湖北大學：環氧丙烷固定床氣相異構制烯丙醇

技術背景

環氧丙烷，是丙烯下游重要的衍生物，其包括中國在內的全球產能約1000萬噸，已經超過丙烯腈成為僅次于聚丙烯的第二大丙烯衍生物。作為重要的基本有機化工原料，環氧丙烷的最大用途是生產聚醚多元醇，作為聚氨酯原料；其次是用于生產用途廣泛的丙二醇、丙二醇醚、異丙醇胺、烯丙醇、1,4-丁二醇等。

烯丙醇作為環氧丙烷重要的下游衍生物，可以通過環氧丙烷的催化異構化來制備。烯丙醇工業用途巨大，是多種中藥工業產品的起始原料，然而到2015年止，國內烯丙醇產量僅4000-5000噸，目前年需求量30000-50000噸，年需求量缺口巨大，嚴重依賴進口，導致產品價格在16200-23000元/噸之間高居不下。隨著烯丙醇下游高品質、高附加值產品的開發，烯丙醇的市場需求量將會日益增加，尤其是作為醫藥和香料的中間體、領苯二甲酸二烯丙酯樹脂、1,4-丁二醇、新型高品質光學材料單體CR-39、烯丙醇的硅烷衍生物以及與苯乙烯的共聚物等工業生產的原材料。

技術成果

本團隊經過三年的研發與攻關，成功開發了具有自主知識產權的環氧丙烷固定床氣相異構制烯丙醇的技術，包括新穎的反應工藝和催化劑制備方法。該技術已成功地在自主設計的中試裝置上常壓運行，獲得了較好的產品性能指標及工藝數據。催化劑在線的壽命超過了2800小時，期間催化劑僅經過5次再生處理。項目經過科技查新，表明總體性能指標達到國際先進水平，具有大規模工業化潛力。

技術關鍵指標

（1）采用固定床連續反應工藝；

（2）環氧丙烷轉化率50-60%；

（3）烯丙醇選擇性大于92%；

（4）正丙醇選擇性不超過1%；

（5）催化劑擠條成型，其中磷酸鋰的含量小于60%；

（6）反應溫度不超過350℃；

（7）催化劑單程使用時間300-1000小時；

（8）催化劑在線總壽命大于2800小時；

（9）催化劑的再生；不使用任何有機溶劑；

（10）催化劑平均時空效率不低于1.0kg/(kg催化劑 h)或催化劑平均時空效率不低于0.5kg/(L 催化劑 h)

技術創新

（1）發明了制備催化劑的專有技術，通過調控催化劑組成、成型方式、焙燒方式、孔結構和孔分布，達到了提高催化劑活性、選擇性及在線穩定性的效果，使所制備的催化劑比原來制法在保持相似進料質量空速和催化活性的條件下顯著延長了在線使用壽命；

（2）發明了新穎的固定床連續氣相異構化工藝，采用低密度催化劑填充方式，在較高的溫度預熱泵入預熱器的原料，反應過程中通入適當流量的氮氣移走反應中放出的熱量，控制環氧丙烷的轉化率在50-60%，使未轉化的環氧丙烷作為溶劑對催化劑表面形成的高沸點物種進行在線洗脫，反應床出口的熱流氣體被快速冷卻至0-5℃，形成冷端，對反應創內部產生抽力，有利于催化劑表面吸附或生成的物種脫附，這些方式起到了有效抑制催化劑孔道結碳生成的目的，延

長了催化劑的在線壽命；

（3）采用了全新的催化劑再生工藝，完全不使用有機溶劑對催化劑進行繁瑣的再生活化處理，只需要精確調控合適的溫度處理一段時間即可活化催化劑，顯著簡化了操作工藝，利于大規模的工業化生產；

（4） 采取萃取精餾耦合分離技術，并通過篩選優化的工藝條件進行精確調控，可使烯丙醇的純度達到99%，正丙醇的脫除率≥90%，獲得了高品質的烯丙醇產品。

推廣應用情況

截止2016 年10 月底，作為合作方的武漢椿嶺科技有限公司（專門從事化學中間體、烯丙醇下游產品研發生產、催化劑和化工技術研發的公司），已經建立并成功運行了日產30 公斤粗產品的小型工業化裝置，采用湖北大學化學化工學院提供的催化劑和操作工藝，順利完成了1000 小時的在線運行試驗，取得了和中試實驗相近的結果，經過分離后獲得了純度超過99%的高品質烯丙醇產品。

反應器出口產品的色譜分析結果（1000 小時平均）如下：

轉化率(%) 丙醛        丙酮         丙烯醛      二丙醚     異丙醇        正丙醇        烯丙醇

60.38         3.42         1.23          0.12           0.11         0.08            0.66            94.37

合作方式

技術轉移，合作開發