本發明涉及一種環氧丙烷的合成方法，具體涉及一種使利用微通道反應器制備環氧丙烷的方法。
背景技術：
環氧丙烷(PO)是丙烯的重要衍生物之一，是一種重要的有機化工原料。由于環氧化物含有三元環醚結構，具有較大的表面張力，因此具有很高的反應活性。其最大的用途是作為主要原料生產聚醚多元醇、丙二醇和各類非離子表面活性劑，目前PO已經在化工、醫藥、食品、紡織等各大行業得到廣泛應用。傳統的生產PO的方法有氯醇法和共氧化法。氯醇法主要原料是丙烯、氯氣、生石灰和水，首先通過氯氣、水與丙烯發生氯醇化反應，生成中間體氯丙醇，再用石灰水與其發生皂化反應制得PO。用該方法生產PO需要大量的氯氣，對設備腐蝕環境且處理難度大，對“三廢”排放量大，且不易處理，成為制約PO生產能力提高的首要因素。共氧化法的特點是異丁烷和氧氣經液相反應得到叔丁基過氧化氫(TBHP)和叔丁醇(TBA)，反應時丙烯鼓泡進入溶有鉬系催化劑的TBHP和TBA的混合物中反應得目標產物PO。共氧化法克服了氯醇法的污染和腐蝕等缺點，但工藝復雜、流程長、對設備要求高，因此投資費用高，且需要平衡大量的聯產物，在一定程度上影響了環氧丙烷的生產。
日本住友公司以過氧化氫異丙苯為氧化劑，鈦硅分子篩為催化劑開發出過氧化氫異丙苯氧化丙烯制PO法(以下簡稱CHP法)，該工藝無聯產物，設備投入低，污染小。目前，CHP法為提高過氧化氫異丙苯的轉化率，減少副反應的發生，需通入遠遠過量的丙烯參與反應，丙烯利用率較低。另外該工藝采用的催化劑為介孔結構鈦硅分子篩，原料在孔道中擴散并進行反應，在生產過程中容易導致催化劑失活，需經常對催化劑進行再生處理，大大增加了生產成本。
技術實現要素：
本發明要解決的問題在于，現有制環氧丙烷的技術中，原料丙烯的利用率低，副產物多，催化劑易失活等，難以滿足現今PO行業的發展需求。
本發明旨針對現有工藝的不足，提供一種利用微通道反應器制備環氧丙烷的方法，利用微通道反應器制備環氧丙烷的方法，其特征在于具體包括以下步驟：
a)將過氧化氫異丙苯物料與催化劑在常溫下攪拌均勻，催化劑均勻分散在過氧化氫異丙苯物料中，得混合液；
b)將上述混合液和丙烯物料輸入微通道反應器中，物料連續進入微通道反應器，混合并發生反應，反應后的粗產物從反應器出口連續流出；
c)上述粗產物經分離純化后得到環氧丙烷產品、異丙基苯和催化劑，催化劑與異丙基苯回收重復使用；
上述步驟b)中，微通道反應器內溫度為40～110℃，壓力為0.1～2.5MPa，物料停留時間為10s～180s。
上述環氧反應溫度過低反應難以進行，溫度過高容易導致過氧化氫異丙苯分解。采用微通道反應器進行該反應，強化傳熱傳質效果，持液量非常低，換熱好，控溫精準，在相對較低溫度與較低壓強的條件下能夠快速完成反應，大大提高了工作效率，節省成本。
上述技術方案中，過氧化氫異丙苯物料中過氧化氫異丙苯的質量濃度為10％～90％，所述過氧化氫異丙苯物料所用溶劑為烷烴、芳烴、醇中的一種或一種及以上任意比例的混合物，所述的烷烴選自C6～C12直鏈或支鏈烷烴，所述的芳烴選自甲苯、乙苯或異丙苯，所述的醇選自甲醇、乙醇或異丙醇。當過氧化氫異丙苯的濃度過低時，氧化效率低下，經濟性差；濃度過高，則反應熱效應明顯，反應熱消除困難，而且過高的濃度導致產物中芐醇及其它副產物的含量過高，對環氧化催化劑的性能不利，容易導致催化劑失活。所述過氧化氫異丙苯物料所用溶劑可用于該環氧化反應在液相條件下的溶劑，所采用的溶劑對反應物和產物為惰性。
上述溶劑中，優先選擇異丙苯，這樣可以避免引入額外的物質，增加分離能耗。
進一步地，上述步驟b)中所述的丙烯物料中丙烯含量為80vol％～100vol％，丙烷含量為0～20vol％。
進一步地，上述步驟a)混合液中過氧化氫異丙苯與催化劑的質量比為1:0.001～1:0.06。該反應迅速有效，不易導致催化劑失活，所得催化劑可重復利用，對催化劑的加入量減少，節約了生產成本。
為了更好的促進過氧化氫異丙苯的充分反應，提高過氧化氫異丙苯的轉化率，過氧化氫異丙苯與丙烯的摩爾比為1:1～1:6。
進一步地，所述的催化劑為含鈦催化劑，選自鈦硅分子篩或二氧化鈦中的至少一種。所述鈦硅分子篩的通式為：(TiO2)x(SiO2)1-x，x為0.02～0.20。催化劑的平均粒徑為0.05～50μm。采用含鈦催化劑催化劑丙烯環氧化，增加丙烯利用率，減少副反應發生，提高過氧化氫異丙苯的轉化率和環氧丙烷的選擇性。
進一步地，所述的微通道反應器的微通道內徑為0.10～1.5mm，微通道長度為1.5～20m。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
(1)本發明技術能夠大幅提高原料混合效率，減少副反應的發生，醛含量較低，提純之前的產物中醛含量≤50ppm；同時提高了過氧化氫異丙苯轉化率和環氧丙烷選擇性，過氧化氫異丙苯轉化率≥99.1％，環氧丙烷的選擇性≥98.0％。
(2)本發明能有效提高丙烯利用率，降低丙烯的進料量，過氧化氫異丙苯與丙烯的摩爾比為1:1～1:6，減輕了設備的分離丙烯的運行負擔。降低了反應壓力，提升了反應過程的安全性。
(3)本發明采用催化劑為含鈦催化劑，多種形態的含鈦催化劑都可以使用，催化劑易得。
具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例對本發明進行進一步的闡明。
實施例所采用的微通道反應器的通道內徑為1.0mm，長度為3m。
實施例1
在帶攪拌的密閉容器中加入過氧化氫異丙苯物料(過氧化氫異丙苯質量濃度為50％，溶劑為異丙苯)、微孔鈦硅分子篩催化劑(催化劑分子式(TiO2)0.1(SiO2)0.9)，過氧化氫異丙苯與催化劑質量比為1：0.002，開啟攪拌，常溫下高速攪拌，使催化劑均勻分散在過氧化氫異丙苯物料中，得混合液；將混合液與丙烯(丙烯含量為80vol％)物料連續通入微通道反應器，其中過氧化氫異丙苯與丙烯的進料摩爾比為1:5.9，物料在反應器通道內進行環氧化反應生成環氧丙烷和二甲基芐醇，反應溫度為60℃，壓力為2.1MPa，停留時間20s，得反應產物，反應產物中醛含量25ppm。反應產物先分離得到催化劑，含環氧丙烷的氣相反應產物經分離器分離后，進一步純化得到環氧丙烷產品、液相產物和催化劑。經測定，過氧化氫異丙苯的轉化率為99.2％，環氧丙烷的選擇性為99.3％。
實施例2
在帶攪拌的密閉容器中加入過氧化氫異丙苯物料(過氧化氫異丙苯質量濃度為50％，溶劑為異丙苯)、微孔鈦硅分子篩催化劑(催化劑分子式(TiO2)0.05(SiO2)0.95)，過氧化氫異丙苯與催化劑質量比為1：0.01，開啟攪拌，常溫下高速攪拌，使催化劑均勻分散在過氧化氫異丙苯物料中，得混合液；將混合液與丙烯(丙烯含量為90vol％)物料連續通入微通道反應器，其中過氧化氫異丙苯與丙烯的進料摩爾比為1:5.3，物料在反應器通道內進行環氧化反應生成環氧丙烷和二甲基芐醇，通道內溫度為75℃，壓力為1.1MPa，停留時間30s，得反應產物，反應產物中醛含量42ppm。含環氧丙烷的氣相反應產物經分離純化后得到環氧丙烷產品。經測定，過氧化氫異丙苯的轉化率為99.6％，環氧丙烷的選擇性為98.5％。
實施例3
在帶攪拌的密閉容器中加入過氧化氫異丙苯物料(過氧化氫異丙苯質量濃度為50％，溶劑為異丙苯)、介孔鈦硅分子篩催化劑(催化劑分子式(TiO2)0.1(SiO2)0.9)，過氧化氫異丙苯與催化劑質量比為1：0.005，開啟攪拌，常溫下高速攪拌，使催化劑均勻分散在過氧化氫異丙苯物料中，得混合液；將混合液與丙烯物料(丙烯含量為90vol％)連續通入微通道反應器，其中過氧化氫異丙苯與丙烯的進料摩爾比為1:1.5，物料在反應器通道內進行環氧化反應生成環氧丙烷和二甲基芐醇，通道內溫度為80℃，壓力為0.9MPa，停留時間40s，得反應產物，反應產物中醛含量38ppm。含環氧丙烷的氣相反應產物經氣液分離器分離后，進一步純化得到環氧丙烷。經測定，過氧化氫異丙苯的轉化率為99.6％，環氧丙烷的選擇性為98.0％。
實施例4
在帶攪拌的密閉容器中加入過氧化氫異丙苯物料(過氧化氫異丙苯質量濃度為50％，溶劑為異丙苯)、大孔鈦硅分子篩催化劑(催化劑分子式(TiO2)0.1(SiO2)0.9)，過氧化氫異丙苯與催化劑質量比為1：0.015，開啟攪拌，常溫下高速攪拌，使催化劑均勻分散在過氧化氫異丙苯物料中，得混合液；將混合液與丙烯物料(丙烯含量為90vol％)連續通入微通道反應器，其中過氧化氫異丙苯與丙烯的進料摩爾比為1:5.5，物料在反應器通道內進行環氧化反應生成環氧丙烷和二甲基芐醇，通道內溫度為70℃，壓力為1.3MPa，停留時間40s，得反應產物，反應產物中醛含量33ppm。含環氧丙烷的氣相反應產物經氣液分離器分離后，進一步純化得到環氧丙烷。經測定，過氧化氫異丙苯的轉化率為99.3％，環氧丙烷的選擇性為98.6％。
實施例5
在帶攪拌的密閉容器中加入過氧化氫異丙苯物料(過氧化氫異丙苯質量濃度為50％，溶劑為異丙苯)、催化劑TiO2，過氧化氫異丙苯與催化劑質量比為1﹕0.025，開啟攪拌，常溫下高速攪拌，使催化劑均勻分散在過氧化氫異丙苯物料中，得混合液；將混合液與丙烯物料(丙烯含量為90vol％)連續通入微通道反應器，其中過氧化氫異丙苯與丙烯的進料摩爾比為1:3.2，物料在反應器通道內進行環氧化反應生成環氧丙烷和二甲基芐醇，通道內溫度為65℃，壓力為1.6MPa，停留時間28s，得反應產物，反應產物中醛含量39ppm。含環氧丙烷的氣相反應產物經氣液分離器分離后，進一步純化得到環氧丙烷。經測定，過氧化氫異丙苯的轉化率為99.0％，環氧丙烷的選擇性為98.9％。
上述實施例僅僅是較佳的實施例，并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。凡依本發明申請專利范圍的內容所作的等效變化與修飾，都應作為本發明的技術范疇。