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丙酮溶劑中氯丙烯催化環(huán)氧化合成環(huán)氧氯丙烷

2022-07-13 08:13張永強(qiáng)杜澤學(xué)
石油煉制與化工 2022年7期
關(guān)鍵詞:丙酮丙烯過(guò)氧化氫

劉 易,張永強(qiáng),杜澤學(xué)

(中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院,北京 100083)

環(huán)氧氯丙烷(ECH)是一種重要的丙烯衍生物,以它為原料制得的環(huán)氧樹(shù)脂具有黏結(jié)性強(qiáng),耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕、收縮率低、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗沖擊強(qiáng)度高以及介電性能優(yōu)異等特點(diǎn),在光伏、風(fēng)電和電子、涂料等行業(yè)應(yīng)用廣泛,消費(fèi)量不斷增長(zhǎng)[1]。目前,環(huán)氧氯丙烷的工業(yè)生產(chǎn)采用皂化法,包括丙烯高溫氯化法和甘油法兩種工藝[1],其共同的特征是副反應(yīng)多、物耗高、能耗大,排放大量含有機(jī)氯的廢水和含氯化鈣廢渣,環(huán)境危害嚴(yán)重,難以治理。2019年國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)修訂發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年)》明確限制發(fā)展皂化法環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)裝置,當(dāng)年國(guó)內(nèi)環(huán)氧氯丙烷裝置開(kāi)工率僅43.2%。因此,開(kāi)發(fā)市場(chǎng)急需的環(huán)氧氯丙烷綠色合成新技術(shù)勢(shì)在必行。

以丙烯為原料生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷就是向丙烯分子中引入氯原子和氧原子的過(guò)程。丙烯高溫氯化法合成環(huán)氧氯丙烷是先通過(guò)高溫氯化引入氯原子,然后通過(guò)氯醇化引入氧原子,最后通過(guò)皂化實(shí)現(xiàn)環(huán)化。分析這3個(gè)過(guò)程,發(fā)現(xiàn)氯醇化過(guò)程是產(chǎn)生大量廢水的根源,皂化過(guò)程是產(chǎn)生廢渣的根源。開(kāi)發(fā)綠色環(huán)氧氯丙烷工藝就是要開(kāi)發(fā)新的工藝替代氯醇化和皂化工序,由氯丙烯直接環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷。氯丙烯直接環(huán)氧化制環(huán)氧氯丙烷的研究始于20世紀(jì)80年代,其中采用鈦硅分子篩(TS-1)為催化劑,過(guò)氧化氫(HPO)直接氧化氯丙烯制備環(huán)氧氯丙烷新工藝的開(kāi)發(fā)最受關(guān)注[1-2]。中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院多年來(lái)一直致力于這種新技術(shù)的開(kāi)發(fā)[3-5],目前正在開(kāi)展工業(yè)試驗(yàn)。

在TS-1催化氯丙烯直接環(huán)氧化合成環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)體系中,由于氯丙烯和過(guò)氧化氫互溶性差,加上催化劑以固體形式發(fā)生作用,導(dǎo)致反應(yīng)效果差,需要使用溶劑來(lái)改善[6]。本課題將丙酮(AC)作為溶劑進(jìn)行探索,并與甲醇(MeOH)溶劑進(jìn)行對(duì)比。

1 實(shí) 驗(yàn)

試驗(yàn)所用的3-氯丙烯、甲醇、丙酮、30%過(guò)氧化氫均為分析純?cè)噭?,?guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司產(chǎn)品;TS-1分子篩,自制。

1.1 3-氯丙烯與過(guò)氧化氫的反應(yīng)

試驗(yàn)所用的反應(yīng)器是500 mL的玻璃反應(yīng)釜,電磁控速攪拌。將溶劑、TS-1催化劑和3-氯丙烯(ALC)(或30%過(guò)氧化氫,兩種反應(yīng)物選其一)加入到反應(yīng)釜中,連接好裝置后,開(kāi)動(dòng)攪拌,使之充分混合;然后,邊攪拌邊升溫至指定反應(yīng)溫度,再將另一種反應(yīng)物按設(shè)定的流量泵入反應(yīng)釜中,同時(shí)冰水浴冷卻取熱,直至這種反應(yīng)物加完,保持溫度繼續(xù)攪拌到指定時(shí)間。停止加熱,用冰水快速冷卻反應(yīng)釜至不高于20 ℃,停止攪拌,取樣檢測(cè)過(guò)氧化氫的殘余量,同時(shí)分析有機(jī)物組成。

1.2 分析方法

反應(yīng)液中的有機(jī)物組成采用安捷倫公司生產(chǎn)的6890N氣相色譜儀進(jìn)行分析。色譜柱為Φ0.25 mm×50 m的OV-1毛細(xì)管柱,氫火焰離子化檢測(cè)器。

反應(yīng)后物料中殘余過(guò)氧化氫的含量采用碘量法測(cè)定。

過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率(XHPO)為:

(1)

過(guò)氧化氫有效利用率(EHPO)為:

(2)

式中:mECH為環(huán)氧氯丙烷的生成量,g;MECH和MHPO分別為環(huán)氧氯丙烷和過(guò)氧化氫的摩爾質(zhì)量,g/mol。

環(huán)氧氯丙烷單程收率為:

(3)

環(huán)氧氯丙烷選擇性為:

SECH=(mECH/MECH)/[(mECH/MECH)+(mB/MB)]

(4)

式中:mB為副產(chǎn)物的生成量,g;MB為副產(chǎn)物的平均摩爾質(zhì)量,g/mol。

2 結(jié)果與討論

2.1 丙酮和甲醇對(duì)氯丙烯和過(guò)氧化氫兼溶能力

溶劑的兼溶能力定義為:一定溫度下,一定摩爾比的氯丙烯與過(guò)氧化氫(nALC/nHPO)完全互溶時(shí)所需溶劑的最少量,以溶劑與氯丙烯的質(zhì)量比表示,即m溶劑/mALC。常溫下,考察甲醇、丙酮對(duì)氯丙烯和過(guò)氧化氫的兼溶能力,結(jié)果如表1所示。由表1可以看出:不論溶劑是丙酮還是甲醇,隨著nALC/nHPO的增加,溶劑的需要量依次變小,說(shuō)明溶劑的兼溶能力增強(qiáng);丙酮的兼溶能力低于甲醇。此外,升高溫度時(shí)溶劑的兼溶能力提高,溫度從20 ℃升高到40 ℃,丙酮的兼溶能力可以提高約15%,而甲醇的兼溶能力只提高10%。

表1 nALC/nHPO變化對(duì)丙酮和甲醇兼溶能力的影響

丙酮和甲醇的一些基本物理性質(zhì)如表2所示。從表2可以看出,丙酮的沸點(diǎn)、黏度和蒸發(fā)熱都比甲醇低,特別是丙酮的蒸發(fā)熱只有甲醇的82.4%。根據(jù)表1的結(jié)果,丙酮的兼溶能力低于甲醇,用量要比甲醇約增加20%。但由于丙酮的蒸發(fā)熱也只有甲醇的82.4%,因而,同樣條件下,回收丙酮和回收甲醇的能耗基本相當(dāng)。

表2 丙酮和甲醇的基本物理性質(zhì)比較

2.2 丙酮和甲醇溶劑對(duì)氯丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的影響

溶劑丙酮和甲醇對(duì)產(chǎn)物組成的影響如圖1所示。由圖1可以看出:采用丙酮作溶劑時(shí),主要的副產(chǎn)物是環(huán)氧氯丙烷的水解開(kāi)環(huán)產(chǎn)物;而采用甲醇作溶劑時(shí),副產(chǎn)物更多,有環(huán)氧氯丙烷的醇解開(kāi)環(huán)產(chǎn)物,還有其水解開(kāi)環(huán)產(chǎn)物,而且醇解產(chǎn)物的量比水解產(chǎn)物的量多。由此可見(jiàn),采用丙酮作溶劑時(shí),由于丙酮與環(huán)氧氯丙烷不發(fā)生反應(yīng),減少了副產(chǎn)物生成。

圖1 丙酮與甲醇作溶劑時(shí)的產(chǎn)物組成對(duì)比

分別在55 ℃和85 ℃下考察丙酮和甲醇作溶劑時(shí)不同反應(yīng)時(shí)間下的反應(yīng)結(jié)果,如表3所示。從表3可以看出,不論是55 ℃或是85 ℃,采用甲醇作溶劑時(shí),過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)化率均比丙酮作溶劑時(shí)略高,但氯丙烯轉(zhuǎn)化率(XHLC)、過(guò)氧化氫的有效利用率和環(huán)氧氯丙烷的選擇性略低。隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng),以甲醇為溶劑時(shí)過(guò)氧化氫有效利用率和環(huán)氧氯丙烷選擇性與以丙酮為溶劑時(shí)的差別越來(lái)越大,說(shuō)明以甲醇為溶劑時(shí)副反應(yīng)隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)增加得更快。尤其是在85 ℃下,反應(yīng)120 min后,過(guò)氧化氫有效利用率和環(huán)氧氯丙烷的選擇性分別只有24.5%和26.5%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同樣情況下以丙酮為溶劑時(shí)的74.8%和78.8%。

表3 丙酮和甲醇作溶劑時(shí)不同反應(yīng)時(shí)間下試驗(yàn)結(jié)果的比較

2.3 丙酮溶劑中氯丙烯和過(guò)氧化氫環(huán)氧化反應(yīng)的影響因素

2.3.1丙酮用量

常溫下,當(dāng)nALC/nHPO=1.5∶1,過(guò)氧化氫濃度約30%,丙酮的用量不小于氯丙烯質(zhì)量的2.6倍時(shí),能保證各組分相互溶解成單液相。由于單液相條件下增加丙酮用量將稀釋催化劑和過(guò)氧化氫,對(duì)提高反應(yīng)速率不利,因此試驗(yàn)僅考察丙酮用量不足以形成單液相對(duì),即反應(yīng)體系是液-液兩相情況下,丙酮用量變化對(duì)反應(yīng)的影響,并與形成單液相時(shí)的反應(yīng)情況進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如表4所示。由表4可以看出:在相同條件下,減少丙酮的用量,雖然反應(yīng)體系是液-液兩相體系,但反應(yīng)結(jié)果與單液相體系區(qū)別不大;如果完全去除溶劑丙酮,過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率和有效利用率明顯下降。由此可見(jiàn),使用溶劑丙酮與否對(duì)反應(yīng)至關(guān)重要,當(dāng)溶劑達(dá)到一定用量的條件下,增加溶劑用量對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響很小。

表4 丙酮用量對(duì)氯丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的影響

由于溶劑需要回收重復(fù)利用,因此溶劑的用量在可以滿足反應(yīng)要求的條件下應(yīng)該越少越好,可以減少回收溶劑的能耗。但在液-液兩相狀況下,由于兩相的性質(zhì)存在差異,催化劑、溶劑、未反應(yīng)的反應(yīng)物以及產(chǎn)物的在兩相間的分布對(duì)反應(yīng)體系長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)是否會(huì)帶來(lái)一些不利影響,還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)考察。

2.3.2攪拌速率

攪拌速率對(duì)有、無(wú)丙酮溶劑存在的氯丙烯-過(guò)氧化氫液-液兩相體系中過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率的影響如圖2所示。由圖2可以看出,有丙酮的體系,攪拌速率為150 r/min時(shí),過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率在60 min內(nèi)就可以達(dá)到92.3%,到300 r/min時(shí),過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率在反應(yīng)60 min后可以達(dá)到97.1%,再增加攪拌速率,過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率基本不再變化,如增加到1 200 r/min,過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)化率只增加了0.7百分點(diǎn)。可見(jiàn),加入相當(dāng)于氯丙烯質(zhì)量0.8倍的丙酮后,盡管反應(yīng)體系處在液-液兩相狀況下,但攪拌速率為300 r/min時(shí)就可以滿足反應(yīng)的要求。對(duì)于無(wú)丙酮溶劑的反應(yīng)體系,攪拌速率從300 r/min增加到1 200 r/min,過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)化率從42.19%增加到96.8%??梢?jiàn),沒(méi)有溶劑時(shí),提高攪拌速率對(duì)傳質(zhì)有明顯的促進(jìn)作用。

圖2 液-液兩相體系中攪拌速率對(duì)過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率的影響◆—mAC/mALC=0.8; ■—無(wú)溶劑反應(yīng)條件:mALC/mCAT=20,溫度55 ℃,時(shí)間60 min,添加丙酮溶劑反應(yīng)體系的nALC/nHPO=1.5∶1,無(wú)丙酮溶劑反應(yīng)體系的nALC/nHPO=7∶1

2.3.3反應(yīng)溫度

反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響如圖3所示。從圖3可以看出:①在TS-1的催化作用下,反應(yīng)30 min,過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率隨著溫度升高而升高,特別是溫度從40 ℃到55 ℃,僅升高15 ℃,但過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)化率從55.6%增大到91.7%;繼續(xù)升高溫度,過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率略有增加。這說(shuō)明當(dāng)反應(yīng)溫度低于55 ℃時(shí),反應(yīng)溫度對(duì)催化劑TS-1活性影響明顯;溫度超過(guò)55 ℃后,反應(yīng)溫度對(duì)TS-1活性影響較小。②環(huán)氧氯丙烷選擇性隨著溫度升高而下降。反應(yīng)溫度從70 ℃升高到85 ℃,環(huán)氧氯丙烷選擇性下降5.0百分點(diǎn);而溫度從40 ℃升高到70 ℃,環(huán)氧氯丙烷選擇性僅下降4.4百分點(diǎn)??梢?jiàn),溫度越高,副反應(yīng)越嚴(yán)重。③過(guò)氧化氫有效利用率的高低取決于過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧氯丙烷的選擇性。反應(yīng)溫度為40 ℃時(shí),盡管環(huán)氧氯丙烷選擇性為100%,但由于過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率低,過(guò)氧化氫有效利用率也較低;溫度升高到55 ℃,雖然環(huán)氧氯丙烷選擇性有所下降,但由于過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率增加得多,因而過(guò)氧化氫有效利用率也隨之增加,由56.9%增加到90.1%;繼續(xù)升高溫度到70 ℃,過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率與55 ℃時(shí)相比增加了近5百分點(diǎn),但由于環(huán)氧氯丙烷選擇性下降,過(guò)氧化氫有效利用率僅增加1.5百分點(diǎn);繼續(xù)升高溫度到85 ℃,雖然過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率繼續(xù)增加,但由于環(huán)氧氯丙烷的選擇性下降得更多,導(dǎo)致過(guò)氧化氫有效利用率下降,甚至比55 ℃時(shí)的結(jié)果低近3百分點(diǎn)。根據(jù)以上結(jié)果分析可知,反應(yīng)溫度最好控制在55~70 ℃之間。

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)氯丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的影響◆—SECH; ■—XHPO; ▲—EHPO反應(yīng)條件:mAC/mALC=2.6,nALC/nHPO=1.5,攪拌速率900 r/min,反應(yīng)時(shí)間30 min

2.3.4催化劑用量

催化劑用量以TS-1與液體的質(zhì)量比表示。催化劑用量對(duì)反應(yīng)的影響結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出:過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率隨著催化劑用量增加而升高,尤其是催化劑用量在0.65%~1.00%范圍內(nèi)變化,對(duì)過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率的影響顯著,使其從67.1%增加到91.7%;繼續(xù)增加催化劑用量,過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率略有增加。但若在30 min內(nèi),使過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率達(dá)到97%以上,需要將催化劑的用量提高到2%。

圖4 催化劑用量對(duì)氯丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的影響◆—SECH; ■—XHPO; ▲—EHPO反應(yīng)條件:mAC/mALC=2.6,nALC/nHPO=1.5,反應(yīng)溫度55 ℃,攪拌速率900 r/min,反應(yīng)時(shí)間30 min

在不同催化劑用量下,考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率的影響,結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出,雖然催化劑用量不同,但過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率在反應(yīng)開(kāi)始后的60 min內(nèi)均隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)明顯提高,60 min后再延長(zhǎng)時(shí)間,過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)化率均增加不明顯。另外,過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)化效果也與催化劑用量有關(guān),催化劑用量越大,在相同時(shí)間內(nèi)過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率越高。由此可見(jiàn),在確定催化劑用量后,反應(yīng)時(shí)間應(yīng)以不大于60 min為宜。

圖5 催化劑用量和反應(yīng)時(shí)間對(duì)過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率的影響催化劑用量,%:◆—0.65; ●—1.0; ▲—1.6; ■—2.0反應(yīng)條件:mAC/mALC=2.6,nALC/nHPO=1.5,反應(yīng)溫度55 ℃,攪拌速率900 r/min

圖6是不同催化劑用量條件下環(huán)氧氯丙烷選擇性隨著反應(yīng)時(shí)間的變化。由圖6可以看出,在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi),催化劑用量越小,環(huán)氧氯丙烷選擇性越高。這主要是因?yàn)榇呋瘎┯昧可?,過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率相應(yīng)下降,生成的環(huán)氧氯丙烷量相對(duì)少。不論催化劑用量多少,反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)都將造成環(huán)氧氯丙烷的選擇性下降,且催化劑用量越大,這種下降趨勢(shì)越明顯。因此,適當(dāng)增加催化劑的用量,在確保過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率的前提下,盡量縮短反應(yīng)時(shí)間將有利于提高環(huán)氧氯丙烷的選擇性。

圖6 催化劑用量和反應(yīng)時(shí)間對(duì)環(huán)氧氯丙烷選擇性的影響催化劑用量,%:◆—0.65; ●—1.0; ▲—1.6; ■—2.0反應(yīng)條件:mAC/mALC=2.6,nALC/nHPO=1.5,反應(yīng)溫度55 ℃,攪拌速率900 r/min

2.3.5氯丙烯與過(guò)氧化氫配比

氯丙烯與過(guò)氧化氫摩爾比(nALC/nHPO)對(duì)反應(yīng)的影響如表5所示。由表5可以看出:①環(huán)氧氯丙烷的選擇性基本不受nALC/nHPO變化的影響,都保持在95%以上;②當(dāng)過(guò)氧化氫過(guò)量時(shí),氯丙烯的轉(zhuǎn)化率僅為90%左右,使得過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步下降,造成過(guò)氧化氫有效利用率只有80%左右;③當(dāng)氯丙烯過(guò)量時(shí),尤其當(dāng)nALC/nHPO不低于1.5時(shí),過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率不低于97%,過(guò)氧化氫有效利用率大于90%;進(jìn)一步擴(kuò)大氯丙烯的過(guò)量比例,雖然過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率和有效利用率有所增加,但氯丙烯的單程轉(zhuǎn)化率下降,這就意味著將有更多的氯丙烯需要回收利用,勢(shì)必增加能耗。

表5 nALC/nHPO對(duì)氯丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的影響

由于過(guò)氧化氫過(guò)量時(shí)并不能實(shí)現(xiàn)氯丙烯完全轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致過(guò)氧化氫有效利用率下降的同時(shí),還必須對(duì)未轉(zhuǎn)化的氯丙烯回收利用,因此宜選擇氯丙烯過(guò)量的方案,nALC/nHPO宜選擇在1.2~1.5之間。

2.4 氯丙烯與過(guò)氧化氫環(huán)氧化反應(yīng)中的副反應(yīng)

試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),氯丙烯與過(guò)氧化氫的環(huán)氧化反應(yīng)體系中除主產(chǎn)物環(huán)氧氯丙烷外,還有一定量的副產(chǎn)物。反應(yīng)溫度越高、停留時(shí)間越長(zhǎng),副產(chǎn)物就越多。采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)反應(yīng)溫度85 ℃、停留時(shí)間2 h的樣品蒸去氯丙烯和大部分丙酮后進(jìn)行定性分析。結(jié)果表明副產(chǎn)物有3個(gè)來(lái)源:①氯丙烯中雜質(zhì)的氧化產(chǎn)物及其水解產(chǎn)物。3-氯丙烯中含有1-氯丙烯、2-氯丙烯、1,5-己二烯等可以發(fā)生氧化反應(yīng)的雜質(zhì)及不能發(fā)生氧化反應(yīng)的氯代烷烴類雜質(zhì)。1-氯丙烯、2-氯丙烯、1,5-己二烯氧化后分別生成了1-氯丙酮及其衍生物、丙酰氯及其衍生物、己二烯氧化產(chǎn)物的衍生物。②環(huán)氧氯丙烷的水解產(chǎn)物。③丙酮氧化分解生成的乙酸。這些副產(chǎn)物中,環(huán)氧氯丙烷的水解產(chǎn)物是最主要的副產(chǎn)物,它對(duì)環(huán)氧氯丙烷選擇性的影響顯著;氯丙烯中雜質(zhì)的氧化不影響環(huán)氧氯丙烷的選擇性,但影響過(guò)氧化氫的有效利用率;丙酮氧化生成的產(chǎn)物很少,必須濃縮后才能在色譜中檢出。

3 結(jié) 論

(1)丙酮對(duì)氯丙烯和過(guò)氧化氫混合體系具有兼溶作用,與常用的甲醇相比,單位質(zhì)量丙酮的兼溶能力低于甲醇,用量比甲醇約增加20%,但丙酮的蒸發(fā)熱只有甲醇的82.4%,丙酮回收和循環(huán)利用的能耗與甲醇相當(dāng)。丙酮作溶劑時(shí)環(huán)氧化體系主要的副反應(yīng)是環(huán)氧氯丙烷的水解反應(yīng),而甲醇作溶劑時(shí)的副反應(yīng)除環(huán)氧氯丙烷水解開(kāi)環(huán)反應(yīng)外,還有醇解開(kāi)環(huán)反應(yīng),副產(chǎn)物種類和量更多。

(2)在攪拌釜反應(yīng)器中,以丙酮為溶劑,在攪拌速率為300 r/min下反應(yīng)60 min后,過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到97.1%;但不使用溶劑時(shí),反應(yīng)體系為液-液-固三相狀態(tài),對(duì)攪拌強(qiáng)度要求更高,攪拌速率需要增加到1 200 r/min時(shí)過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)化率才可達(dá)到96.8%。溫度低、時(shí)間短時(shí)反應(yīng)不徹底,而溫度高、時(shí)間長(zhǎng)時(shí)則導(dǎo)致產(chǎn)物環(huán)氧氯丙烷發(fā)生更多的副反應(yīng),因此反應(yīng)溫度宜選擇55~70 ℃,反應(yīng)時(shí)間約60 min。

(3)nALC/nHPO小于1時(shí),氯丙烯的轉(zhuǎn)化率最高為90%;當(dāng)nALC/nHPO大于1時(shí),優(yōu)化條件下可以獲得大于97%的過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化率和95%以上的環(huán)氧氯丙烷選擇性,反應(yīng)進(jìn)料配比宜選擇氯丙烯過(guò)量方案,nALC/nHPO控制在1.2~1.5之間。

致謝:感謝研究生張曉寧對(duì)本課題試驗(yàn)的貢獻(xiàn)。

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