CN101774944B - 乙腈生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种乙腈生产工艺，尤其涉及一种利用过渡金属催化剂催化氧化-乙胺、催化乙醇/乙醛氨氧化高选择性的乙腈生产方法。在反应器中加入过渡金属催化剂、溶剂，然后加入乙胺，再加入氧气剂，或者在反应器中加入过渡金属催化剂、溶剂，然后加入乙醇或乙醛，再加入氧气剂和氨气；加热反应，制得乙腈。该工艺将不产生丙氰、丙烯氰等杂质，乙腈易于被提纯。
Description
技术领域
本发明涉及一种乙腈的生产工艺，尤其涉及一种过渡金属催化的乙胺、乙醇或者乙醛氧化法生产乙腈的工艺。
背景技术
当前市售乙腈主要是通过粗乙腈回收提纯得来，而粗乙腈是通过丙烯或者异丁烯与氨气氧化生产丙烯氰和甲基丙烯氰的副产物得到。作为副产物、粗乙腈中含有烯丙氰、丙烯氰、丙醇、恶唑、丙酮、氢氰酸、甲基丙烯氰、丙烯醛、丙醛、丁烯氰、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、醋酸丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等许多杂质。
乙腈被广泛应用于化学反应溶剂，特别被用作医药中间体的合成、提纯溶剂、液相色谱溶剂、DNA合成/提纯溶剂、有机发光材料合成溶剂和电子器件清洗溶剂等。多样的用途要求乙腈的高纯度。
现有的高纯乙腈的制造方法都需要对粗乙腈进行多步提纯，除去其中的丙氰，丙烯氰等杂质。例如CN200680015870.X公开了一种提纯乙腈的方法，也提及了系列的乙腈提纯方法。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有乙腈制备提纯工艺繁琐等不足而提供一种新型的乙腈的生产工艺，即直接催化氧化乙胺、乙醇/乙醛氨来高选择的制造乙腈；该工艺将不产生丙氰、丙烯氰等杂质，乙腈易于被提纯。
本发明的技术方案为：一种乙腈生产工艺，其具体步骤如下：A)在反应器中加入过渡金属催化剂、溶剂，然后加入乙胺，再加入氧气剂；或者在反应器中加入过渡金属催化剂、溶剂，然后加入乙醇或乙醛，再加入氧气剂和氨气；B)加热反应，制得乙腈。
上述的反应器可以为压力容器，也可以为固定床反应器。反应在压力容器进行时，反应中氧化剂的压力为1～100大气压；反应温度为25～500℃。反应在载 有过渡金属催化剂的固定床反应器中进行时，固定床反应温度为25～500℃；氧化剂的压力为1～100大气压；体积空速为0.2～20000h-1。
本发明所述的过渡金属催化剂是将过渡金属或过渡金属的氧化物负载在多孔载体上，其中过渡金属或过渡金属的氧化物负载量为控制过渡金属的负载质量是催化剂总质量的0.01％-10％；优选所述的过渡金属为金属钯、铂、钌、铑、铱、金、银或铜。优选过渡金属催化剂在载体上的颗粒在1纳米至50纳米之间。多孔载体优选为碳、氧化钛、氧化铈、氧化铝、氧化硅、羟基磷灰石、水滑石或氧化镓。
本发明所述的催化剂由常规的方法制备，负载金属催化剂是将过渡金属盐溶液中加入载体浸渍后，干燥还原制得；所述的负载金属氧化物催化剂由过渡金属盐溶液浸渍载体后加入碱后脱出卤离子制得。
上述的氧化剂为空气或氧气中的一种。所述的溶剂为乙腈、水、三氟甲苯或甲苯；其中溶剂与乙胺、乙醇或乙醛的摩尔比为0～100。
反应中催化剂的加入量为控制过渡金属与乙胺、乙醇或乙醛的摩尔比为0.00001～0.1。氧化剂的加入量控制氧化剂与乙胺、乙醇或乙醛的摩尔比为1.0～100；氨气与乙醇或乙醛的摩尔比为1～20。
上述工艺产物乙腈可以通过简单蒸馏提纯。
该催化氧化反应可以由以下反应式来代表。
有益效果：
本发明提供了一种工艺路线，直接氧气氧化乙胺、或者乙醇/乙醛氨来高选择的制造乙腈。该工艺将不产生丙氰、丙烯氰等杂质，乙腈易于被提纯。
具体实施方式
实施例1：乙醛/氨气的氧气氧化单釜制备乙腈
在100mL压力釜中加入4.4克氧化铝负载的金催化剂(负载催化剂含2％金属金)，50mL三氟甲苯溶剂，再加入乙醛8.8克(0.2mol)，氨气与乙醛的摩尔比为5∶1，氧气5大气压。加热至150℃反应6小时。气相色谱分析得到95％乙醛转化率，乙腈收率90％。
实施例2：乙胺的空气氧化单釜制备乙腈
在150mL压力釜中加入0.45克氧化镓负载的铱催化剂(负载催化剂含3％金属铱)，50mL三氟甲苯溶剂，再加入乙胺9.0克(0.20mol)，空气20大气压。加热至180℃反应3小时。气相色谱分析得到99％乙醛转化率，乙腈收率95％。
实施例3乙胺的氧气氧化单釜制备乙腈
在200mL压力釜中加入0.9克氧化钛负载氧化钌催化剂(负载催化剂含5％金属钌，负载金属氧化物催化剂由过渡金属盐溶液浸渍载体后加入氢氧化钠脱出卤离子制得)，加入乙胺90克(2.0mol)，氧气8大气压。加热至200℃反应5小时。气相色谱分析得到95％乙醛转化率，乙腈收率85％。
实施例4：乙胺的空气固定床连续氧化制造乙腈
在内径20mm，长120mm的固定床反应器中，填入氧化硅负载氧化铑催化剂体积为30mL(28克，负载催化剂含1％铑)，反应温度180℃。在进料摩尔比空气∶乙胺为30∶1，体积空速为0.2h-1，空气30大气压的条件下，反应选择性为95％，收率为88％。
实施例5：乙胺的空气固定床连续氧化制造乙腈
在内径50mm，长200mm的固定床反应器中，填入负载的氧化铈负载的氧化钌催化剂体积为150mL(136克，负载催化剂含4％金属钌)，反应温度220℃。在进料摩尔比氧气∶乙胺为5∶1，体积空速为2h-1，氧气5大气压的条件下，反应选择性为91％，收率为83％。
Claims (8)
1.一种乙腈生产工艺，其具体步骤如下：A)在反应器中加入过渡金属催化剂、溶剂，然后加入乙胺，再加入氧化剂；或者在反应器中加入过渡金属催化剂、溶剂，然后加入乙醛，再加入氧化剂和氨气；B)加热反应，制得乙腈；其中所述的过渡金属为金属钯、铂、钌、铑、铱或金；氧化剂与乙胺、乙醛的摩尔比为1.0～100；氨气与乙醛的摩尔比为1～20。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于所述的反应器为压力容器或固定床反应器。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于反应在压力容器进行时，反应中氧化剂的压力为1～100大气压；反应温度为25～500℃。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于反应在固定床反应器中进行时，固定床反应温度为25～500℃；氧化剂的压力为1～100大气压；体积空速为0.2～20000h-1。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的过渡金属催化剂是将过渡金属或过渡金属的氧化物负载在多孔载体上，其中过渡金属负载质量是催化剂总质量的0.01%-10%.
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的氧化剂为空气或氧气。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的溶剂为乙腈、水、三氟甲苯或甲苯；其中溶剂与乙胺、乙醇或乙醛的摩尔比为0～100。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于催化剂的加入量为控制过渡金属与乙胺、乙醇或乙醛的摩尔比为0.00001～0.1。
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