CN106748644B - 一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法 - Google Patents
一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6‑己二醇的方法，其特征在于：所述方法，包括催化剂的制备、催化剂的活化、己二酸二甲酯的汽化、加氢反应；本发明所述方法，反应压力低，加氢反应压力为2.5‑5MPa；转化率为99.5‑99.99%；收率为99.0‑99.5%；生成的1，6‑己二醇含量高，产品质量稳定；粗产品的指标可达到：酸值≤0.06mgKOH/g，色号≤11#，水分≤0.1%，己二醇含量≥99.2%；最终产品指标可达到：酸值≤0.03mgKOH/g，色号≤8#，水分≤0.05%，己二醇含量≥99.8%。
Description
技术领域
本发明涉及一种由己二酸二甲酯加氢制备1，6-己二醇的方法，尤其涉及一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，属于化工合成技术领域。
背景技术
1，6-己二醇是一种重要的化工中间体，其用途广泛，主要用于生产饱和/不饱和聚酯树脂、无油醇酸树脂、聚酯多元醇以及合成润滑剂所用酯类、聚氨酯泡沫塑料和弹性体增塑剂、高级润滑油的添加剂及其他精细化学品。1，6-己二醇是优良的溶剂，可用于芳烃和环烷基碳氢化合物的选择分离。1，6-己二醇衍生物广泛用于汽车、纺织、医药、涂料、农药、塑料和石油等领域。现有美国的BASF公司、GFS化学品公司、日本的宇部兴产株式会社和浙江禾田化工有限公司等少数公司生产，国内市场需求基本依赖进口。
目前1，6-己二醇的生产主要有（1）环己二烯经过氢化，臭氧氧化等步骤得到己二醛，再催化氢化制得1，6-己二醇；（2）由己二酸直接加氢制得；（3）由己二酸二甲酯液相加氢制得己二醇。
现有的制备方法存在以下不足：
（1）反应条件要求较高，反应压力大；
（2）转化率低；收率低；
（3）催化剂更换频繁，催化剂使用时间较短，处理量较小；
（4）温度高，能耗高；
（5）反应时间较长；
（6）生成的1，6-己二醇含量偏低，产品质量不稳定，酸值、色度不好；
（7）副反应多。
现有技术制备1，6-己二醇的反应温度高，能耗较高，反应压力较高，对反应设备的要求较高，生产成本高，现有技术也一直想降低反应温度和反应压力，但是同时降低了反应温度和反应压力，制备的1，6-己二醇的质量不好，产品的酸值较高，色度较深，无法满足1，6-己二醇的下游应用。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提供一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，以实现以下发明目的：
（1）能耗低，反应温度低；
（2）降低反应压力；
（3）本发明方法，转化率达98.7-99.5%；收率达97.5-99%；
（4）催化剂使用时间长，处理量大；
（5）反应时间短；
（6）生成的1，6-己二醇含量高，产品质量稳定，降低产品的酸值和色度；
（7）副反应少。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，其特征在于：所述方法，包括催化剂的制备、催化剂的活化、己二酸二甲酯的汽化、加氢反应。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
所述加氢反应，反应温度170-180℃，反应压力2.5-5MPa。
所述加氢反应，优选为反应温度170-172℃，反应压力2.5-2.9MPa。
所述加氢反应，氢气流量为90-170Nm³/h，氢气和己二酸二甲酯的体积比为1000:1-1900:1。
所述加氢反应，优选为氢气流量为100-120Nm³/h，氢气和己二酸二甲酯的体积比为1300:1-1500:1。
所述催化剂的活化，将催化剂加入到振动磨中，调整振动频率为3500-4000rmp，向振动磨中装填直径2毫米、长度12毫米的研磨介质40-43%，振动5-10分钟，取出催化剂后，在氮气条件下升温至110-130℃干燥4.5-5h，在氮气与氢气体积流量比为2:3的混合流中活化，先在100-120℃，压力1-1.5MPa，活化2-3h，然后以2℃/min的速度升温至160-170℃，在160-170℃，压力3-6MPa下活化5-8小时。
所述催化剂，为碳载金铂纳米催化剂；所述碳载金铂纳米催化剂，金铂：碳黑的质量比为1：115-125；所述金：铂的质量比为6-9：1。
所述催化剂的制备，包括混合，所述混合，Au含量为0.02wt%氯金酸的乙醇溶液与Pt含量为0.01wt%氯铂酸的乙醇溶液，按照3-4.5:1的质量比混合得混合溶液A，使得金：铂的质量比为6-9：1。
所述催化剂的制备，还包括加入保护剂和还原剂；所述加入保护剂和还原剂，上述混合溶液A中加入聚乙烯吡咯烷酮做保护剂，再加入多聚甲醛作为还原剂，其中Au：聚乙烯吡咯烷酮：多聚甲醛的质量比为1：0.8-1.2：0.65-0.75，按480-520转/分的速度搅拌15分钟，反应温度为25℃，得到粒子尺寸为3～10纳米金铂复合胶体溶液B。
所述催化剂的制备，还包括加入多壁碳纳米管；所述加入多壁碳纳米管，将多壁碳纳米管加入到金铂复合胶体溶液B，保持金铂：碳黑的质量比为1：115-125，超声波处理15分钟后，在400转/分的速率下搅拌1h，然后过滤，洗涤至无法检测出Cl-，在60℃真空条件下干燥3h，得到碳载金铂纳米催化剂。
所述方法，还包括精制，所述精制包括脱轻塔和脱重塔两个精馏塔，脱轻塔与脱重塔采用负压蒸馏，脱轻塔压力为5-8KPa，塔顶温度100-130℃，塔底温度150-160℃。
所述脱重塔，压力为2-5KPa，塔顶温度140-150℃，塔底温度160-170℃；所述己二酸二甲酯，原料纯度在99.0%以上。
所述加氢，用氢气流将汽化的己二酸二甲酯从装填有催化剂的加氢装置的顶部带入反应器，从反应器的底部补充通入氢气，己二酸二甲酯与氢气在加氢反应器的催化剂床层进行加氢反应，从加氢反应器底部得到加氢后1，6-己二醇粗产品。
所述精制：将加氢得到的1，6-己二醇粗产品泵入精制塔，在负压条件下脱除轻重组分，得到1，6-己二醇产品。
所述己二酸二甲酯的汽化，汽化器温度为220-250℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明所述方法，反应压力低，加氢反应压力为2.5-5MPa。
（2）本发明方法，己二酸二甲酯的转化率为99.91-99.99%；1,6-己二醇的收率为99.2-99.5%。
（3）本发明所述方法，催化剂使用时间长，处理量大，1吨催化剂可生产1200-1500吨1，6-己二醇；采用本发明催化剂，连续催化反应7个月后，催化剂的活性依旧很高，原料己二酸二甲酯的转化率接近100％，连续催化反应11个月后，原料己二酸二甲酯的转化率降低至80%；
本发明方法，每10-12月更换一次催化剂；现有技术采用液相加氢方法，1吨催化剂进生产400吨1，6-己二醇，每3个月更换一次催化剂。
（4）本发明方法，能耗低，加氢过程，反应温度为170-180℃，现有技术采用液相加氢，温度为220-250℃。
（5）反应时间短；本发明反应为连续反应，己二酸二甲酯与氢气接触反应时间为0.5-1h。
（6）本发明生成的1，6-己二醇含量高，产品质量稳定：
粗产品的指标可达到：酸值为0.056-0.06mgKOH/g ，色号为10-11#，水分为0.087-0.095%，己二醇含量达到99.24-99.43%；
最终产品指标可达到：酸值为0.025-0.03mgKOH/g ，色号为7-8#，水分为0.025-0.03%，己二醇含量为99.89-99.93%。
（7）副反应少。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法
包括以下步骤：
（1）催化剂的制备
包括以下步骤：
混合
配制Au含量为0.02wt%氯金酸的乙醇溶液；配制 Pt含量为0.01wt%氯铂酸的乙醇溶液，将氯金酸的乙醇溶液与氯铂酸的乙醇溶液按照4:1的质量比混合得混合溶液A，使得金：铂的质量比为8：1；
加入保护剂和还原剂
然后上述混合溶液A中加入浓度为1wt%的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)做保护剂，再加入浓度为0.1wt%的多聚甲醛，其中Au：聚乙烯吡咯烷酮：多聚甲醛的质量比为1：1：0.7，按500转/分的速度搅拌15分钟，反应温度为25℃，得到粒子尺寸为3～10纳米的金铂复合胶体溶液B；
加入多壁碳纳米管
将多壁碳纳米管（碳管管径为20～60纳米）加入到金铂复合胶体溶液B，保持金铂：碳黑的质量比为1：120，超声波处理15分钟后，在400转/分的速率下搅拌1h，然后过滤，用去二次水洗涤至无法检测出Cl-，在60℃真空条件下干燥3h，得到金铂：碳黑的质量比为1：120的碳载金铂纳米催化剂。
（2）催化剂的活化
将催化剂加入到100升的振动磨中，加入量为15%（体积比），调整振动频率为3500rmp，向振动磨中装填直径2毫米、长度12毫米的研磨介质40L，振动5分钟，取出催化剂后，在氮气条件下升温至110℃干燥5h，在氮气与氢气混合流（氮气与氢气的体积流量比为2:3）中活化，先在100℃，压力1MPa，活化2h，然后以2℃/min的速度升温至160℃，在160℃，压力3MPa下活化5小时。
（3）己二酸二甲酯的汽化
将纯度99.0%以上的己二酸二甲酯原料泵入汽化器，控制汽化器温度为220℃。
（4）加氢反应
用氢气流将汽化的己二酸二甲酯从装填有催化剂的加氢反应器的顶部带入反应器，从反应器的底部补充通入氢气，采取气气多次逆流接触的方式进行反应，控制加氢反应温度170℃，反应压力3MPa，催化剂填充量为1.0Kg，催化剂在加氢反应器中以一段催化剂，一段瓷球的方式填装，加氢反应器两端用铁丝网密封，加氢反应器的高度为1.5m，反应器直径为8cm，氢气流量为90Nm³/h，氢气和己二酸二甲酯的体积比为1000:1，加氢生成的1，6-己二醇的采出速度为0.3Kg/h，从加氢反应器底部得到加氢后1，6-己二醇粗产品，生成的甲醇以气体状态从侧面进入冷凝器采出，经回收后与己二酸反应生成己二酸二甲酯为加氢提供原料。
采用此催化剂，在此压力、温度的条件下连续开车3个月，采出的1，6-己二醇产品648Kg后，催化剂的活性依旧很高，原料的转化率依旧接近100％。
（5）精制
将加氢得到的1，6-己二醇粗产品泵入脱轻塔，控制脱轻塔压力为5KPa，塔顶温度130℃，塔底温度160℃；将脱轻塔底部物料进入脱重塔，控制脱重塔压力为2KPa，塔顶温度150℃，塔底温度170℃，脱除轻重组分，得到1，6-己二醇产品。
实施例2一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法
包括以下步骤：
（1）催化剂的制备
采用实施例1的制备方法制备催化剂。
（2）催化剂的活化
将催化剂加入到100升的振动磨中，加入量为17%（体积比），调整振动频率为3700rmp，向振动磨中装填直径2毫米、长度12毫米的研磨介质42L，振动8分钟，取出催化剂后，在氮气条件下升温至120℃干燥4.5h，在氮气与氢气混合流（氮气与氢气的体积流量比为2:3）中活化，先在110℃，压力1.2MPa，活化2.7h，然后以2.5℃/min的速度升温至160℃，在160℃，压力4MPa下活化7小时。
（3）己二酸二甲酯的汽化
将纯度99.0%以上的己二酸二甲酯原料泵入汽化器，控制汽化器温度为230℃。
（4）加氢反应
用氢气流将汽化的己二酸二甲酯从装填有催化剂的加氢反应器的顶部带入反应器，从反应器的底部补充通入氢气，采取气气多次逆流接触的方式进行反应，控制加氢反应温度175℃，反应压力4MPa，催化剂填充量为1.0Kg，催化剂在加氢反应器中以一段催化剂，一段瓷球的方式填装，加氢反应器两端用铁丝网密封，加氢反应器的高度为1.5m，反应器直径为8cm，氢气流量为108Nm³/h，氢气和己二酸二甲酯的体积比为1200:1，加氢生成的1，6-己二醇的采出速度为0.3Kg/h，从加氢反应器底部得到加氢后1，6-己二醇粗产品，生成的甲醇以气体状态从侧面进入冷凝器采出，经回收后与己二酸反应生成己二酸二甲酯为加氢提供原料。采用此催化剂，在此压力、温度的条件下连续开车7个月，采出的1，6-己二醇产品1512Kg后，催化剂的活性依旧很高，转化率依旧接近100％。
（5）精制
将加氢得到的1，6-己二醇粗产品泵入脱轻塔，控制脱轻塔压力为6KPa，塔顶温度120℃，塔底温度140℃；将脱轻塔底部物料进入脱重塔，控制脱重塔压力为3KPa，塔顶温度145℃，塔底温度165℃，脱除轻重组分，得到1，6-己二醇产品。
实施例3一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法
包括以下步骤：
（1）催化剂的制备
采用实施例1的制备方法制备催化剂。
（2）催化剂的活化
将催化剂加入到100升的振动磨中，加入量为18%（体积比），调整振动频率为4000rmp，向振动磨中装填直径2毫米、长度12毫米的研磨介质43L，振动10分钟，取出催化剂后，在氮气条件下升温至130℃干燥5h，在氮气与氢气混合流（氮气与氢气的体积流量比为2:3）中活化，先在120℃，压力1.5MPa，活化2h，然后以2℃/min的速度升温至170℃，在170℃，压力6MPa下活化8小时。
（3）己二酸二甲酯的汽化
将纯度99.0%以上的己二酸二甲酯原料泵入汽化器，控制汽化器温度为250℃。
（4）加氢反应
用氢气流将汽化的己二酸二甲酯从装填有催化剂的加氢反应器的顶部带入反应器，从反应器的底部补充通入氢气，采取气气多次逆流接触的形式进行反应，控制加氢反应温度180℃，反应压力5MPa，催化剂填充量为1.0Kg，催化剂在加氢反应器中以一段催化剂，一段瓷球的方式填装，加氢反应器两端用铁丝网密封，加氢反应器的高度为1.5m，反应器直径为8cm，氢气流量为170Nm³/h，氢气和己二酸二甲酯的体积比为1880:1，加氢生成的1，6-己二醇的采出速度为0.3Kg/h，从加氢反应器底部得到加氢后1，6-己二醇粗产品，生成的甲醇以气体状态从侧面进入冷凝器采出，经回收后与己二酸反应生成己二酸二甲酯为加氢提供原料。采用此催化剂，在此压力、温度的条件下连续开车11个月，采出的1，6-己二醇产品2376Kg后，催化剂的依旧有活性，但转化率有所下降，原料的转化率降低至80%。
（5）精制
将加氢得到的1，6-己二醇粗产品泵入脱轻塔，控制脱轻塔压力为8KPa，塔顶温度100℃，塔底温度150℃；将脱轻塔底部物料进入脱重塔，控制脱重塔压力为2KPa，塔顶温度140℃，塔底温度160℃，脱除轻重组分，得到1，6-己二醇产品。
表1 本发明制备的1,6-己二醇粗产品的指标
表2本发明制备的1,6-己二醇成品的指标
本发明的催化剂制备步骤以及催化剂的活化步骤对制备的1,6-己二醇的收率、纯度、酸值、水分、色号等指标作出突出的贡献。
对比例1
采用实施例3的制备方法，不使用该催化剂，使用现有催化剂，制备1,6己二醇，粗产品中1，6-己二醇含量为90%；酸值为0.1 mgKOH/g；色号为15；精馏后得到的成品，1，6-己二醇的酸值为0.08mgKOH/g；色号为12。
（1）本发明反应为连续反应，己二酸二甲酯与氢气接触反应时间为0.5-1h；
（2）本发明所述催化剂使用时间长， 1吨催化剂可生产1200-1500吨1，6-己二醇；现有技术采用液相加氢方法，1吨催化剂可生产400吨1，6-己二醇，本发明气相加氢方法，延长至10-12月更换一次催化剂，现有技术采用液相加氢方法，每3个月更换一次催化剂；
（3）本发明能耗低，加氢过程，温度低，为170-180℃，现有技术采用液相加氢，温度为220-250℃；
（4）本发明生成的1，6-己二醇含量高，产品质量稳定；
粗产品的指标可达到：酸值≤0.06mgKOH/g ，色号≤11#，水分≤0.1%，己二醇含量为99.2-99.45%；
最终产品指标可达到：酸值≤0.03mgKOH/g ，色号≤8#，水分≤0.05%，己二醇含量≥99.8%。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数，所述的比例，均为质量比例。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，其特征在于：所述方法，包括催化剂的制备、催化剂的活化、己二酸二甲酯的汽化、加氢反应；
所述催化剂的活化，将催化剂加入到振动磨中，调整振动频率为3500-4000rmp，向振动磨中装填直径2毫米、长度12毫米的研磨介质40-43%，振动5-10分钟，取出催化剂后，在氮气条件下升温至110-130℃干燥4.5-5h，在氮气与氢气体积流量比为2:3的混合流中活化，先在100-120℃，压力1-1.5MPa，活化2-3h，然后以2℃/min的速度升温至160-170℃，在160-170℃，压力3-6MPa下活化5-8小时；
所述催化剂，为碳载金铂纳米催化剂；所述碳载金铂纳米催化剂，金铂：碳黑的质量比为1：115-125；所述金：铂的质量比为6-9：1。
2.根据权利要求1所述的一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，其特征在于：所述加氢反应，反应温度170-180℃，反应压力2.5-5MPa。
3.根据权利要求1所述的一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，其特征在于：所述加氢反应，氢气流量为90-170Nm³/h，氢气和己二酸二甲酯的体积比为1000:1-1900:1。
4.根据权利要求1所述的一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，其特征在于：所述催化剂的制备，包括混合，所述混合，Au含量为0.02wt%氯金酸的乙醇溶液与Pt含量为0.01wt%氯铂酸的乙醇溶液，按照3-4.5:1的质量比混合得混合溶液A，使得金：铂的质量比为6-9：1。
5.根据权利要求1所述的一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，其特征在于：所述催化剂的制备，还包括加入保护剂和还原剂；所述加入保护剂和还原剂，上述混合溶液A中加入聚乙烯吡咯烷酮做保护剂，再加入多聚甲醛作为还原剂，其中Au：聚乙烯吡咯烷酮：多聚甲醛的质量比为1：0.8-1.2：0.65-0.75，按480-520转/分的速度搅拌15分钟，反应温度为25℃，得到粒子尺寸为3～10纳米的金铂复合胶体溶液B。
6.根据权利要求1所述的一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，其特征在于：所述催化剂的制备，还包括加入多壁碳纳米管；所述加入多壁碳纳米管，将多壁碳纳米管加入到金铂复合胶体溶液B，保持金铂：碳黑的质量比为1：115-125，超声波处理15分钟后，在400转/分的速率下搅拌1h，然后过滤，洗涤至无法检测出Cl-，在60℃真空条件下干燥3h，得到碳载金铂纳米催化剂。
7.根据权利要求1所述的一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，其特征在于：所述方法，还包括精制，所述精制包括脱轻塔和脱重塔两个精馏塔，脱轻塔与脱重塔采用负压蒸馏，脱轻塔压力为5-8KPa，塔顶温度100-130℃，塔底温度150-160℃。
8.根据权利要求7所述的一种己二酸二甲酯气相加氢生产1，6-己二醇的方法，其特征在于：所述脱重塔，压力为2-5KPa，塔顶温度140-150℃，塔底温度160-170℃。
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