CN1120831C - 用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法，是将原料丙酮、甲醛分别进入装有弱碱性阴离子交换树脂的预处理柱中除去原料中所含的微量有机酸后混合，然后进入装有强碱性阴离子交换树脂作催化剂的反应器中，反应器的温度为25～35℃，反应时间为10～20分钟，不经中和直接进入分馏塔中，分馏塔顶回收丙酮，分馏塔底得到含水的丁酮醇粗品。本发明的反应器可长期使用，生产成本降低，丁酮醇收率和含量高，反应波动小。
Description
本发明涉及用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法。
丁酮醇是合成丁烯酮的关键中间体，在丁酮醇的合成过程中，常用的工艺方法如图1所示，是将丙酮、甲醛在NaOH或KOH等碱性水溶液的催化下，进入管式反应器A中反应后，用草酸溶液中和，进入分馏塔B中，分馏塔顶回收丙酮，分馏塔底得到含水的丁酮醇粗品。该工艺方法存在的问题是：反应完成后，反应液要用过量的酸来及时中止反应，否则会形成较多的双丙酮醇副产物；此外，过量的酸常会带到回收的丙酮中，导致反应系统碱度的波动，给反应的控制带来困难。因此，这种工艺方法，合成丁酮醇的收率和含量不高，且反应波动较大。
本发明的目的是提供一种收率和含量高、反应波动小、操作简便的用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法。
为了达到上述目的，本发明采用的工艺方法如下：将原料丙酮、甲醛分别装入有弱碱性阴离子交换树脂的预处理柱中除去原料中所含的微量有机酸后混合，进入装有强碱性阴离子交换树脂作催化剂的反应器中，反应器的温度为25～35℃，反应时间为10～20分钟，不经中和直接进入分馏塔中，分馏塔顶回收丙酮，分馏塔底得到含水的丁酮醇粗品。
本发明的优点是：1)作为反应用的强碱性阴离子交换柱或管可以长期使用，不会消耗，因而可以降低生产成本；2)反应完以后的产物中不含碱，因而无需用酸中和，从而避免了回收丙酮的酸含量波动；3)由于采用预处理柱，使得进入反应器的原料质量稳定，从而避免了因原料含酸量波动所带来的反应结果波动；4)可以精确控制反应时间，减少付产物的形成，从而提高了丁酮醇的含量和收率，减少了“三废”的产生。
下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
图1是原合成丁酮醇的工艺流程图；
图2是本发明的工艺流程图。
如图2所示，将原料丙酮、甲醛分别进入装有弱碱性阴离子交换树脂的预处理柱中除去原料中所含的微量有机酸后混合，然后进入装有强碱性阴离子交换树脂作催化剂的反应器A中，反应器的温度为25～35℃，反应时间为10～20分钟，不经中和直接进入分馏塔B中，分馏塔顶回收丙酮，分馏塔底得到含水的丁酮醇粗品。
为清除原料丙酮、甲醛中微量酸对反应的影响，因此在反应器(柱状或管式)前加预处理柱，预处理柱中加弱碱性阴离子交换树脂，以除去原料中的酸，但又不至于引起原料产生副反应。
预处理用的弱碱性阴离子交换树脂为市售的大孔型或凝胶型弱碱性阴离子交换树脂，经NaOH或KOH水溶液处理后作为预处理树脂。
强碱性阴离子交换树脂为市售的大孔型或凝胶型强碱性阴离子交换树脂，经NaOH或KOH水溶液处理后作为催化剂。
为了使反应能连续进行，原料丙酮、甲醛的预处理柱分别为两根，处理丙酮的为C和C′预处理柱，C和C’可切换使用；处理甲醛的为D和D′预处理柱，D和D′可切换使用。一根使用，另一根备用，当预处理柱中树脂被原料中酸基本中和完时，将物料切换到备用柱，用过的预处理柱则用NaOH或KOH水溶液再生，再生好以后作为备用柱。
本发明的实施例如表1所示：
| 实施例 | 催化剂 | 交换容量(mol/kg) | 丙酮/甲醛(mol比) | 反应温度(℃) | 反应时间(min) | 丁酮醇收率(％) | 丁酮醇含量(％)(水除外) |
| 1 | 大孔型强碱性阴离子交换树脂 | 4.72 | 15 | 30 | 16 | 86.4 | 82.3 |
| 2 | 20 | 30 | 12 | 89.4 | 86.7 | ||
| 3 | 25 | 35 | 10 | 91.2 | 89.3 | ||
| 4 | 30 | 25 | 20 | 93.7 | 91.6 | ||
| 5 | 凝胶型强碱性阴离子交换树脂 | 5.13 | 15 | 30 | 16 | 85.6 | 82.1 |
| 6 | 20 | 35 | 10 | 86.8 | 84.2 | ||
| 7 | 25 | 25 | 20 | 90.9 | 88.5 | ||
| 8 | 30 | 30 | 12 | 92.5 | 89.7 |
比较例如表2所示：
| 比较例 | 丙酮/甲醛(mol比) | 反应温度(℃) | 反应时间(min) | 丁酮醇收率(％) | 丁酮醇含量(％)(水除外) |
| 1 | 15 | 30 | 16 | 72.4 | 68.3 |
| 2 | 20 | 30 | 12 | 76.7 | 72.6 |
| 3 | 25 | 35 | 10 | 78.8 | 75.3 |
| 4 | 30 | 25 | 20 | 80.2 | 77.1 |
Claims (5)
1.用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法，其特征在于：将原料丙酮、甲醛分别进入装有弱碱性阴离子交换树脂的预处理柱中除去原料中所含的微量有机酸后混合，然后进入装有强碱性阴离子交换树脂作催化剂的反应器[A]中，反应器的温度为25～35℃，反应时间为10～20分钟，不经中和直接进入分馏塔[B]中，分馏塔顶回收丙酮，分馏塔底得到含水的丁酮醇粗品。
2.根据权利要求1所述的用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法，其特征在于：所述的预处理用的弱碱性阴离子交换树脂为市售的大孔型或凝胶型弱碱性阴离子交换树脂，经NaOH或KOH水溶液处理后作为预处理树脂。
3.根据权利要求1所述的用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法，其特征在于：所述的强碱性阴离子交换树脂为市售的大孔型或凝胶型强碱性阴离子交换树脂，经NaOH或KOH水溶液处理后作为催化剂。
4.根据权利要求1所述的用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法，其特征在于：所述的原料丙酮、甲醛的预处理柱分别为两根，处理丙酮的为[C]和[C′]预处理柱，[C]和[C’]可切换使用；处理甲醛的为[D]和[D′]预处理柱，[D]和[D′]可切换使用。
5.根据权利要求1所述的用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法，其特征在于：所述的反应器[A]为柱状或管式反应器。
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