CN112209813B - 一步法合成甲基异丙基酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一步法合成甲基异丙基酮的方法，所述方法包括加料、第一阶段保温反应、第二阶段保温反应；本发明的合成方法提高了反应收率和生产效率，收率为70～80％（以甲醛计），减少物料周转分离等操作，废水废气量明显减少，安全易控。相对传统合成方法显著减少设备等的使用数量，反应时间大大缩短，工序简单易控制。降低了物料消耗、设备投资、三废处理、人员等各项费用，成本优势明显提高；本发明所述合成方法，优选的技术方案可以达到甲基异丙基酮的收率为80‑85%（以甲醛计），甲基异丙基酮的纯度99.5%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一步法合成甲基异丙基酮的方法，属于化工合成技术领域。
背景技术
现有技术中合成甲基异丙基酮的方法，包括丁酮甲醇法、丁酮甲醛法等。
CN102861577A以甲乙酮（丁酮）和甲醇、水为原料进行反应合成甲基异丙基酮；但反应温度较高，达320-440℃，甲基异丙基酮的收率较低，其实施例记载的最高收率仅为18.36%（实施例12）。
现有的丁酮甲醛法合成甲基异丙基酮一般是按照三步法进行的，第一步，将丁酮在碱性催化下滴加甲醛，进行缩合反应得到醇酮，精馏分离出过量的丁酮；第二步，醇酮经过硫酸中和后，加入阻聚剂及酸性催化剂进行脱水反应，生成烯酮产物并进行蒸馏；第三步，烯酮产物在加氢催化作用下，高压加氢反应，加氢反应结束，进行精馏分离得到甲基异丙基酮产品，收率最高不超过55%（以甲醛计）。
该方法步骤繁琐，工序复杂，进行三次反应多次分离，三废多，气味难控制，收率低，精馏分离多次，能耗高，成本高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一步法合成甲基异丙基酮的方法，实现以下发明目的：缩短工艺流程，实现一步法合成甲基异丙基酮；降低能耗，减少废水量；提高反应收率。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一步法合成甲基异丙基酮的方法，所述方法包括加料、第一阶段保温反应、第二阶段保温反应。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
原料为丁酮和甲醛；催化剂包括加氢催化剂和缩合催化剂。
所述加氢催化剂为钯炭、铂炭、雷尼镍中的一种；
优选为钯炭，钯含量0.1-10wt%，优选为2-4%；
所述缩合催化剂，为大孔强碱性阴离子交换树脂或大孔强酸性阳离子交换树脂。
所述丁酮与加氢催化剂的质量比为1:0.0005～0.005；所述丁酮与缩合催化剂的质量比为1：0.01-0.1。
优选为：所述丁酮与加氢催化剂的质量比为1:0.001～0.005；所述丁酮与缩合催化剂的质量比为1：0.01-0.05。
所述第一阶段保温反应，保持氢气压力为0.01-5MPa，温度为30-80℃，时间为30-150min；
优选为：所述第一阶段保温反应，保持氢气压力为0.5-2.5MPa，温度为40-80℃，时间为40-120min；
所述第一阶段保温反应，转速为300-700r/min。
所述甲醛与丁酮摩尔比为0.1～2.5：1，优选为0.6-1:1。
所述第二阶段保温反应，保持氢气压力为0.01-5MPa，保温温度为40-150℃，时间为0.1-8小时；优选为：所述第二阶段保温反应，保持氢气压力为0.5-2.5MPa，保温温度为100-130℃，时间为60-90min。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
（1）本发明的合成方法提高了反应收率和生产效率，收率为70～80％（以甲醛计），减少物料周转分离等操作，废水废气量明显减少，安全易控。相对传统合成方法显著减少设备等的使用数量，反应时间大大缩短，工序简单易控制。降低了物料消耗、设备投资、三废处理、人员等各项费用，成本优势明显提高，反应时间为0.5-10.5h。
（2）本发明所述合成方法，优选的技术方案可以达到甲基异丙基酮的收率为80-85%（以甲醛计），甲基异丙基酮的纯度99.5%以上，反应时间为100-210min。
具体实施方式
实施例1一步法合成甲基异丙基酮的方法
包括以下步骤：
（1）加料
将丁酮380克，钯炭（钯含量为3%）1.2克投入高压釜中，同时加入缩合催化剂9.8克，385克甲醛液（37%），投料完成开始氮气、氢气分别置换系统各三次。
所述缩合催化剂，为大孔强碱性阴离子交换树脂。
（2）第一阶段保温反应
置换完成后保持氢气压力1.2MPa，开启搅拌，转速调整至450转/分钟，进行升温，升温至45℃，并保持45℃，保温40分钟。
（3）第二阶段保温反应
45℃保温完成后，维持反应压力，升温至120℃进行保温反应，保温60分钟结束。
（4）后处理
开始进行降温至45℃，泄放系统内压力，氮气置换系统放出合成液进行过滤回收催化剂，静置分层。上层油相和下层水相进行精馏分离得到产品甲基异丙基酮347.4克和副产物3-戊酮、2-甲基-3-戊酮等62.1克。甲基异丙基酮收率 85%（以甲醛计）；经精馏分离后产品纯度可达99.5%以上。
实施例2一步法合成甲基异丙基酮的方法
包括以下步骤：
（1）加料
将丁酮380克，铂炭（铂含量为3%）1.5克投入高压釜中， 同时加入缩合催化剂9.8克，甲醛液（37%）300克，投料完成开始氮气、氢气分别置换系统各三次。
所述缩合催化剂，为大孔强碱性阴离子交换树脂。
（2）第一阶段保温反应
置换完成后保持氢气压力0.7MPa，开启搅拌，转速调整至300转/分钟，进行升温，升温至65℃，保温反应120分钟。
（3）第二阶段保温反应
65℃保温结束后，维持反应压力，升温至100℃进行保温反应，保温60分钟结束。
（4）后处理
开始进行降温至45℃，泄放系统内压力，氮气置换系统放出合成液进行过滤回收催化剂，静置分层。上层油相和下层水相进行精馏分离得到产品甲基异丙基酮264.1克和副产物3-戊酮、2-甲基-3-戊酮等56.2克。甲基异丙基酮收率83%（以甲醛计），经精馏分离后产品纯度可达99.5%以上。
实施例3一步法合成甲基异丙基酮的方法
包括以下步骤：
（1）加料
将丁酮380克，雷尼镍1.0克投入高压釜中，同时加入缩合催化剂9.8克，甲醛液（37%）300克，投料完成开始氮气、氢气分别置换系统各三次。
所述缩合催化剂，为大孔强酸性阳离子交换树脂。
（2）第一阶段保温反应
置换完成后保持氢气压力2.0MPa，开启搅拌，转速调整至700转/分钟，进行升温至80℃，并保持此温度90分钟。
（3）第二阶段保温反应
80℃保温结束后，维持反应压力，升温至130℃进行保温反应，保温90分钟结束。
（4）后处理
开始进行降温至45℃，泄放系统内压力，氮气置换系统放出合成液进行过滤回收催化剂，静置分层。上层油相和下层水相进行精馏分离得到产品产品甲基异丙基酮254.4克和副产物3-戊酮、2-甲基-3-戊酮等66.2克。甲基异丙基酮收率 80%（以甲醛计），经精馏分离后产品纯度可达99.5%以上。
除非特殊说明，本发明采用的比例均为质量比，采用的百分比均为质量百分比。
Claims (4)
1.一步法合成甲基异丙基酮的方法，其特征在于：所述方法包括加料、第一阶段保温反应、第二阶段保温反应；原料为丁酮和甲醛；所述甲醛与丁酮摩尔比为0.1～2.5：1；
催化剂包括加氢催化剂和缩合催化剂；
所述加氢催化剂为钯炭、铂炭、雷尼镍中的一种；所述缩合催化剂，为大孔强碱性阴离子交换树脂或大孔强酸性阳离子交换树脂；
所述丁酮与加氢催化剂的质量比为1:0.0005～0.005；所述丁酮与缩合催化剂的质量比为1：0.01-0.1；所述第一阶段保温反应，保持氢气压力为0.01-5MPa，温度为30-80℃，时间为30-150min；
所述第二阶段保温反应，保持氢气压力为0.01-5MPa，保温温度为40-150℃，时间为0.1-8小时。
2.根据权利要求1所述的一步法合成甲基异丙基酮的方法，其特征在于：所述丁酮与加氢催化剂的质量比为1:0.001～0.005；所述丁酮与缩合催化剂的质量比为1：0.01-0.05。
3.根据权利要求1所述的一步法合成甲基异丙基酮的方法，其特征在于：所述第一阶段保温反应，保持氢气压力为0.5-2.5MPa，温度为40-80℃，时间为40-120min。
4.根据权利要求1所述的一步法合成甲基异丙基酮的方法，其特征在于：所述第二阶段保温反应，保持氢气压力为0.5-2.5MPa，保温温度为100-130℃，时间为60-90min。
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: A one-step method for synthesizing methyl isopropyl ketone Effective date of registration: 20231031 Granted publication date: 20210608 Pledgee: Pudong Shanghai Development Bank Limited by Share Ltd. Lanzhou branch Pledgor: Shandong Zhiyong Chemical Industry Technology Research Institute Co.,Ltd. Registration number: Y2023980063356 |