CN102010321A - 一种连续法生产异丁酸的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种连续法生产异丁酸的工艺,属于精细化学品生产领域,反应采用精馏方式,反应原料异丁醛和配置的催化剂溶液,从精馏塔上部泵入自上而下流动;含氧气体从塔底的反应釜泵入,经过气体分布器后,细碎的气泡逆流向上;精馏塔中部为装有瓷环或不锈钢填料的反应段,异丁醛与含氧气体交汇于精馏塔填料层,在催化剂作用下发生反应,生成并富集于塔釜的异丁酸由塔釜连续出料;反应放出的热量,经夹套冷却水移去,这种连续法工艺,更绿色环保、节能、高效,异丁醛的转化率可达90%以上,异丁酸的选择性可达95%以上。

Description

一种连续法生产异丁酸的工艺
技术领域
本发明涉及一种异丁酸的连续生产工艺,属于精细化学品生产领域。
背景技术
异丁酸的生产,通常可由异丁醛或异丁醇为原料氧化得到。异丁醇氧化法生产异丁酸,成本高、产率低、三废多。异丁醛氧化法生产异丁酸,成本低、产物选择性高,工艺过程简单。目前异丁酸的工业生产,较普遍地采用异丁醛为原料的液相氧化法,以Mn、Cu、Co、Fe等羧酸盐为催化剂。
美国专利US5068366公开了一种联产异丁酸的方法,以Mn、Cu、Co 等羧酸盐为催化剂,由异丁烯和异丁醛共同氧化,异丁酸作为联产产品,收率很低,最高只有12.5%左右。
中国专利ZL01114954.X公开了一种生产异丁酸的方法,以异丁醛为原料,以Mn、Cu、Co 等羧酸盐(如异丁酸锰)为催化剂,反应原料、催化剂直接加入鼓泡塔或反应釜底部,反应结束后从底部出料,异丁酸的收率与美国专利US5068366相比显著提高。但该方法适于间歇操作,难以实现连续化生产。
发明内容
本发明旨在克服原工艺的不足,提供一种更绿色环保、节能、高效的异丁酸连续法生产工艺。主要创新在于该工艺以反应精馏的方式进行,原料异丁醛和配置的催化剂从精馏塔上部泵入,反应段位于精馏塔中部,含氧气体(空气等)由精馏塔底部的反应釜泵入。具体是这样实施的:一种连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于反应采用精馏方式,反应原料异丁醛和配置的催化剂溶液,从精馏塔上部泵入自上而下流动;含氧气体从塔底的反应釜泵入,经过气体分布器后,细碎的气泡逆流向上;精馏塔中部为装有瓷环或不锈钢填料的反应段,异丁醛与含氧气体交汇于精馏塔填料层,在催化剂作用下发生反应,生成并富集于塔釜的异丁酸由塔釜连续出料;反应放出的热量,经夹套冷却水移去。
反应段采用夹套冷却水移热,用以控制反应段温度,反应段温度为40-70℃,最好在45-55℃。
反应釜加热控温,釜温控制在50-150℃,最好在70-100℃,反应生成的异丁酸富集于塔釜,塔釜连续出料。
精馏塔的塔顶配有冷凝器和气液分离器,部分受热后上升到塔顶的原料异丁醛冷却后返回塔内;塔顶出口压力为常压,流经冷凝器的出口气体可能含有少量异丁醛等有机物,经碱液吸收处理之后排空。
催化剂采用价廉易得的醋酸锰,也可以为其它羧酸盐,溶于异丁酸中配成重量百分含量为10-40%的溶液。催化剂的加入量为:0.2-2g/100g异丁醛,最好为0.5-1g/100g异丁醛。
用于本发明的含氧气体,可以为空气,也可以为氧气与其它气体的混合物。
本发明所述的异丁酸生产工艺,是一种连续法工艺,更绿色环保、节能、高效,异丁醛的转化率可达90%以上,异丁酸的选择性可达95%以上。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1,反应精馏装置由反应釜、精馏塔体和塔顶常压出口处的冷凝器和气液分离器构成,反应釜2L,精馏塔内径8cm、高2m,在塔体的中部装有高度为1.8m的填料(填料可以为瓷环或不锈钢填料)。反应物料为异丁醛,精馏塔体反应段设置夹套水冷却装置,催化剂为醋酸锰重量含量为10%的异丁酸溶液。异丁醛进料速率为40g/h,配置的催化剂进料速率为8g/h,空气流量为50L/h,反应产物连续出料以保持塔底反应釜中液位不变(下同),其出料速率为50.5g/h,从塔顶流出的气体经冷凝、碱液吸收后排空。釜温为50℃,反应段温度为40℃。反应产物由气相色谱分析,面积归一化法,各物质含量结果见表1。
实施例2,反应装置、进出料方式和产物分析方法同实施例1,催化剂为重量含量为15% 的醋酸锰异丁酸溶液,异丁醛进料速率为40g/h,催化剂进料速率为4g/h,反应产物的出料速率为50g/h,空气流量为50L/h,釜温为70℃,反应段温度为45℃,反应结果见表1。
实施例3,反应装置、进出料方式和产物分析方法同实施例1,催化剂为重量含量为20% 的醋酸锰异丁酸溶液,异丁醛进料速率为40g/h,催化剂进料速率为2g/h,反应产物的出料速率为50.4g/h,空气流量为50L/h,釜温为80℃,反应段温度为50℃,反应结果见表1。
实施例4,反应装置、进出料方式和产物分析方法同实施例1,催化剂为重量含量为20% 醋酸锰异丁酸溶液,异丁醛进料速率为40g/h,催化剂进料速率为1.6g/h,反应产物的出料速率为50.2g/h,空气流量为50L/h,釜温为90℃,反应段温度为53℃,反应结果见表1。
实施例5,反应装置、进出料方式和产物分析方法同实施例1,催化剂为重量含量为20% 醋酸锰异丁酸溶液,异丁醛进料速率为40g/h,催化剂进料速率为1g/h,反应产物的出料速率为49.8g/h,空气流量为50L/h,釜温为100℃,反应段温度为55℃,反应结果见表1。
实施例6,反应装置、进出料方式和产物分析方法同实施例1,催化剂为重量含量为20% 醋酸锰异丁酸溶液,异丁醛进料速率为40g/h,催化剂进料速率为1g/h,反应产物的出料速率为50g/h,空气流量为40L/h,釜温为1212℃,反应段温度为61℃,反应结果见表1。
实施例7,反应装置、进出料方式和产物分析方法同实施例1,催化剂为重量含量为40% 醋酸锰异丁酸溶液,异丁醛进料速率为40g/h,催化剂进料速率为0.2 g/h,反应产物的出料速率为48.8g/h,空气流量为35L/h,釜温为150℃,反应段温度为70℃,反应结果见表1。 

Claims (11)

1.一种连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于反应采用精馏方式,反应原料异丁醛和配置的催化剂溶液,从精馏塔上部泵入自上而下流动;含氧气体从塔底的反应釜泵入,经过气体分布器后,细碎的气泡逆流向上;精馏塔中部为装有瓷环或不锈钢填料的反应段,异丁醛与含氧气体交汇于精馏塔填料层,在催化剂作用下发生反应,生成并富集于塔釜的异丁酸由塔釜连续出料;反应放出的热量,经夹套冷却水移去。
2.根据权利要求1所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于反应段温度为40-70℃。
3.根据权利要求2所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于反应段温度为45-55℃。
4.根据权利要求1所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于反应釜的釜温控制在50-150℃。
5.根据权利要求4所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于反应釜的釜温控制在70-100℃。
6.根据权利要求1所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于精馏塔的塔顶出口处配有冷凝器和气液分离器。
7.根据权利要求6所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于塔顶出口压力为常压。
8.根据权利要求1所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于催化剂是醋酸锰或羧酸盐,加入量为0.2-2g/100g异丁醛。
9.根据权利要求8所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于催化剂的加入量是0.5-1g/100g异丁醛。
10.根据权利要求8所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于催化剂是溶于异丁酸中配成的重量百分含量为10-40%的溶液。
11.根据权利要求1所述的连续法生产异丁酸的工艺,其特征在于含氧气体是空气或氧气与其它气体的混合物。
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