CN110563674A - 一种制备糠醇的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种制备糠醇的装置及方法。该装置包括原料罐、固定床反应器、气液分离器、冷凝器、汽化器、加热器和氢气循环机，具体制备方法为：将糠醛从原料罐经泵加压输送至汽化器进行汽化，汽化后送入加热器进行加热，然后送往固定床反应器反应生成粗糠醇，送入冷凝器进行冷凝，冷凝后的气液混合物进入气液分离器，塔顶气相通过氢气循环机送往汽化器进行循环利用，塔釜液体送入精馏塔进行分离，得到最终糠醇成品。本发明由传统液相反应变为气相加氢反应，降低了反应时的压力和温度，降低了危险和能耗，催化剂固定在固定床上，不需要再进行催化剂二次分离，节约能源，值得推广。

Description

一种制备糠醇的装置及方法
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种制备糠醇的装置及方法。
背景技术
糠醇是一种重要的有机化工原料。主要用于生产各种性能的呋喃树脂，糠醇脲醛树脂及酚醛树脂等。加氢可制四氢糠醇，是清漆、颜料的良好溶剂和火箭燃料。此外，还可用于合成纤维，橡胶，农药和铸造工业等。
作为有机合成的原料之一，糠醇可制乙酰内酸和各种性能的呋喃树脂。作为选择性溶剂，分散剂、润滑剂用于糠醇树脂，泥沙醛树脂及酚醛树脂等。加氢可制四氢糠醇。也是清漆、颜料的良好溶剂和火箭燃料。此外，还可用于合成纤维，橡胶，农药和铸造工业等。同时可制造增塑剂，耐寒性优于丁醇和辛醇的酯类。生产果糖酸钙。合成染料、医药的中间体，制造化学中间体，制作吡啶。糠醇除用作呋喃树脂的原料外，还可作染料，清漆、酚醛树脂、呋喃树脂的溶剂或分散剂、润湿剂等。以它为原料制成的增塑剂，耐寒性优于丁醇和辛醇的酯类。
目前常规生产糠醇生产采用间歇釜式生产或流化床反应管式生产，反应压力4～8MPa，反应压力高，反应收率只能达到95%左右，副反应多，生产工艺危险性高。反应结束后，需要通过压滤等工艺手段将粉末状催化剂与反应液分离，产生的催化剂固体残渣和精馏残渣，不仅使生产成本增加，而且，造成环境的污染。
中国专利CN10146302A公开了一种自动连续生产糠醇的方法及设备，该方法通过将原料糠醛与催化剂在高温下进行加氢反应，收率高，但缺点是高温危险性高，并且催化剂回收工艺复杂。
发明内容
为解决现有生产糠醇技术中收率低、危险性高、催化剂不能重复利用的缺点，本发明的目的在于提供一种制备糠醇的装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种制备糠醇的装置，包括原料罐、固定床反应器、气液分离器、冷凝器、汽化器、加热器和氢气循环机，所述原料罐通过管线依次连接汽化器、加热器、固定床反应器、冷凝器和气液分离器，所述固定床反应器的固定床上固载有固体催化剂，所述气液分离器的塔顶连接氢气循环机、塔釜连接精馏塔。
进一步地，所述原料罐和汽化器的连接管线上设置有泵。
进一步地，所述氢气循环机通过管线连接所述汽化器。
本发明还提供一种利用上述装置制备糠醇的方法，包括以下步骤：
步骤A.将糠醛从原料罐送往汽化器，加热至100～110℃，汽化后与氢气混合进入加热器，加热至140～160℃，再通过管线进入固定床反应器，汽化糠醛和氢气经固载在固定床上的催化剂催化反应，得粗糠醇；
步骤B.将粗糠醇和反应剩余氢气进入冷凝器进行冷凝，冷凝后气液混合物进入气液分离器进行气液分离，气液分离器中未冷凝的氢气经过氢气循环机后进入汽化器用于加热汽化糠醛；
步骤C. 气液分离器内的液相糠醇进入精馏塔进行精馏提纯，即得糠醇成品。
进一步地，所述的催化剂的制备方法如下：取硅溶胶和Cu(NO3)2于反应釜中，加热至60℃，一边搅拌一边加入Na2CO3和NaOH的混合液，反应8～10h后有沉淀生成，将沉淀物过滤洗涤，再经过干燥和焙烧，加入石墨压片成型后即可。
进一步地，所述固定床反应器的温度控制在150～180℃。
进一步地，所述干燥为在110℃下干燥5～10h，所述焙烧为在500℃下焙烧5～12h。
进一步地，所述硅溶胶与Cu(NO3)2的质量比为1～1.5:4～5；所述Na2CO3和NaOH的摩尔比为1:1。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1．本发明采用常压加氢生产工艺，由传统的液相反应变为气相糠醛加氢反应，反应压力为0.05Mpa，生产压力大幅度降低，减小了危险性，提升了生产工艺装置的本质安全性，同时能降低生产能耗，尤其是电耗由常规生产工艺的180KW·h/t降至35KW·h/t，其他各项能耗指标也都得到大副度的下降，并且在反应过程中未反应完的氢气可通过氢气循环机回到汽化器进行重复利用，节约能源。
2．本发明中将催化剂固定在固定床反应器的固定床上，不需要再后续工艺中进行繁琐的催化剂二次分离工作，催化剂寿命长，拆装方便，可以重复利用，当反应温度达到150℃时，反应物可以完全反应，副反应少，收率最高可达到99%，生产效率高，生产成本低，经济效益显著，对行业的发展是一个很好的促进作用。
附图说明
图1为制备糠醇的装置的工艺流程图。
附图中标记：1为原料罐，2为泵，3为汽化器，4为冷凝器，5为气液分离器，6为加热器，7为固定床反应器，8为氢气循环机，9为精馏塔。
具体实施方式
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，并不对本发明构成任何限制。
以下实施例中所述硅溶胶中SiO2含量为30%，购自青岛市海洋化工有限公司，所述Cu(NO3)2、Na2CO3和NaOH的物质的量均为1mol/L，购自天津市科密欧化学试剂有限公司，所述糠醛的含量≥98.5%，水分≤0.2%，酸度≤0.008%，购自北京兴安化学工业有限公司。
一种制备糠醇的装置，如图1所示，包括原料罐1、气液分离器5、冷凝器4、汽化器3、加热器6、固定床反应器7和氢气循环机8，所述原料罐1通过管线依次连接汽化器3、加热器6、固定床反应器7、冷凝器4和气液分离器5，所述原料罐1和汽化器3的连接管线上设置有泵2，所述固定床反应器7的固定床上固载有固体催化剂，所述气液分离器5的塔顶连接氢气循环机8、塔釜连接精馏塔9，所述氢气循环机8通过管线连接所述汽化器3。
泵2采用的是上海碧湖泵业制造有限公司生产的ISW200-250（I）A型离心泵。
实施例1
制备催化剂：取10g硅溶胶和45gCu(NO3)2于反应釜中，加热至60℃，一边搅拌一边加入Na2CO3和NaOH的混合液，反应8h后有沉淀生成，将沉淀物过滤然后用去离子水洗涤2次，再经120℃干燥6h和500℃焙烧5h，加入0.1g石墨压片成型后，然后固载在固定床反应器7的固定床上。
制备糠醇：原料糠醛经泵2加压从原料罐1送往汽化器3，加热至100℃，汽化后与氢气混合从汽化器3上部排出进入加热器6，加热至145℃后从加热器6另一端通过管线进入固定床反应器7，固定床反应器7的温度控制在140℃，汽化糠醛和氢气经固载在固定床上的催化剂催化反应，得粗糠醇；将粗糠醇和反应剩余氢气进入冷凝器4进行冷凝，冷凝后气液混合物进入气液分离器5进行气液分离，气液分离器5中未冷凝的氢气从上部管线排出、经过氢气循环机8后进入汽化器3用于加热汽化原料糠醛；气液分离器5内的液相糠醇从气液分离器5的底部进入精馏塔9进行精馏提纯，即得糠醇成品，收率为99%。
实施例2
制备催化剂：取12g硅溶胶和50gCu(NO3)2于反应釜中，加热至60℃，一边搅拌一边加入Na2CO3和NaOH的混合液，反应10h，有沉淀生成，将沉淀物过滤后用去离子水洗涤2次，再经120℃干燥10h和500℃焙烧10h，加入0.1g石墨压片成型后，然后固载在固定床反应器7的固定床上。
制备糠醇：原料糠醛经泵2加压从原料罐1送往汽化器3，加热至110℃，汽化后与氢气混合从汽化器3上部排出进入加热器6，加热至155℃后从加热器6另一端通过管线进入固定床反应器7，固定床反应器7的温度控制在150℃左右，汽化糠醛和氢气经固载在固定床上的催化剂催化反应，得粗糠醇；将粗糠醇和反应剩余氢气进入冷凝器4进行冷凝，冷凝后气液混合物进入气液分离器5进行气液分离，气液分离器5中未冷凝的氢气从上部管线排出、经过氢气循环机8后进入汽化器3用于加热汽化原料糠醛；气液分离器5内的液相糠醇从气液分离器5的底部进入精馏塔9进行精馏提纯，即得糠醇成品，收率为99.1%。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种制备糠醇的装置，包括原料罐（1）、气液分离器（5）和冷凝器（4），其特征在于，所述装置还包括汽化器（3）、加热器（6）、固定床反应器（7）和氢气循环机（8），所述原料罐（1）通过管线依次连接汽化器（3）、加热器（6）、固定床反应器（7）、冷凝器（4）和气液分离器（5），所述固定床反应器（7）的固定床上固载有固体催化剂，所述气液分离器（5）的塔顶连接氢气循环机（8）、塔釜连接精馏塔（9）。
2.根据权利要求1所述的一种制备糠醇的装置，其特征在于，所述原料罐（1）和汽化器（3）的连接管线上设置有泵（2）。
3.根据权利要求1所述的一种制备糠醇的装置，其特征在于，所述氢气循环机（8）通过管线连接所述汽化器（3）。
4.一种制备糠醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A.将糠醛从原料罐（1）送往汽化器（3），加热至100～110℃，汽化后与氢气混合进入加热器（6），加热至140～160℃，再通过管线进入固定床反应器（7），汽化糠醛和氢气经固载在固定床上的催化剂催化反应，得粗糠醇；
步骤B.将粗糠醇和反应剩余氢气进入冷凝器（4）进行冷凝，冷凝后气液混合物进入气液分离器（5）进行气液分离，气液分离器（5）中未冷凝的氢气经过氢气循环机（8）后进入汽化器（3）用于加热汽化糠醛；
步骤C. 气液分离器（5）内的液相糠醇进入精馏塔（9）进行精馏提纯，即得糠醇成品。
5.根据权利要求4所述的一种制备糠醇的方法，其特征在于，所述的催化剂的制备方法如下：进一步地，所述的催化剂的制备方法如下：取硅溶胶和Cu(NO3)2于反应釜中，加热至60℃，一边搅拌一边加入Na2CO3和NaOH的混合液，反应8～10h，有沉淀生成，将沉淀物过滤洗涤，再经过干燥和焙烧，加入石墨压片成型后即可。
6.根据权利要求4所述的一种制备糠醇的方法，其特征在于，所述固定床反应器的温度控制在150～180℃。
7.根据权利要求5所述的一种制备糠醇的方法，其特征在于，所述干燥为在110℃下干燥5～10h，所述焙烧为在500℃下焙烧5～12h。
8.根据权利要求5所述的一种制备糠醇的方法，其特征在于，所述硅溶胶与Cu(NO3)2的质量比为1～1.5:4～5；所述Na2CO3和NaOH的摩尔比为1:1。
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