环氧丙烷是一种重要的有机中间体,是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物。目前,全球环氧丙烷正以5%年均市场需求率不断增长,具有广阔的市场前景。环氧丙烷的工业生产方法主要有氯醇法和共氧化法两种。传统的氯醇法生产工艺存在废水产生量大,设备腐蚀严重,环境不友好等缺点;共氧化法虽然流程较长、工艺复杂,生产中对设备和原料要求较严、投资费用较高等缺点,但是由于其产物收率高,后续处理容易,污染少,联产产品收益高等特点,经济效益明显。由于以Arco工艺为代表的共氧技术专利属于国外,国内大部分企业因面临技术壁垒和安全性等问题,仍采用传统氯醇法工艺。因此,开发环境友好的丙烯共氧制备环氧丙烷工艺,具有重要的应用价值。本文以叔丁基过氧化氢为氧源,六羰基钼为催化剂催化丙烯环氧化合成环氧丙烷,首先制备六羰基钼催化剂,并用FT-IR、ICP-AES等手段对其进行了表征,同时对六羰基钼和其他钼系均相催化剂进行了评价,结果表明六羰基钼在该体系中的催化反应效果为最佳。采用高效液相色谱法测定产物中叔丁基过氧化氢的含量,在优化的色谱条件下,丙烯环氧化体系中的各组分在4min内可完全出峰,并得到良好的分离。结果表明,叔丁基过氧化氢具有良好的线性关系,线性相关系数为0.9998,回收率为99.42%～101.17%,重现性相对标准偏差为0.36%～0.52%,重复性相对标准偏差为0.79%,受酸碱性影响小。该方法精密度和准确度都较高,且分析速度快,简便,经济,是较为理想的检测分析方法。共氧化反应选取六羰基钼为催化剂,采用单因素实验,考察了催化剂浓度,反应温度,丙烯与叔丁基过氧化氢的摩尔比(烯过比),反应时间等因素对环氧化反应的影响,考察了钴盐助剂对反应的影响,并在脱水方面对工艺的优化进行了探讨。结果表明,将原料经无水硫酸镁进行脱水后,在钼质量分数为1.7×10-4,反应温度120℃,烯过比6.5:1,反应时间1h时,反应取得很好的效果,TBHP的转化率为82.82%,环氧丙烷选择性(相对于TBHP)为91.87%。为探讨这一共氧化反应的催化机理,本文采用气相色谱-质谱联用技术对反应产物进行了分析,并对反应途径进行推断。结果表明在丙烯环氧化体系中,副产物包括丙二醇和叔丁基异丙基醚等。前者由产物环氧丙烷与体系中的水发生水解反应生成;而后者由主产物环氧丙烷和联产物叔丁醇在高温下反应生成。