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超临界流体具有优良的溶解和传质能力，广泛的应用于超临界萃取及超临界反应中。多年来，超临界流体(SCFs)作为一种优异的反应介质广泛地应用于各种催化反应中。超临界流体具有似气似液的独特物性，在超临界条件下进行化学反应，有可能在控制反应速率、提高转化率和目的产物选择性、延缓催化剂失活等方面取得较好的效果。在本论文中，首次将超临界流体技术引入到TS-1/H2O2催化氧化丙烯合成环氧丙烷(PO)的催化反应中来。
环氧丙烷(PO)是一种重要的化工原料，传统PO生产方法能耗高，污染大，以钛硅分子筛(TS-1)为催化剂，以较廉价而安全的H2O2水溶液为氧化剂的催化反应具有条件温和、反应迅速、选择性高及过程无污染等优点，受到研究者们的重视。但目前该新方法仍有不足，一方面传统的反应介质容易与PO发生副反应，导致催化剂易失活。另一方面TS-1颗粒细小(平均粒径不到0.5μm)，形成乳状悬浮液，与产物很难分离。人品粒TS-1能降低分离回收的难度，而且人人降低了TS-1的生产成本，然而大品粒的TS-1由于受到传统反应介质扩散性能的限制，其催化性能不佳。本课题的目的就是研究超临界条件CO2的引入对于丙烯环氧化反应的影响，利用其优异的扩散和传质性能减少副反应，延长催化剂寿命，并且使人品粒的TS-1在丙烯环氧化反应中仍具有较好的催化性能。
本课题首先研究了传统甲醇介质中反应温度，丙烯压力，催化剂用量以及反应时间对丙烯环氧化反应的影响，确定了最佳操作条件。为进一步研究和比较超临界CO2条件下的丙烯环氧化提供了依据和参考。
其次，在超临界CO2介质中，以H2O2为氧化剂，以TS-1为催化剂催化丙烯进行环氧化反应。系统地研究了反应温度、CO2压力、丙烯压力和共溶剂(甲醇)含量以及反应时间对H2O2转化率及PO选择性和收率的影响，确定了最佳操作条件为：反应温度为30℃＜t＜40℃范围内，CO2压力为7.2-7.7MPa范围内，丙烯压力为0.65MPa，甲醇摩尔分数为5％，反应时间为45min。并与传统溶剂中的环氧化反应进行对比，揭示了超临界CO2在该反应体系中作为反应介质的特殊性与优越性。从实验结果来看，在超临界CO2介质中的环氧化反应速率比甲醇介质中快。在超临界CO2反应介质中，能较好的维持PO的选择性，延长催化剂的寿命。与传统条件下的反应结果相比，收率提高了20％，明显增加了TS-1的催化氧化性能。
再次，本课题尝试引入超临界CO2介质来提高价格相对低廉的人品粒TS-1对丙烯的环氧化性能，以期降低催化剂与产物分离回收的难度。并与甲醇介质中人品粒TS-1的环氧化反应进行比较。在甲醇介质中由于受到反应物系扩散性质的限制，大品粒TS-1体系中的选择性随着反应时间的延长则迅速下降，催化剂的寿命不长。通过引入超临界CO2介质，其优异的扩散性能人大改善了人品粒TS-1的PO选择性，并且在延长反应时间的基础上，仍具有较稳定的选择性，延长了催化剂的寿命。
本论文首次将超临界CO2流体作为反应介质引入到丙烯的环氧化反应中，并以H2O2为氧化剂，TS-1为催化剂，研究了超临界CO2介质在环氧化反应中的作用和产生的新现象、新规律以及反应体系的临界性质和相行为。而且在超临界CO2中引入大品粒的TS-1仍具有较好的反应活性，既降低工业化成本，又能解决催化剂易失活和分离回收困难的难题。为生产PO提供了一种更为有效的新方法，并为进一步工业化提供了理论基础和技术参数。