CN112694417B - 一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法及装置 - Google Patents

一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种1‑氰基‑2‑丙烯基乙酸酯的制备方法，采用液体循环真空泵作为吸收装置。本方法使用液体循环真空泵作为吸收装置，吸收效率高，本发明制备的产品1‑氰基‑2‑丙烯基乙酸酯的一次收率（丙烯醛氰醇计算）为99‑99.85%，产品纯度为98.5%以上。本方法只需要液体循环真空泵即可完成吸收反应，不需要产品后处理步骤，设备投资低。

Description

一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法及装置
技术领域
本发明涉及一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法，属于酯化合成领域。
背景技术
1-氰基-2-丙烯基乙酸酯（ACA，Acrolein Cyanohydrin Acetate）主要用做生产农药草铵膦的中间体。
ACA的合成路线主要有两种：一种是丙烯醛先与氢氰酸或者氰盐溶液反应生成丙烯醛氰醇，得到的丙烯醛氰醇与有机酰卤或者酸酐反应得到ACA反应液，再用乙醚从反应液中萃取得到有机相，有机相经碳酸钠溶液中和、无水硫酸钠干燥、过滤、精馏得到产品ACA；另一种是丙烯醛与NaCN或者NaCN水溶液混合后，再与酸酐混合，经一锅法反应得到ACA反应液，再经后处理得到产品ACA。
Figure 473736DEST_PATH_IMAGE001
无论是两步法还是一步法，该反应都会生产一分子乙酸，现有技术多采用此种方法进行生产。
CN112094203A提供了一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法，包括乙酸裂解制备乙烯酮气体、丙烯醛氰醇酯化；该方法采用丙烯醛氰醇溶液直接吸收乙烯酮气体来制备1-氰基-2-丙烯基乙酸酯。该方法不需要使用催化剂或者溶剂，得到产品1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的一次收率（丙烯醛氰醇计算）可以达到95%以上，得到一次产品纯度可以达到97.5%以上，并且不会有醋酸产生，但是工业运行中发现，乙酸裂解出来的乙烯酮在进入吸收装置的时候，需要通过真空泵进入吸收装置，乙烯酮在真空泵内会有一部分损耗，裂解获得的乙烯酮极易在管道及泵内发生逆反应变成稀醋酸或发生聚合，降低总收率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种制备1-氰基-2-丙烯基乙酸酯（ACA）的方法和装置，实现以下发明目的：
1）降低乙烯酮的损耗，提高乙烯酮的利用率；
2）提高ACA的纯度，省略后处理步骤。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法，采用液体循环真空泵作为吸收装置。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
所述制备方法，包括以下步骤：
1）向气体进料管内持续通入乙烯酮气体，ACA工作液经过工作液入口，送入液体循环真空泵，丙烯醛氰醇经过工作液入口管道加入，与ACA工作液混合均匀后进入液体循环真空泵，吸收乙烯酮气体后得到1-氰基-2-丙烯基乙酸酯反应液，及极少量不凝气体。
2）步骤1）中的反应液送入气液分离塔，不凝汽从塔顶排除，1-氰基-2-丙烯基乙酸酯产品由塔底产品出口分为两股，一股作为产品，一股作为工作液送入换热器；
3）步骤2）中的工作液经过换热器后，得到ACA工作液送入液体循环真空泵。
所述丙烯醛氰醇的进料方式，可以采用文丘里管的进料方式，保证其很好的混合度。
步骤1）中所述乙烯酮气体来自于醋酸裂解，所述乙烯酮气体的进料温度为5-25℃，绝对压力为0.02Mpa～0.1MPa，优选为5-15℃，绝对压力为0.02Mpa～0.05MPa；
步骤3）中所述工作液经过换热器后，得到ACA工作液，温度为5℃～30℃，常压；优选为15-25℃；
步骤1）中所述乙烯酮气体与丙烯醛氰醇的进料摩尔比为1～1.01：1，所述丙烯醛氰醇与ACA工作液的体积比为1：20～150。
反应温度为20-35℃。
在整个装置运行过程中，步骤2）中所述的1-氰基-2-丙烯基乙酸酯产品由塔底产品出口分为两股，通过控制产品出料量与乙烯酮和丙烯醛氰醇产品的进料量，循环量维持一定范围，保证装置稳定运行。一般情况下，产品出料量与乙烯酮和丙烯醛氰醇产品的进料量基本一致。
本发明还提供一种制备1-氰基-2-丙烯基乙酸酯（ACA）的装置：
包括液环真空泵，气液分离塔，换热器，其中液环真空泵的进口与换热器用管道连接，管道上设置丙烯醛氰醇的进料口；液环真空泵的出口与气液分离塔用管道连接，其中，气液分离塔底部出料口设置支路，一支为成品出料，一支与换热器连接。
本发明在液环真空泵中实现乙烯酮的吸收，液环真空泵中可以维持乙烯酮离开裂解装置时的真空度，避免逆反应的发生。并且有效减少气体在管道内的时间，气体直接进真空泵内循环，减少损耗，更容易发生吸收反应，获得产品。同时使用产品作为工作液，丙烯醛氰醇吸收液在工作液的管道上送入，工作液可以很好的分散吸收液，提高吸收效率。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1）本方法使用液体循环真空泵作为吸收装置，吸收效率高，
本发明制备的产品1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的一次收率（丙烯醛氰醇计算）为99-99.85%，产品纯度为98.5 %以上。
2）本方法只需要液体循环真空泵即可完成吸收反应，不需要产品后处理步骤，设备投资低。
3）本发明乙烯酮气体直接进入液体循环真空泵内的循环反应，减少损耗，乙烯酮的利用率在99%以上。
附图说明
图1为1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备流程图。
图中：
A—液体循环真空泵； B—气液分离塔； C—换热器；
1—乙烯酮气体；2—丙烯醛氰醇； 3—ACA工作液
4—反应液； 5—ACA产品； 6—尾气。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明，但这并不限制本发明的保护范围。
实施例1
温度25℃的ACA工作液3以765kg/h经过工作液入口，送入液体循环真空泵A（绝对压力为0.02Mpa）；
醋酸高温裂解后的乙烯酮气体1冷却至温度15℃，绝对压力0.02Mpa，由冷却器以17.57kg/h出料，送入液体循环真空泵A；
丙烯醛氰醇2以31.05kg/h经过工作液入口管道加入，与ACA工作液3混合均匀后进入液体循环真空泵A，吸收乙烯酮气体1后，反应液4以813.6kg/h进入气液分离塔B，ACA产品5以812.38kg/h由塔底出，其中765kg/h作为工作液送入换热器C，得到ACA工作液3。
上述反应温度为35℃。
以丙烯醛氰醇计，ACA产品含量98.55%，收率99.85%（以丙烯醛氰醇计）。
本发明乙烯酮的损耗少，乙烯酮利用率99.2%。
实施例2
温度20℃的ACA工作液3以1759kg/h经过工作液入口，送入液体循环真空泵A（绝对压力为0.04Mpa）；
醋酸高温裂解后的乙烯酮气体1冷却至温度5℃，绝对压力0.04Mpa，由冷却器19.77kg/h出料，送入液体循环真空泵A。
丙烯醛氰醇2以35.26kg/h经过工作液入口管道加入，与ACA工作液3混合均匀后进入液体循环真空泵A，吸收乙烯酮气体1后，反应液4以1814kg/h进入气液分离塔B，ACA产品5以1812.3kg/h由塔底出，其中1759kg/h作为工作液送入换热器C，得到ACA工作液3。
上述反应温度为25℃。
以丙烯醛氰醇计，ACA产品含量98.63%，收率99%。本发明乙烯酮的损耗少，乙烯酮利用率99.3%。
实施例1和2的乙烯酮气体1，乙烯酮含量≧90%。
对比例1
醋酸高温裂解得到的乙烯酮气体（乙烯酮含量≧90%）经过冷却后，以202.91kg/h经真空泵由塔底进入吸收塔，进料温度5℃，常压，丙烯醛氰醇通过喷淋装置E充满吸收塔，流速318.5kg/h，与乙烯酮气体液气比为0.99，反应温度25℃，停留时间3s，反应得到ACA产品5进入塔底，以478.51kg/h进入ACA储罐T3，废气经气液分离进入废气处理系统。得到的ACA产品5，ACA含量为96.1%，收率95.7%（以丙烯醛氰醇计算）。乙烯酮利用率84.56%。

Claims (5)

1.一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法，其特征在于：采用液体循环真空泵作为吸收装置；
所述制备方法，具体为：乙烯酮气体通入液体循环真空泵，ACA工作液通入液体循环真空泵，丙烯醛氰醇在ACA工作液进入液体循环真空泵的管道上持续通入，与ACA工作液混合均匀后进入液体循环真空泵；
所述乙烯酮气体与丙烯醛氰醇的进料摩尔比为1～1.01：1；
所述丙烯醛氰醇与ACA工作液的体积比为1：20～150；
反应温度为20-35℃，液体循环真空泵的压力为绝对压力0.02Mpa～0.1MPa。
2.根据权利要求1所述的一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法，其特征在于：所述乙烯酮气体的进料温度为5-25℃，绝对压力为0.02Mpa～0.1MPa。
3.根据权利要求1所述的一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法，其特征在于：所述ACA工作液的温度为5℃～30℃。
4.根据权利要求1所述的一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法，其特征在于：吸收得到的反应液经过气液分离得到的产品分为两股，一股作为ACA产品收集，一股作为工作液换热后作为ACA工作液。
5.根据权利要求1所述的一种1-氰基-2-丙烯基乙酸酯的制备方法，其特征在于：所述制备方法采用的装置包括液环真空泵，气液分离塔，换热器，其中液环真空泵的进口与换热器用管道连接，管道上设置丙烯醛氰醇的进料口；液环真空泵的出口与气液分离塔用管道连接，其中，气液分离塔底部出料口设置支路，一支为成品出料，一支与换热器连接。
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