CN115770526A - 一种酮醇脱水缩合反应装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种酮醇脱水缩合反应装置和方法，所述装置包括反应单元、气相处理单元、液相分离单元；所述反应单元包括具有腔体的反应器；所述气相处理单元包括汽提塔、倾析器；所述液相分离单元包括分离器；沿气相流向，所述反应单元与气相处理单元连接；沿液相流向，所述反应单元与液相分离单元连接。该装置采用“反应‑精馏‑倾析‑分离”联合操作，可以提升酮醇缩合总体反应收率，并通过连续生产缩小设备规格，属于化工技术领域。本方法可以用于缩酮化合物的连续生产，从而缩小设备规格，并降低原料损失，提升产品收率。

Description

一种酮醇脱水缩合反应装置及方法

技术领域

本申请涉及一种酮醇脱水缩合反应装置及方法，属于反应工艺领域。

背景技术

缩酮是一类具有特殊花果香气的精细化工产品，因此被广泛应用于化妆品、酒类、食品等生活必需品的定香调香和香料合成。同时缩酮化合物由于具备合成可逆性，也常被用作羰基保护剂和药物中间体。

现有缩酮生产工艺以酮醇为原料发生脱水缩合反应，采用共沸蒸发方法将水和带水剂共同蒸出，提升原料转化率。整个流程采用间歇操作，设备规格大，能耗高，废水中带走较多原料醇，导致原料浪费，降低了产物总体收率，限制了生产规模放大。因此有必要对酮醇缩合反应工艺过程进行改进，开发连续生产方法，提高产品收率，同时缩小设备规模，降低投资。

发明内容

本申请提供了一种酮醇缩合反应装置，该装置可以连续操作，并提升产品收率。

根据本申请的一个方面，提供了一种酮醇脱水缩合反应装置，

所述装置包括反应单元、气相处理单元、液相分离单元；

所述反应单元包括具有腔体的反应器；

所述气相处理单元包括汽提塔、冷凝器、回流装置、倾析器；

所述液相分离单元包括分离器；

所述反应单元分别与气相处理单元、液相分离单元连接；

所述反应器的气相出口与汽提塔的气相进口连通，所述的汽提塔气相出口通过冷凝器与回流装置进口连接，回流装置液相出口经过管路I、管路II，分别与汽提塔液相进口、倾析器液相进口连接；所述倾析器的油相出口与反应器的油相进口连接。

可选地，所述倾析器还包括水相出口；

所述回流装置液相出口通过泵I分别与管路I、管路II连通。

可选地，所述反应器的腔体内设有搅拌器；

所述反应器的腔体外设有夹套，用于对所述反应器进行加热。

可选地，所述反应器的液相出口与所述分离器的液相进口连接，所述分离器的出口I与所述反应器的进口I连接；

优选地，所述分离器的出口I通过泵II与所述反应器的进口I连接；

所述分离器还包括产物出口；

可选地，所述汽提塔为板式塔；

所述板式塔的理论板数为8～25块；塔板数量理论上影响副产物水的分离效果，理论板数过低将无法最大程度分离出水组分，理论板数过多影响设备投资。

根据本申请的另一个方面，提供了一种缩酮连续合成的方法，将含有酮、醇及带水剂的原料通入所述的装置的反应器中合成缩酮。

所述酮选自环己酮、环己二酮、环戊酮、丁酮中的至少一种；

所述醇为双羟基醇类化合物；

所述双羟基醇类化合物选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇中的至少一种；

所述带水剂选自环己烷、苯、二氯甲烷、四氯化碳、石油醚中的至少一种。

可选地，所述方法包括以下步骤：

(1)从反应器的原料进口向装有催化剂的反应器中加入原料，原料在反应器中被所述搅拌器搅拌混合，并被所述夹套加热至反应温度，反应生成气相产物和液相产物；

(2)步骤(1)中所述的气相产物通过所述汽提塔，与经所述回流装置回流的液相传质交换，含水和带水剂的气相与缩酮产物分离；所述含水和带水剂的气相流经冷凝器冷凝成液相，经过回流装置、管路I、管路II，返回汽提塔，以及送入倾析器；进入倾析器中的液相分层成为油相和水相，油相返回反应器，水相作为废水排出；

步骤(1)中所述的液相产物进入所述分离器中，通过重力作用沉降分离得到浆料和反应产物，所述浆料返回反应器，所述反应产物由所述分离器的产物出口排出。

可选地，步骤(1)，所述反应温度为90～150℃。

优选地，所述反应温度可独立选自90℃、100℃、105℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃。

可选地，步骤(2)中，所述汽提塔的压力为101.3～110kPaA；

优选地，所述汽提塔的压力为101.3～105kPaA；

所述汽提塔的温度为42～75℃；

优选地，所述汽提塔塔顶的温度为42～60℃；

所述气提塔的回流比为0.1～30；

优选地，所述汽提塔的回流比为0.1～10。

所述油相包括带水剂和酮。

所述浆料包括催化剂、未分离处的产物。

本发明所述装置的一种方案，包括反应单元、气相处理单元、液相分离单元；

所述反应单元包括具有腔体的反应器，所述反应器的腔体内设有搅拌器，所述反应器的腔体外设有夹套，用于对所述反应器进行加热；

所述气相处理单元包括汽提塔、冷凝器、回流装置、倾析器；所述汽提塔为板式塔；所述板式塔的理论板数为8～25块；

所述液相分离单元包括分离器；

所述反应单元分别与气相处理单元、液相分离单元连接；

所述反应器的气相出口与汽提塔的气相进口连通，所述的汽提塔气相出口通过冷凝器与回流装置进口连接，回流装置液相出口通过泵I分别与管路I、管路II连通，管路I、管路II分别与汽提塔液相进口、倾析器液相进口连接；所述倾析器的油相出口与反应器的油相进口连接；所述倾析器还包括水相出口。

所述反应器的液相出口与所述分离器的液相进口连接，所述分离器的出口I通过泵II与所述反应器的进口I连接；所述分离器还包括产物出口。

本申请能产生的有益效果包括：

1)本申请所提供的装置和方法，可实现缩酮连续生产，缩小设备规格；

2)本申请所提供的装置和方法，可实现稳定操作，保证产品质量；

3)本申请所提供的装置和方法，可回收气相中含有的未反应的原料醇，经由汽提塔汽提回收到反应器中，降低了分离过程中的损失，提高产品收率。

附图说明

图1为本申请一种含有搅拌器的酮醇缩合反应装置示意图。

其中：1、反应釜；2、汽提塔；3、冷凝器；4、回流罐；5、循环泵；6、倾析器；7、分离器；8、浆料泵；9、搅拌器；10、夹套。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

如无特别说明，本申请的实施例中的原料和催化剂均通过商业途径购买。

实施例1

如图1所述，本发明提供了另一种缩酮脱水缩合反应装置的方案，包括：反应釜1、汽提塔2(塔内板数为25块)、冷凝器3、回流罐4、循环泵5、倾析器6、分离器7、浆料泵8，其中反应釜1腔体内设有搅拌器9，腔体外设有夹套10，反应釜1顶部的气相出口与汽提塔2底部的气相进口连通，汽提塔2顶部气相出口依次与冷凝器3、回流罐4、循环泵5进口连接，循环泵5出口管路分两支分别与汽提塔2液相进口和倾析器6液相进口连接，倾析器6的油相出口与反应釜1油相进口连接；

反应釜1的液相出口与分离器7的液相进口连接，分离器7的浆料出口经浆料泵8与反应釜1原料进口II连接，分离器7上部设有产物出口。

实施例2

本实施例还提供了一种缩酮连续合成的方法，应用图1所示的装置，具体包括以下按步骤：

环己酮、乙二醇及带水剂环己烷作为反应物料送入填装一种负载型磷钼钨酸催化剂的反应釜1中，被夹套内蒸汽加热至105℃，发生脱水缩合反应，生成环己酮乙二醇缩酮及大量的水。反应后得到的水、环己烷及少量反应原料和产品的混合蒸汽通过连接点进入汽提塔2，与塔顶流下来的回流液逐级传质交换，最后从汽提塔2顶部流出经冷凝器3冷凝，得到55℃的冷凝液，并送至回流罐4中短暂缓存，汽提塔2的回流比为0.26，塔顶压力为102kPaA，理论板数为15块，塔顶温度55℃。冷凝液经循环泵5加压后部分返回汽提塔2顶部作为回流，部分送去倾析器6稳定分层。倾析器6中的油相为摩尔分率大于99.6％的环己烷，返回反应釜作为脱水剂使用，水相为摩尔分率大于99.5％的废水。反应釜1底部混合物送去分离器7分离，底部的催化剂及部分产物混合物经浆料泵8加压后返回反应釜1，上部产物送出反应装置去分离单元。该流程产物总体收率85％，高于单程收率82％，并可用于连续的环己酮乙二醇缩酮生产。

实施例3

本实施例还提供了一种缩酮连续合成的方法，应用图1所示的装置，具体包括以下按步骤：

丁酮、乙二醇及带水剂环己烷作为反应物料送入含有一种负载铜金属的SBA-15催化剂的反应釜1中，被夹套内蒸汽加热至110℃，发生脱水缩合反应，生成丁酮乙二醇缩酮及大量的水。反应后得到的水、环己烷及少量反应原料和产品的混合蒸汽通过连接点进入汽提塔2，与塔顶流下来的回流液逐级传质交换，最后从汽提塔2顶部流出经冷凝器3冷凝，得到57℃的冷凝液，并送至回流罐4中短暂缓存，汽提塔2的回流比为1.56，塔顶压力为102kPaA，理论板数为15块，塔顶温度57℃。冷凝液经循环泵5加压后部分返回汽提塔2顶部作为回流，部分送去倾析器6稳定分层。倾析器6中的油相组成为摩尔分率86％的环己烷和13.5％的丁酮，返回反应釜作为脱水剂和循环原料使用，水相为摩尔分率大于98.9％的废水。反应釜1底部混合物送去分离器7分离，底部的催化剂及部分产物混合物经浆料泵8加压后返回反应釜1，上部产物送出反应装置去分离单元。该流程产物总体收率96.6％，高于单程收率85％，并可用于连续的丁酮乙二醇缩酮生产。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种缩酮合成连续反应装置，其特征在于，

所述装置包括反应单元、气相处理单元、液相分离单元；

所述反应单元包括具有腔体的反应器；

所述气相处理单元包括汽提塔、冷凝器、回流装置、倾析器；

所述液相分离单元包括分离器；

所述反应单元分别与气相处理单元、液相分离单元连接；

所述反应器的气相出口与汽提塔的气相进口连通，所述的汽提塔气相出口通过冷凝器与回流装置进口连接，回流装置液相出口经过管路I、管路II，分别与汽提塔液相进口、倾析器液相进口连接；所述倾析器的油相出口与反应器的油相进口连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述倾析器还包括水相出口；

所述回流装置液相出口通过泵I分别与管路I、管路II连通。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述反应器的腔体内设有搅拌器；

所述反应器的腔体外设有夹套，用于对所述反应器进行加热。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述反应器的液相出口与所述分离器的液相进口连接，所述分离器的出口I与所述反应器的进口I连接；

优选地，所述分离器的出口I通过泵II与所述反应器的进口I连接；

所述分离器还包括产物出口。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述汽提塔为板式塔；

所述板式塔的理论板数为8～25块。

6.一种缩酮连续合成的方法，其特征在于，将含有酮、醇及带水剂的原料通入权利要求1～5任一项所述的装置的反应器中合成缩酮。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述酮选自环己酮、环己二酮、环戊酮、丁酮中的至少一种；

所述醇为双羟基醇类化合物；

优选地，所述双羟基醇类化合物选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇中的至少一种；

所述带水剂选自环己烷、苯、二氯甲烷、四氯化碳、石油醚中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)从反应器的原料进口向装有催化剂的反应器中加入原料，原料在反应器中被所述搅拌器搅拌混合，并被所述夹套加热至反应温度，反应生成气相产物和液相产物；

(2)步骤(1)中所述的气相产物通过所述汽提塔，与经所述回流装置回流的液相传质交换，含水和带水剂的气相与缩酮产物分离；所述含水和带水剂的气相流经冷凝器冷凝成液相，经过回流装置、管路1、管路2，返回汽提塔，以及送入倾析器；进入倾析器中的液相分层成为油相和水相，油相返回反应器，水相作为废水排出；

步骤(1)中所述的液相产物进入所述分离器中，通过重力作用沉降分离得到浆料和反应产物，所述浆料返回反应器，所述反应产物由所述分离器的产物出口排出。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

步骤(1)所述反应温度为90～150℃。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

步骤(2)中，所述汽提塔的压力为101.3～110kPaA；

所述汽提塔的塔顶温度为42～75℃；

所述汽提塔的回流比为0.1～30。

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