環(huán)氧丙烷是一種非常重要的化工產(chǎn)品，是僅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯類衍生物。目前生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的方法主要是氯醇法和共氧化法，但它們都有很明顯的缺陷。鈦硅分子篩（TS-1）催化劑催化丙烯與過氧化氫反應(yīng)直接生產(chǎn)環(huán)氧丙烷工藝，由于具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)速度快、選擇性高、過程無污染等優(yōu)點，受到研究者的重視，是一種生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的綠色工藝。
　　本論文采用水熱法合成TS-1分子篩，將其成型后用于催化丙烯和過氧化氫直接反應(yīng)制備環(huán)氧丙烷。首先采用

2、四丙基氫氧化銨（TPAOH）處理成型后的催化劑，在固定床反應(yīng)器上考察了TPAOH處理濃度、溫度和時間對催化劑催化性能的影響，采用多種技術(shù)對催化劑進(jìn)行了表征。其次對丙烯環(huán)氧化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離流程的模擬。由于在常壓下甲醇與環(huán)氧丙烷形成共沸物，普通精餾難以對其進(jìn)行分離，因此采用萃取精餾的方法進(jìn)行分離。采用化工流程模擬軟件Aspen Plus對工藝流程進(jìn)行嚴(yán)格穩(wěn)態(tài)模擬，建立了優(yōu)化迭代流程，以年度總費用（TAC）為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，對產(chǎn)品的分離過程進(jìn)

3、行了優(yōu)化。
　　實驗結(jié)果表明，使用TPAOH溶液處理TS-1/SiO2可以提高催化劑的穩(wěn)定性，最佳處理條件是：TPAOH濃度為0.008 mol/L，溫度為170 ℃，時間為96 h。
　　表征結(jié)果表明，采用TPAOH處理擠條成型的TS-1/SiO2，無定型的SiO2在TPAOH的作用下轉(zhuǎn)變成分子篩骨架結(jié)構(gòu)，同時催化劑粒子的內(nèi)部出現(xiàn)了許多不規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)。TPAOH處理后催化劑內(nèi)部產(chǎn)生的孔結(jié)構(gòu)使反應(yīng)物和產(chǎn)物在孔道內(nèi)擴(kuò)散更加容易

4、，這可能是TPAOH處理后催化劑的穩(wěn)定性提高的原因。
　　本文建立了預(yù)分離塔（C1）、萃取精餾塔（C2）和甲醇精餾塔（C3）的三塔流程，對年產(chǎn)20萬噸環(huán)氧丙烷裝置進(jìn)行了產(chǎn)物分離模擬。采用萃取精餾的方法實現(xiàn)了甲醇/環(huán)氧丙烷共沸物的分離，達(dá)到了環(huán)氧丙烷純化的目的。采用C3塔對反應(yīng)中的溶劑甲醇進(jìn)行回收利用。研究了理論塔板數(shù)、原料進(jìn)料位置等分別對C1和C3塔年度總費用（TAC）的影響以及C2理論塔板數(shù)、原料進(jìn)料位置、萃取劑進(jìn)料位置、萃取劑