CN102875332B - 淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺 - Google Patents
淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺，其特征在于：将乙醛水溶液与催化剂于淤浆床反应釜中进行混合搅拌形成淤浆液，再将乙炔从淤浆液的下部导入淤浆体系进行反应，经浓缩分离、减压蒸馏，制得3-己炔-2,5-二醇。该方法工艺简单，安全性好，收率高，制得的产品纯度好，便于实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种3-己炔-2,5-二醇的制备方法，具体涉及一种淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺。
背景技术
3-己炔-2,5-二醇（3-Hexyn-2,5-diol，HD）是一种新型电镀光亮剂的重要原料，也是新型医药的重要化工原料。其中，80%的HD主要用于电镀行业，≥95%的HD主要用于新型医药原料和其他有机合成。目前，世界上生产HD的厂家主要是德国的巴斯夫公司，国内暂时无生产厂家；巴斯夫主要开发生产80%浓度的HD产品，其主要用途为新型电镀光亮剂原料，生产量为每年200吨，市场缺口较大。
专利申请号为201110152117.8的专利公开了一种3-己炔-2,5-二醇的合成方法，反应是在活化釜中进行的，工艺复杂，安全性低，收率低，成本高，不适于工业化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对于现有技术中的不足，提供一种工艺简单、低压、安全、收率高、纯度好的淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺，其特征在于：将乙醛水溶液与催化剂于淤浆床反应釜中进行混合搅拌形成淤浆液，再将乙炔从淤浆液的下部导入淤浆体系进行反应，经浓缩分离、减压蒸馏，制得3-己炔-2,5-二醇。
本发明的淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺包括以下步骤：
a、将乙醛水溶液和催化剂加入到淤浆床反应釜中进行混合搅拌形成淤浆液，再将乙炔从淤浆液的下部导入淤浆体系进行反应，乙醛与乙炔的摩尔比为1.4-1.5:1；催化剂与乙醛的质量比为1：6；反应温度为100-120℃，反应压力为0.8-1.3MPa，反应时间为10-13小时；乙醛水溶液中乙醛的质量分数40-50%；
b、将反应液过滤，滤液置于分流浓缩釜内进行浓缩，再将浓缩液减压蒸馏，制得3-己炔-2,5-二醇。
在本发明的淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺中，所述催化剂由以下方法制备而得：
Ⅰ、催化剂的制备：将金属盐溶液加入到碳酸钠溶液中，调整溶液pH值至7-8，在50-60℃下反应4-5小时，经干燥、煅烧，制得催化剂；所述催化剂中金属占总重的81-83%；
Ⅱ、催化剂的活化：将步骤Ⅰ制得的催化剂、甲醛、水和无水碳酸钠置于活化釜内，关闭活化釜，进行乙炔置换，再用乙炔对催化剂进行活化，制得经活化的催化剂。
在本发明的淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺中，所述金属盐为硝酸铜和硝酸铋；所述催化剂为铜含量为63-65%和铋含量为17-18%的氧化铜和氧化铋的混合物。
在本发明的淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺中，所述步骤Ⅰ制得的催化剂、甲醛、水与无水碳酸钠的质量比为1：9.5：9.5：0.095；所述甲醛的质量分数为30-40%。
综上所述，本发明提供的淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺具有以下有益效果：
（1）本发明在合成反应工序中采用淤浆床低压法，使乙炔经淤浆液均匀地混入淤浆与乙醛反应，使得催化剂与反应物进行最大表面量的接触，从而提高反应速度和减少杂质的生成，大大提高了收率和产品的纯度。
（2）本发明工艺过程中仅需中、低压即可完成反应，不涉及活化、高温的问题，也不需要特殊设备，成本低，安全性高，便于实现工业化生产。
（3）本发明工艺过程中采用蒸馏分离的工序将3-己炔-2,5-二醇与副产物3-丁炔-2-醇（BO）分离开来，再对3-己炔-2,5-二醇进行减压蒸馏，大大提高了3-己炔-2,5-二醇的纯度，使其纯度可达到98%以上，满足了工业上对3-己炔-2,5-二醇用于新型医药原料和其他有机合成的需要。
（4）本发明工艺过程在蒸馏分离工艺中将未反应的乙醛收集返回反应釜中，降低了原料消耗，节约生产成本，减少对环境的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细地描述：
实施例1
本实施例3-己炔-2,5-二醇的制备方法如下：
①制备催化剂
将75g硝酸铜（含量≥99%）溶于60℃的600ml软水中，搅拌，使之溶解；将13.5g硝酸铋（含量≥98%）溶于80℃的180 ml软水中，搅拌，使之溶解；将75g碳酸钠（含量≥98%）溶于60℃的750ml软水中，搅拌，使之溶解；将硝酸铜和硝酸铋溶液同时缓慢地加入到碳酸钠溶液中，加完后继续搅拌20-25分钟，然后用质量分数为65%的硝酸调节溶液的pH值至7-8，在50-60℃下保温反应4小时，将制得的反应液进行真空抽滤，用60℃的软水反复漂洗滤饼至中性。将所得到的滤饼置入恒温干燥箱，在95±2℃下干燥5小时，得到42.6g干燥催化剂（碱式碳酸铋和碱式碳酸铜的混合物）。将制得的干燥催化剂置于马弗炉中，在500℃下煅烧5小时，制得催化剂31.8g（氧化铜和氧化铋混合物），混合物中铜占63%，铋占18.5%。
催化剂的活化：依次将592 ml 37%甲醛、592 ml软水、5.98g无水碳酸钠和63.6g煅烧后的催化剂投入活化釜中，封闭活化釜，并对活化釜用乙炔置换三次；然后用乙炔对催化剂进行活化，活化过程中，启动搅拌器，速度控制在350转/分，活化釜内压力控制在0.2MPa，釜内温度先在常温下保持2小时，然后升至70℃并保持8-10小时，再升温至90℃，保持6-8小时；将活化好的催化剂进行真空抽滤，并用60℃软水对滤饼进行漂洗，直至pH值为中性，从而制得活化后的催化剂107g。
②再将质量分数为42%的1200ml乙醛水溶液和60g催化剂加入到淤浆床反应釜内，启动搅拌，并缓慢升温至120±2℃，同时将经压缩后的154g乙炔从反应釜下部导入，釜内压力控制在1.2-1.3MPa，搅拌反应。反应10小时后，从反应釜取样阀取样，然后每半小时取样一次，至到产品纯度分析合格为止，停止搅拌，让其静置1小时左右，制得反应液。
③将制得的反应液从反应釜内压出，经过滤器将催化剂过滤掉，滤液置于分流浓缩釜进行加热蒸发分流：①初馏份（未反应的乙醛）返回淤浆床反应釜内反应；②中间馏份进入盐析釜进行脱水，脱水后的下层液（脱水盐水）经加热蒸发后返回盐析釜使用，上层液（粗BO，即粗3-丁炔-2-醇）进入BO蒸馏塔，经常压蒸馏得到产品BO，产品纯度可达92%；③分流出来的浓缩液进入HD蒸馏塔进行减压蒸馏，收集80℃前的前馏份进入盐析脱水釜脱水，80℃后的馏份进入HD成品罐，得到产品3-己炔-2,5-二醇，收率为22%（以乙醛计），产品纯度为95%。
实施例2
①制备催化剂
将75g硝酸铜（含量≥99%）溶于60℃的600ml软水中，搅拌，使之溶解；将12.5g硝酸铋（含量≥98%）溶于80℃的170ml软水中，搅拌，使之溶解；将75g碳酸钠（含量≥98%）溶于60℃的750ml软水中，搅拌，使之溶解；将硝酸铜和硝酸铋溶液同时缓慢地加入到碳酸钠溶液中，加完后继续搅拌20-25分钟，然后用质量分数为65%的硝酸调节溶液的pH值至7-8，在50-60℃下保温反应4.5小时，将制得的反应液进行真空抽滤，用60℃的软水反复漂洗滤饼至中性。
将所得到的滤饼置入恒温干燥箱，在95±2℃下干燥5小时，得到42g干燥催化剂（碱式碳酸铋和碱式碳酸铜的混合物）。将两次制得的干燥催化剂置于马弗炉中，在500℃下煅烧5小时，制得催化剂62g（氧化铜和氧化铋混合物），混合物中铜占64.3%，铋占17.4%。
催化剂的活化：依次将590 ml 30%甲醛、590 ml软水、5.9g无水碳酸钠和62g煅烧后的催化剂投入活化釜中，封闭活化釜，并对活化釜用乙炔置换三次；然后用乙炔对催化剂进行活化，活化过程中，启动搅拌器，速度控制在350转/分，活化釜内压力控制在0.2MPa，釜内温度先在常温下保持2小时，然后升至70℃并保持8-10小时，再升温至90℃，保持6-8小时；将活化好的催化剂进行真空抽滤，并用60℃软水对滤饼进行漂洗，直至pH值为中性，从而制得活化后的催化剂105g。
②再将质量分数为45%的1200ml乙醛水溶液和70g催化剂加入到淤浆床反应釜内，启动搅拌，并缓慢升温至110±2℃，同时将经压缩后的170g乙炔从反应釜下部导入，釜内压力控制在1.0-1.1MPa，搅拌反应。反应13小时后，从反应釜取样阀取样，然后每半小时取样一次，到产品纯度分析合格为止，停止搅拌，让其静置1小时左右，制得反应液。
③将制得的反应液从反应釜内压出，经过滤器将催化剂过滤掉，滤液置于分流浓缩釜进行加热蒸发分流：①初馏份（未反应的乙醛）返回淤浆床反应釜内反应；②中间馏份进入盐析釜进行脱水，脱水后的下层液（脱水盐水）经加热蒸发后返回盐析釜使用，上层液（粗BO）进入BO蒸馏塔，经常压蒸馏得到产品BO，产品纯度可达96%；③分流出来的浓缩液进入HD蒸馏塔进行减压蒸馏，收集90℃前的前馏份进盐析釜脱水，90℃后的馏分收入HD成品罐，得到产品3-己炔-2,5-二醇，收率为28%（以乙醛计），产品纯度为98%。
实施例3
①制备催化剂
将70g硝酸铜（含量≥99%）溶于60℃的600ml软水中，搅拌，使之溶解；将13.5g硝酸铋（含量≥98%）溶于80℃的180ml软水中，搅拌，使之溶解；将70g碳酸钠（含量≥98%）溶于60℃的700ml软水中，搅拌，使之溶解；将硝酸铜和硝酸铋溶液同时缓慢地加入到碳酸钠溶液中，加完后继续搅拌20-25分钟，然后用质量分数为65%的硝酸调节溶液的pH值至7-8，在50-60℃下保温反应5小时，将制得的反应液进行真空抽滤，用60℃的软水反复漂洗滤饼至中性。将所得到的滤饼置入恒温干燥箱，在95±2℃下干燥5小时，得到41g干燥催化剂（碱式碳酸铋和碱式碳酸铜的混合物）。将两次制得的干燥催化剂置于马弗炉中，在500℃下煅烧5小时，制得催化剂60g（氧化铜和氧化铋混合物），混合物中铜占62.33%，铋占19.55%。
催化剂的活化：依次将590 ml 40%甲醛、590 ml软水、5.9g无水碳酸钠和60g煅烧后的催化剂投入活化釜中，封闭活化釜，并对活化釜用乙炔置换三次；然后用乙炔对催化剂进行活化，活化过程中，启动搅拌器，速度控制在350转/分，活化釜内压力控制在0.2MPa，釜内温度先在常温下保持2小时，然后升至70℃并保持8-10小时，再升温至90℃，保持6-8小时；将活化好的催化剂进行真空抽滤，并用60℃软水对滤饼进行漂洗，直至pH值为中性，从而制得活化后的催化剂100g。
②再将质量分数为50%的1200ml乙醛水溶液和60g催化剂加入到淤浆床反应釜内，启动搅拌，并缓慢升温至105±2℃，同时将经压缩后的198g乙炔从反应釜下部导入，釜内压力控制在0.8-0.9MPa，搅拌反应。反应12小时后，从反应釜取样阀取样，然后每半小时取样一次，到产品纯度分析合格为止，停止搅拌，让其静置1小时左右，制得反应液。
③将制得的反应液从反应釜内压出，经过滤器将催化剂过滤掉，滤液置于分流浓缩釜进行加热蒸发分流：①初馏份（未反应的乙醛）返回淤浆床反应釜内反应；②中间馏份进入盐析釜进行脱水，脱水后的下层液（脱水盐水）经加热蒸发后返回盐析釜使用，上层液（粗BO）进入BO蒸馏塔，经常压蒸馏得到产品BO，产品纯度可达94%；③分流出来的浓缩液进入HD蒸馏塔进行减压蒸馏，收集90℃前的前馏份进盐析釜脱水，90℃后的馏份收入HD成品罐，得到产品3-己炔-2,5-二醇，收率为26%（以乙醛计），产品纯度为97%。
虽然结合具体实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但并非是对本专利保护范围的限定。在权利要求书所限定的范围内，本领域的技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改或调整仍受本专利的保护。
Claims (1)
1.淤浆床低压法合成3-己炔-2,5-二醇的工艺，其特征在于，包括：
①制备催化剂
将75g硝酸铜溶于60℃的600ml软水中，搅拌，使之溶解；将12.5g硝酸铋溶于80℃的170ml软水中，搅拌，使之溶解；将75g碳酸钠溶于60℃的750ml软水中，搅拌，使之溶解；将硝酸铜和硝酸铋溶液同时缓慢地加入到碳酸钠溶液中，加完后继续搅拌20-25分钟，然后用质量分数为65%的硝酸调节溶液的pH值至7-8，在50-60℃下保温反应4.5小时，将制得的反应液进行真空抽滤，用60℃的软水反复漂洗滤饼至中性；
将所得到的滤饼置入恒温干燥箱，在95±2℃下干燥5小时，得到42g干燥催化剂，即碱式碳酸铋和碱式碳酸铜的混合物；将两次制得的干燥催化剂置于马弗炉中，在500℃下煅烧5小时，制得催化剂62g，即氧化铜和氧化铋混合物，混合物中铜占64.3%，铋占17.4%；
催化剂的活化：依次将590 ml 30%甲醛、590 ml软水、5.9g无水碳酸钠和62g煅烧后的催化剂投入活化釜中，封闭活化釜，并对活化釜用乙炔置换三次；然后用乙炔对催化剂进行活化，活化过程中，启动搅拌器，速度控制在350转/分，活化釜内压力控制在0.2MPa，釜内温度先在常温下保持2小时，然后升至70℃并保持8-10小时，再升温至90℃，保持6-8小时；将活化好的催化剂进行真空抽滤，并用60℃软水对滤饼进行漂洗，直至pH值为中性，从而制得活化后的催化剂105g；
②再将质量分数为45%的1200ml乙醛水溶液和70g催化剂加入到淤浆床反应釜内，启动搅拌，并缓慢升温至110±2℃，同时将经压缩后的170g乙炔从反应釜下部导入，釜内压力控制在1.0-1.1MPa，搅拌反应，反应13小时后，从反应釜取样阀取样，然后每半小时取样一次，到产品纯度分析合格为止，停止搅拌，让其静置1小时左右，制得反应液；
③ 将制得的反应液从反应釜内压出，经过滤器将催化剂过滤掉，滤液置于分流浓缩釜进行加热蒸发分流：① 初馏份返回淤浆床反应釜内反应；② 中间馏份进入盐析釜进行脱水，脱水后的下层液经加热蒸发后返回盐析釜使用，上层液进入3-丁炔-2-醇蒸馏塔，经常压蒸馏得到产品3-丁炔-2-醇，产品纯度可达96%；③ 分流出来的浓缩液进入3-己炔-2，5-二醇蒸馏塔进行减压蒸馏，收集90℃ 前的前馏份进盐析釜脱水，90℃后的馏分收入3-己炔-2，5-二醇成品罐，得到产品3-己炔-2,5-二醇，收率为28%，产品纯度为98%。
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Address after: 642153 Guihua County, Longchang County, Sichuan, Neijiang province (Chemical Industry Park) Patentee after: Longchang Tiankang Fine Chemical Co., Ltd. Address before: 642153, Sichuan, Luzhou County, Longchang province sweet scented Wells Township High cave Bridge Patentee before: Longchang Tiankang Fine Chemical Co., Ltd. |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20130116 Assignee: Sichuan Long Qiao Chemical Group Co., Ltd Assignor: Longchang Tiankang Fine Chemical Co., Ltd. Contract record no.: 2015510000095 Denomination of invention: Process for synthesizing 3-hexyne-2,5-diol through slurry bed based on low pressure method Granted publication date: 20140813 License type: Exclusive License Record date: 20150710 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model |