HPPO法制环氧丙烷的工艺流程与设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

环氧丙烷（po），又名氧化丙烯、甲基环氧乙烷，是非常重要的有机化合物原料，是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。环氧丙烷为无色醚味液体，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。环氧丙烷与水部分混溶，与乙醇、乙醚混溶。环氧丙烷与戊烷、戊烯、环戊烷、环戊烯、二氯甲烷形成二元共沸混合物。环氧丙烷有毒，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。环氧丙烷主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇和各类非离子表面活性剂等，是重要的基础化工原料。其工业生产方法主要有氯醇化法、共氧法、异丙苯氧化法(chp 法)和过氧化氢直接氧化法(hppo 法)等，其中 hppo 法因环保无污染而成为研究开发的重点。

近年来，世界环氧丙烷的生产能力稳步增加。新增生产能力主要来自亚洲地区的中国，而北美和西欧地区由于市场成熟及当地丙烯资源的限制，基本没有新建生产装置。世界环氧丙烷产业集中度很高，陶氏化学和莱昂德尔公司是世界上最主要的环氧丙烷生产商，其控制了世界环氧丙烷的大部分市场，陶氏化学是目前世界上最大的环氧丙烷生产厂家。

中国是世界上最大的环氧丙烷生产国家。2017年中国环氧丙烷有效产能达到320万吨/年，产量年达到258万吨，同比增长2%。2018年全年无po新增产能，产量达到256万吨，与2017年基本持平。但与此同时相关弊端也随之暴露，国内环氧丙烷供需正处于弱平衡状态。直到2022年，聚醚、丙二醇/碳酸二甲酯和二乙醇单异丙醇胺等下游需求呈现不同程度持续上涨趋势，给环氧丙烷需求持续稳定增长打下坚实的基础，但计划新增环氧丙烷的产能高达387万吨。产能扩张速度远超需求增长速度，产能过剩严重将日益显现，市场竞争激烈、利润大幅缩水是大概率事件，企业新投资环氧丙烷项目时需要谨慎考虑。在环保形势高压常态化、高度政治化大环境下，hppo法工艺将是未来环氧丙烷生产工艺的主要发展方向【1】。

2. 研究的基本内容与方案

（1）问题提出

hppo 法是由过氧化氢（双氧水，h2o2）催化丙烯制环氧丙烷的新工艺。基本生产原理是在相对比较温和的条件下， 丙烯和双氧水在甲醇/水混合液中，使用特殊的钛硅催化剂(ts-1)在固定床反应器中发生直接氧化反应制备环氧丙烷。 该工艺克服了氯醇法设备腐蚀严重，废液、废渣多的缺点，工艺流程简单，产品收率高，生产过程中只生成环氧丙烷和水，没有联产品，“三废”排放少，原料和辅助助剂可以循环使用， 基础建设费用低，原材料和能源消耗低，使得投资和生产成本大大降低，属于环境友好的清洁生产系统，是环氧丙烷工业化生产的发展方向【2】。但是，目前已经成熟的hppo法制备环氧丙烷的工艺流程也许并不是最优化的方案，其中还存在许多可以改进的方面。

反应可分为po反应、po分离、甲醇水分离、丙烯循环、废水处理等几个反应单元，每个单元都有可以进行优化和改进的地方。例如，在同样的反应环境下，改变单位时间的原料进料量和原料摩尔比，可以提高反应产物的产率；丙烯循环单元可以采用更加节能的设备进行。对以上方面进行优化设计可以达到提高产率且更加节能环保的目的。

3. 研究计划与安排

第1周：查阅相关文献和资料，完成英文翻译。

第2周：查询相关资料，确定实验思路和技术方案，准备毕业设计。

第3周：整合各项文献、资料，完成开题报告。

4. 参考文献（12篇以上）

【1】 尹胜华. 中国环氧丙烷市场分析及前景展望. 广东化工. 2019-09-15期.

【2】 晓铭. 过氧化氢氧化法制备环氧丙烷.乙醛醋酸化工. 2016-10-05期.

【3】 汤广斌,刘灏,郑强,等. 双氧水直接氧化丙烯丙烷混合气连续生产环氧丙烷的工艺:104130216b[p]. 2016 – 02 – 03.