背景技术

环氧丙烷(PO)是多种化学品和产品的必要结构单元，全球产量每年超过700万吨。由于空气或氧气氧化性太强，用空气或氧气对丙烯直接氧化生成PO往往收率低。因此，通常PO在过氧化物等化学介质的帮助下生产。

一种已知的方法包括将有机氢过氧化物和丙烯与多相环氧化催化剂接触并回收包含PO和醇的产物物流。PO/SM工艺为过氧化氢乙苯(EBHP)和丙烯发生环氧化反应生成环氧丙烷，同时副产1-苯基乙醇，1-苯基乙醇可通过脱水转化为苯乙烯，苯乙烯作为副产，一般每生产1吨环氧丙烷，同时副产2～3吨苯乙烯。

另一种用于生产PO的已知方法是联产PO和甲基叔丁基醚(MTBE)，简称PO/MTBE。该方法包括与上述苯乙烯/PO生产方法类似的反应步骤。在环氧化步骤中，叔丁基过氧化氢与丙烯反应而形成PO和叔丁醇，叔丁醇随后醚化成MTBE，但由于MTBE在部分国家和地区已经禁售，该路线MTBE出路问题很难解决。

又一种已知方法包括在异丙苯的参与下生产PO。在该方法中，异丙苯与氧或空气反应生成过氧化氢异丙苯(CHP)。由此获得的氢过氧化异丙苯在环氧化催化剂存在下与丙烯反应以产生PO和α,α-二甲基苄醇(DMBA)。后者可借助于多相催化剂和氢气转化为异丙苯，异丙苯循环利用。

接着最近的发展，还已知在作为介质的过氧化氢参与下从丙烯产生PO，称为HPPO工艺。

不管所使用的特定环氧化方法，PO产物通常需要纯化以除去副产物和杂质。实际上，对于大多数应用，重要的是将PO中的杂质降低到非常低的水平。

环氧化方法的一些副产物可通过蒸馏容易地分离。但是，环氧化方法还倾向于形成更难以分离的副产物和杂质。将使用有机氢过氧化物的环氧化作为实例，有机氢过氧化物主要还原成倾向易于分离的相应的醇。但是，还产生少量的其它含氧化合物如甲醇、丙酮、乙醛、丙醛等，以及烃类，其难以分离并通常作为杂质保留在PO产物中(即使在常规蒸馏之后)。与PO相关的烃杂质据信是每分子具有4-7个碳原子的丙烯衍生物、尤其是每分子具有6个碳原子的衍生物。该C₆化合物主要包括甲基戊烯类和甲基戊烷类。其它环氧化方法还导致相似地难以分离的具有相同或相似结构的杂质的形成。

PO中典型杂质的分离往往需要多个蒸馏步骤。而且，通过蒸馏最终纯化(或精制)至高纯度水平通常需要非常大尺寸的塔，特别是在与PO相比杂质的相对挥发性较低的情况下。

已知使用萃取蒸馏技术来帮助分离具有低的相对挥发性的杂质。例如，USA3909366描述了通过萃取蒸馏在具有6～12个碳原子的芳族烃，例如乙苯存在下纯化环氧丙烷。还建议了各种其它萃取蒸馏溶剂，包括例如环状链烷烃(参见USA3464897)、低级二醇(参见USA3578568)、水(参见USA4140588)、叔丁醇(参见USA5006206)和庚烷。但是，采用这样的方法，分离塔塔径仍然很大。

USA5772854涉及在环氧丙烷的纯化中使用所谓的“酸对”再沸器，即串联连接的再沸器。具体地，USA5772854提供了用于在氧化亚烷基二醇萃取蒸馏剂存在下，在一定蒸馏条件下在萃取蒸馏塔中纯化具有水、甲醇和丙酮污染的环氧丙烷原料的方法，所述蒸馏条件选择为促进蒸馏塔中丙酮缓冲的形成和维持，其中含有基本上所有的氧化亚烷基二醇、水和丙酮的较高沸点(重质)馏分连续地从蒸馏塔抽取，且所述较高沸点(重质)馏分在第一再沸器中部分地蒸发；剩余的液体在第二再沸器中部分地蒸发且蒸气再循环到萃取蒸馏塔。GBA1549743涉及用于控制输入到蒸馏塔的再沸器区段中的热量的方法，以提高获得期望的终产物的分离效率。在GBA1549743中，“再沸器区段”在第1页、第62-64行处定义为最低塔板之下的塔的部分。因此，将理解GBA1549743中所描述的所谓“再沸器区段”是蒸馏塔的底部区室。GBA1549743的方法包括从蒸馏塔的部分分隔的再沸器区段抽取液体底部流，将液体底部流物质的第一部分引入到第一再沸器，将在所述第一再沸器中产生的混合相底部流物质引入到再沸器区段的基本上没有液体的区域，将液体底部流物质的第二部分引入到第二再沸器，将在所述第二再沸器中产生的混合相底部流物质引入到再沸器区段的与所述第一再沸器中产生的混合相底部流物质相同的基本上没有液体的区域。因此，在GBA1549743的方法中，将理解液体底部流物质从蒸馏塔中最低塔板之下的区段抽取并且来自第一和第二再沸器的混合相底部流也被返回至蒸馏塔中的相同位置，即蒸馏塔中最低塔板之下。这清楚地显示在GBA1549743中的图中，其中液体底部流物质从所谓的再沸器区段通过出口25抽取，且来自第一和第二再沸器的混合相底部流通过也在再沸器区段中的入口30和34返回。图中的最低塔板是11。通过蒸馏的PO纯化以及整体的PO生产是非常耗能的，特别是考虑到需要大尺寸的塔。发明的目的是提供还允许节能的用于从PO分离杂质的方法和系统。

环氧丙烷产品对水、醛、同分异构体有严格要求，水会影响聚合物的羟值和发泡性能，醛会导致产品发出异味，影响人们身体健康，同分异构体是聚合长链的封端剂，因此，国标和企业标准中对产品纯度都有严格要求。

国标中环氧丙烷优等品质量纯度要求为：环氧丙烷≥99.95％，水≤0.02％，乙醛+丙醛≤0.005％，酸≤0.003％。

企业标准中环氧丙烷优等品质量纯度要求为：环氧丙烷≥99.99％，水≤0.003％，乙醛+丙醛≤0.001％，酸≤0.001％。

反应生成的粗环氧丙烷中通常含有水、甲醛、乙醛、丙醛、甲醇、丙酮、甲酸甲酯等杂质，因为这些杂质与环氧丙烷形成共沸物或相对挥发度接近于1，普通精馏难以达到环氧丙烷产品标准。为了得到符合聚合要求的高纯度环氧丙烷，必须将环氧丙烷中含有的杂质分离除去。现在工业装置采用的方法大多是先采用普通精馏脱除C₃～C₄烃类、甲醛、乙醛、甲酸甲酯等轻组分，再采用普通精馏脱除水、丙醛、甲醇、丙酮、丙二醇等重组分，再采用萃取精馏方法将残余的醛类、水、甲酸甲酯等含氧化合物杂质萃取出来，用水洗的方法脱除，萃取精馏一般采用C₇～C₂₀直链和支链烃类和(或)二醇类作为萃取剂。从经济性考虑，环氧丙烷的纯化过程采用C₈直链和支链烷烃的混合物作为萃取剂，萃取剂的加入使乙醛、水、甲醇、甲酸甲酯对环氧丙烷的相对挥发度变大，乙醛、水、甲醇、甲酸甲酯从塔顶移出，萃取剂回收利用。

在此分离过程中，不可避免发生化学反应，最常见的环氧丙烷水解反应生成1,2-丙二醇，环氧丙烷和甲醇反应生成丙二醇单甲醚，新生成的这些杂质性质稳定，且都是重组分，可以脱重分离或在萃取精馏过程中脱除，通过控制，可以保证环氧丙烷产品质量；CN103562192B报道，上述方法存在以下技术风险，甲醛、乙醛、丙醛可以和甲醇发生羟醛缩合反应(醛的羰基被醇的羟基加成，原有的羰基碳上连接有一个醇羟基和一个醚键)生成半缩醛和/或缩醛，反应产物比反应物重，降低了分离难度；但半缩醛都是不稳定的，要么继续生成缩醛，要么分解重新回到醛和醇。也就是说，在脱轻步骤中，在不发生化学反应的情况下，甲醛、乙醛理论上可以绝大部分作为轻组分脱除，但部分和甲醇等醇类反应生成半缩醛和缩醛，随着环氧丙烷和重组分进入脱重步骤，在脱重步骤中，由于温度升高等原因，半缩醛发生分解，分解重新回到醛和醇，醛又进入环氧丙烷中，降低环氧丙烷产品质量。

USA3350417A，针对氯醇法生产环氧丙烷工艺，来自塔28的包含环氧丙烷，乙醛和甲酸甲酯的塔底物通过管线31进料到醇醛缩合-皂化器36中。一个500ml搅拌釜反应器中装有3N氢氧化钠水溶液，其中乙醛被醛化，甲酸甲酯同时被皂化。该反应器在约50℃和5大气压下，反应器停留时间约25分钟下操作。通常，反应器36可在0～200℃，优选25～75℃的温度和足以保持液相，优选1～10大气压的压力下操作。是利用两个或多个醛醇缩合皂化剂同时进行乙醛的醛醇缩合和甲酸甲酯的皂化。甲酸甲酯和氢氧化钠溶液发生皂化反应生成甲酸钠盐和甲醇，甲醇和乙醛发生羟醛缩合反应。USA3350417A弊端如下：⑴环氧丙烷易水解，特别是在碱液存在和搅拌的条件下，环氧丙烷水解生成丙二醇，导致环氧丙烷收率下降；⑵甲酸钠盐等含盐废水处理困难。

CN110003136A公开了一种环氧丙烷脱除杂质的方法，所述方法包括通过粗分离塔、装有催化剂的反应器，将醛酮杂质转化为相应的缩醛、缩酮。反应器反应温度为20～60℃，反应压力为0.2～2.0Mpa，通过固定床的体积空速为0.1-10h^-1，反应包括加入醇类的助剂，醇类的助剂与醛酮杂质的重量比为(3-20)：1。然后物料进入PO精馏塔进行精制，塔顶得到PO产品，塔底得到含有缩酮、缩醛的混合液。另外，该专利文献进一步描述来自PO粗分离塔的进料醛酮杂质总含量110ppm，通过该方法得到出料醛酮杂质含量5ppm及以下。但该发明涉及复杂的高效助剂回收及缩醛缩酮处理步骤，步骤如下：塔底得到含有缩酮、缩醛的混合液；将塔底排出的混合液加入酸性溶液调pH值，在一定的温度下水解反应一段时间，进入助剂萃取塔，使用萃取剂回收高效助剂，蒸馏萃取油层，分离得到高效助剂返回到步骤(1)中循环使用，回收的萃取剂返回到助剂萃取塔，经济性差。

因此，外加入大量的含羟基类物质，需要对未反应的含羟基类物质进行回收，将导致操作费用和设备投资大幅度增加。

因此，以上方法在分离过程中，由于不可避免的化学反应，醛的脱除存在困难。