CN107235824A - 一种乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，包括在固定床反应器内，将乙酸异丙酯与过量的低碳醇在离子交换树脂催化剂作用下生成异丙醇和乙酸酯，其中，混合原料进料的体积空速为0.1～10h‑1，反应温度为60℃～120℃，根据反应温度调控反应压力，使反应系统处于固液两相状态。本发明的异丙醇制备方法通过采用离子交换树脂催化剂，将乙酸异丙酯与低碳醇在一定温度和压力条件下反应，具有反应条件温和，工艺方法简单，乙酸异丙酯转化率和异丙醇收率高等优点；且有效克服了现有技术中反应条件苛刻、异丙醇收率低、催化剂与反应产物分离工艺复杂等难题。

Description

一种乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种高收率的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法。
背景技术
异丙醇又名2-丙醇，是一种重要的化工产品和原料，其最为主要的用途是溶剂和合成中间体，在农药、电子工业、医药、涂料、日用化工以及有机合成领域具有广泛的用途。
目前，异丙醇主要通过丙烯水合法和丙酮加氢法两种工艺路线制备。
美国专利US3352930采用丙烯间接水合法制备异丙醇，把硫酸用水稀释至70～80％，在反应温度70～80℃，反应压力1.5～6.0MPa的条件下，丙烯转化率可达90％以上，然而该工艺流程复杂，且硫酸对装置腐蚀严重。欧洲专利EP0323268和美国专利US5012014使用沸石催化剂，在200℃，7.0MPa的反应条件下丙烯直接水合制备异丙醇，异丙醇的收率只有8.0％左右，此外该工艺反应条件也非常苛刻。
中国专利CN103030526B公布了一种铜镍基催化剂催化丙酮气相加氢合成异丙醇的方法，采用铜或锌氧化物为载体催化剂或镍基催化剂，在70～200℃、常压条件下，丙酮加氢生成异丙醇，气相加氢合成异丙醇反应的换热效率低，在工业生产时反应热量无法及时移出，可操作性差。美国专利US7799958公布了丙酮液相加氢合成异丙醇的方法，通过至少2个加氢反应阶段将丙酮液相加氢转化为异丙醇，丙酮液相加氢合成异丙醇反应压力高，设备投资大，成本高。
此外，还有其它一些生产异丙醇的方法见诸报道。中国专利CN103880591A和CN103980089A都报道了一种由乙酸异丙酯在铜基催化剂上加氢反应，联产乙醇和异丙醇的方法，在150～300℃、4.0～10.0MPa条件下乙酸异丙酯发生氢解反应联产异丙醇和乙醇，虽然乙酸异丙酯的转化率很高，但是该方法反应温度和压力均很高，对设备要求高，能耗高，并且产物分离困难。中国专利CN104262088A和CN103657695B报道了一种以醋酸为原料，在反应温度为200～350℃、压力为0.5～4.0MPa条件下，在Fe/Cu磷化物催化剂上与氢气反应生成异丙醇，该方法异丙醇收率高，工艺简单，但是反应压力和温度同样都很高，导致能耗高，对设备要求高。
近年来，由乙酸异丙酯与甲醇通过酯交换反应制备异丙醇的方法逐渐成为新的研究热点。中国专利CN102718628A公布了一种以乙酸异丙酯和甲醇为原料，使用甲醇钠等可溶于反应体系的均相催化剂生产异丙醇的方法，反应在25～60℃、常压条件下进行，虽然反应转化率达80％以上，但是均相催化剂不易分离回收，容易影响产品品质。中国专利CN102850185A公布了一种以乙酸异丙酯和甲醇为原料，在阳离子交换树脂催化作用下发生酯交换反应生产异丙醇的方法，该方法同样在在25～60℃、常压条件下进行，反应条件温和，但是乙酸异丙酯的反应转化率和异丙醇收率均不足50％。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高收率的由乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，本发明的方法具有乙酸异丙酯转化率和异丙醇收率高、反应条件温和、工艺流程简单、设备投资少的优点。
为解决以上技术问题，本发明提供一种乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，在固定床反应器内，将乙酸异丙酯与过量的低碳醇在离子交换树脂催化剂作用下生成异丙醇和乙酸酯，其中，乙酸异丙酯与低碳醇进料混合摩尔比小于1，混合原料进料的体积空速为0.1～10h-1，反应温度为60℃～120℃，根据反应温度调控反应压力，使反应系统处于固液两相状态，反应压力为100～520kPa。
优选的，所述离子交换树脂为酸性阳离子交换树脂或者碱性阴离子交换树脂。
优选的，所述乙酸异丙酯与低碳醇进料混合摩尔比为1:1～1:4。
优选的，所述乙酸异丙酯与低碳醇混合进料的体积空速为0.5～3.0h-1。
本发明中，所述低碳醇为廉价易得的甲醇或乙醇。
优选的，所述反应原料低碳醇为甲醇，反应温度为60℃～100℃，反应压力为150～520kPa。
进一步优选的，所述反应原料低碳醇为甲醇，反应温度为65℃～90℃，反应压力为180～400kPa。
优选的，所述反应原料低碳醇为乙醇，反应温度为60～120℃，反应压力为100～520kPa。
进一步优选的，所述反应原料低碳醇为乙醇，反应温度为70～100℃，反应压力为120～300kPa。
优选的，所述反应原料低碳醇为甲醇，乙酸异丙酯与甲醇进料混合摩尔比为1:4，体积空速为0.5，反应温度为90℃，反应压力为400kPa，采用这一优选的实施方式，本发明的乙酸异丙酯转化率能够达到97.93％，异丙醇收率能够达到96.54％。
优选的，所述反应原料低碳醇为乙醇，乙酸异丙酯与乙醇进料混合摩尔比为1:4，体积空速为0.5，反应温度为100℃，反应压力为300kPa；采用这一优选的实施方式，本发明的乙酸异丙酯转化率能够达到98.68％，异丙醇收率能够达到97.71％。
采用本发明的制备方法，乙酸异丙酯转化率可达63％-99％，异丙醇的收率可达62％～98％。其中，
本发明的异丙醇制备方法通过采用离子交换树脂催化剂，将乙酸异丙酯与低碳醇在一定温度和压力条件下反应，具有反应条件温和，工艺方法简单，乙酸异丙酯转化率和异丙醇收率高等优点。有效克服了现有技术中反应条件苛刻、异丙醇收率低、催化剂与反应产物分离工艺复杂等难题。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
将乙酸异丙酯与甲醇按摩尔比1:1.0～1:10.0混合，并在加压条件下将进料混合物预热至60～100℃，控制进料的体积空速为0.1～10.0h-1通过固定床反应器，控制反应器的温度为60～100℃，压力为150～520kPa，原料在反应器中进行反应，生成异丙醇，副产乙酸甲酯，乙酸异丙酯的转化率为63～98％，异丙醇的收率为62～97％。详见表1。
表1不同条件下乙酸异丙酯与甲醇反应的乙酸异丙酯转化率及异丙醇收率
实施例2
将乙酸异丙酯与乙醇按摩尔比1:1.0～1:10.0混合，并在加压条件下将进料混合物预热至60～120℃，控制进料的体积空速为0.1～10.0h-1通过固定床反应器，控制反应器的温度为60～120℃，压力为100～520kPa，原料在反应器中进行反应，生成异丙醇，副产乙酸乙酯，乙酸异丙酯的转化率为66～99％，异丙醇的收率为65～98％。详见表2。
表2不同条件下乙酸异丙酯与乙醇反应的乙酸异丙酯转化率及异丙醇收率
由上表可以看出，本发明的乙酸异丙酯转化率可达63％-99％，异丙醇的收率可达62％～98％，其中，当反应原料低碳醇为甲醇，乙酸异丙酯与甲醇进料混合摩尔比为1:4，体积空速为0.5，反应温度为90℃，反应压力为400kPa，采用这一优选的实施方式，本发明的乙酸异丙酯转化率能够达到97.93％，异丙醇收率能够达到96.54％；
当反应原料低碳醇为乙醇，乙酸异丙酯与乙醇进料混合摩尔比为1:4，体积空速为0.5，反应温度为100℃，反应压力为300kPa；采用这一优选的实施方式，本发明的乙酸异丙酯转化率能够达到98.68％，异丙醇收率能够达到97.71％。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：在固定床反应器内，将乙酸异丙酯与过量的低碳醇在离子交换树脂催化剂作用下生成异丙醇和乙酸酯，其中，混合原料进料的体积空速为0.1～10h-1，反应温度为60℃～120℃，根据反应温度调控反应压力，使反应系统处于固液两相状态。
2.如权利要求1所述的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：所述离子交换树脂为酸性阳离子交换树脂或者碱性阴离子交换树脂。
3.如权利要求1所述的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：低碳醇当量或过量，所述乙酸异丙酯与低碳醇进料摩尔比小于1。
4.如权利要求3所述的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：所述反应压力为100～520kPa。
5.如权利要求1所述的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：所述反应原料低碳醇为甲醇，反应温度为60℃～100℃，反应压力为150～520kPa。
6.如权利要求5所述的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：所述反应原料低碳醇为甲醇，反应温度为65℃～90℃，反应压力为180～400kPa。
7.如权利要求1所述的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：所述反应原料低碳醇为乙醇，反应温度为60～120℃，反应压力为100～520kPa。
8.如权利要求7所述的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：所述反应原料低碳醇为乙醇，优选的反应温度为70～100℃，反应压力为120～300kPa。
9.如权利要求1所述的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：所述反应原料低碳醇为甲醇，乙酸异丙酯与甲醇进料混合摩尔比为1:4，体积空速为0.5h-1，反应温度为90℃，反应压力为400kPa。
10.如权利要求1所述的乙酸异丙酯与低碳醇反应制备异丙醇的方法，其特征在于：所述反应原料低碳醇为乙醇，乙酸异丙酯与乙醇进料混合摩尔比为1:4，体积空速为0.5h-1，反应温度为100℃，反应压力为300kPa。
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