CN101333155A - 异佛尔酮的制备方法 - Google Patents

Abstract

异佛尔酮的制备方法，涉及一种用丙酮制备异佛尔酮的方法的技术领域。先加热气化丙酮，然后将气化后的丙酮间隙式通入装有固体催化剂的恒温催化床中，所述催化剂为固体强碱，反应后的产物通过减压后分馏出异佛尔酮；所述反应温度为205℃～260℃，反应时间1～10秒。本发明反应时间短，催化层不发生结饼、坍塌，保障了其有效比表面积，使反应转化率不致降低，保障了异佛尔酮合成过程的3～6个月连续性生产，不产生环境污染。采用本发明的制备方法还减少了原料的加热反应时间，常压下生产，实现了低成本生产的目的。

Description

异佛尔酮的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用丙酮制备异佛尔酮的方法的技术领域。

背景技术

异佛尔酮(3，5，5三甲基-2环己烯-1酮)在工业上作为优良的乙烯基树脂溶剂，也是一种重要的合成中间体，尤其用于制备3，5-二甲苯酚。通常丙酮在碱性催化剂的作用下、在液相或气相条件下自动缩合生成异佛尔酮，液相方法通常利用氢氧化钾或氢氧化钠的稀溶液作为催化剂，采用这种方法，在异佛尔酮沉淀和分离后，只有一部分催化剂可再回收利用，其余部分需要用硫酸中和成盐，增加了生产的成本；气相方法中的催化剂可重复利用性差，并且容易产生扩散现象，增加了制备的难度。另外，由于表面附着焦碳，降低了催化剂的使用寿命，而且会生成大量不可再循环的副产品。

专利97103407.9公开了一种制备异佛尔酮的新方法，这种方法是将丙酮和催化剂一起在高压状态下加热，经过一段时间的液相或气相反应后采用蒸馏和沉淀的方法，将异佛尔酮和副产品分离。但是这种方法反应时间长，至少需要30分钟以上，转换率只能达到37％。

丙酮在碱性条件下，可制备异佛尔酮，从强碱氢氧化钾、氢氧化钠到呈弱碱性的氧化铝等都可以作为催化剂，催化剂碱性越强，活性越高，其反应条件会相应降低，但对反应温度、反应时间的操控要求越高，否则会产生大量的高聚物，而影响产品的收率。使用固体碱性催化剂，其核心技术为解决固体催化剂的吸水问题。

丙酮在固体碱性催化剂条件下，进行气固相缩合反应缩合生成异佛尔酮，其反应生成混合物中含有大量的气态水份，催化剂长期吸水，必然会导致催化层结饼、坍塌，其有效比表面积会逐步缩小，使反应转化率大幅降低，或由于催化床坍塌而中止反应。例如：使用固体NaOH(粒状，直径0.5～1mm)作催化剂，时间最长不超过72小时，反应床便因过度吸水而坍塌。其转化率峰值出现时间约2小时，2小时后转化率便不断降低，8小时转化率为峰值的40％，24小时转化率为峰值的10％，72小时催化床完全坍塌，反应中止。若采用频繁更换催化剂的方法进行反应，不仅成本高而且操作难度大。

因此，不能很好地解决固体碱性催化剂的吸水问题，就只能选用液相反应，现行工业化生产多选择为液相反应来解决固体碱性催化剂吸水问题，其难度主要反应在以下两方面：一是固体碱性催化剂必须保持一定的水份，因为碱性离子只有在水份子存在下，才能呈现活性；二是过多的水份会导致固体碱性催化剂的机械强度降低，使其不能保证固有的几何形状，而失去催化功能。

发明内容

本发明目的是提供一种反应时间短、节约生产成本的异佛尔酮的制备方法。

本发明技术方案是：先加热气化丙酮，然后将气化后的丙酮间隙式通入装有固体催化剂的恒温催化床中，所述催化剂为固体强碱，反应后的产物通过减压后分馏出异佛尔酮；所述反应温度为205℃～260℃，反应时间1～10秒。

本发明的技术核心是：(一)保持催化床恒温。因为丙酮缩合异佛尔酮为吸热反应，转化率每上升10％，反应床温度会降低10℃左右，连续反应会导致催化床的温度下降，通过外加热补充反应损失的热量，使催化床温度恒定，一可以保证生成物的稳定性，二便于调控催化剂的水份。(二)间歇式供料，因为停止供料，反应中断，催化床中也就没有混合物产生，既无新的水份产生，催化剂内吸收的水份在肯定越出100℃的状态下，很快被蒸发，使催化剂不会因过度吸水而降低机械强度，以保证催化床的稳定性，使反应不能长时间、稳定运行。

由于以上技术方案，反应时间短，催化层不发生结饼、坍塌，保障了其有效比表面积，使反应转化率不致降低，保障了异佛尔酮合成过程的连续性。使用固体醇钠或强碱作为反应催化剂，容易得到，且活性好，使用周期长，可连续使用3～6个月，并且不需要专门的催化剂制作设备，降低了生产成本；催化剂的废料处理方便，只需露天风化，不会对环境产生污染。同时反应得到的产物经过减压后的不需要沉淀，就可直接进行分馏，加快了产品的生产速度，提高了产品的生产效率。采用本发明的制备方法减少了原料的加热反应时间，节约了生产的成本。

反应结束后，因为各生成物的分馏温度不同，所以可以在各自不同的分馏温度下将异佛尔酮与副产品分离，生成的副产品可回收利用。副产品主要包括：亚异丙基丙酮和

基化氧、双丙酮醇、C₁₂及C₁₅化合物、水等。本发明可以有目的地节副产品的比例，不同的工艺条件可以产生不同副产品，便于市场销售；另，本发明在常压下进行反应，易于安全、稳定生产，投入成本也较低。

本发明所述催化床的温度为210±5℃。

为了保障固体催化剂的有效比表面积，本发明所述固体催化剂的粒径为0.5～1mm。

为了进一步保障反应的进行，本发明间隙式通入丙酮时，每30～60分钟停止进料15～30秒。

另，本发明所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠或氢氧化钙。

为了调整反应生成物中各种副产品同主产品异佛尔酮的比例，通入催化床的气化丙酮入料口温度为180℃～250℃。

具体实施方式

在气化器内，加热气化丙酮，待用。

将粒径为0.5～1mm的固体氢氧化钾或氢氧化钠或氢氧化钙置于催化床内，升温至210±5℃，并保温。

然后将气化后的丙酮(含水份0.3％～1％)间隙式通入恒温催化床中，控制反应温度为205℃～260℃，通入丙酮时，每30～60分钟停止进料15～30秒。通入催化床的气化丙酮入料口温度为180℃～250℃。

反应时间1～10秒，反应后的产物通过减压后冷凝到215℃分馏出异佛尔酮。

实施例1：

物料入口温度为180℃、催化床温度为210℃时的反应后的产物组成：

丙酮          64kg

亚异丙基丙酮和

基化氧            8.24kg

双丙酮醇      4.14kg

C₁₂化合物     1.2kg

C₁₅化合物     1.7kg

异佛尔酮      12.47kg

水            7.887kg

其它          0.323kg

采用这样的制备方式，丙酮的转化率为36％。

实施例2：

物料入口温度为280℃、催化床温度为215℃时的反应后的产物组成：

丙酮               62kg

亚异丙基丙酮和

基化氧                 1.51kg

双丙酮醇           12.77kg

C₁₂化合物          1.3kg

C₁₅化合物          1.89kg

异佛尔酮           14.7kg

采用这样的制备方式，丙酮的转化率为38％。

Claims (6)

1、异佛尔酮的制备方法，其特征在于先加热气化丙酮，然后将气化后的丙酮间隙式通入装有固体催化剂的恒温催化床中，所述催化剂为固体强碱，反应后的产物通过减压后分馏出异佛尔酮；所述反应温度为205℃～260℃，反应时间1～10秒。

2、根据权利要求1所述的异佛尔酮的制备方法，其特征在于所述催化床的温度为210±5℃。

3、根据权利要求1所述的异佛尔酮的制备方法，其特征在于所述固体催化剂的粒径为0.5～1mm。

4、根据权利要求1所述的异佛尔酮的制备方法，其特征在于间隙式通入丙酮时，每30～60分钟停止进料15～30秒。

5、根据权利要求1所述的异佛尔酮的制备方法，其特征在于所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠或氢氧化钙。

6、根据权利要求1或2或3或4或6所述的异佛尔酮的制备方法，其特征在于通入催化床的气化丙酮入料口温度为180℃～250℃。