CN116003236A - 一种戊二醛的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种戊二醛的生产方法,包括:将环戊烯预处理,再与氧化剂和有机溶剂混合,在催化剂的作用下反应,得到戊二醛;所述催化剂选自含有钨的化合物。本申请采用含有钨的化合物作为催化剂,在制备戊二醛的过程中,三废少,更环保;同时采用氧化剂氧化环戊烯,降低成本的同时使得杂质少,且戊二醛具有高收率。
Description
技术领域
本发明涉及化合物制备技术领域,尤其涉及一种戊二醛的生产方法。
背景技术
戊二醛是世界卫生组织推荐用于传染性肝炎的首选消毒剂,也是我国卫生部推荐使用的医用消毒杀菌剂。戊二醛灭菌率高,对枯草杆菌、黑色变种芽胞杆菌乙肝病毒表面抗原、金黄色葡萄球菌以及杂菌的杀灭率为100%,对金属医疗器械基本上无腐蚀作用,适应于各类手术器械,如胃镜、内窥镜、注射用品导管、手术刀等;还可以用于病人和医护人员皮肤衣物及病房的消毒。由于戊二醛具有优异的性能和广泛的应用范围,目前全球一直在寻找一条工艺路线简单、成本低的工业化生产方法。
工业上主要由丙烯醛和乙烯基甲醚合成产生的吡喃为原料,经过催化反应生成戊二醛。但该种方法原料价格高,原料丙烯醛沸点低,导致运输困难,成本增加,需要进一步提高收率,降低成本,减少腐蚀。随着炼化一体化的发展,石油化工中有大量有待利用的C5原料(环戊烯等),同时双氧水产能高且价格便宜,反应条件温和,能耗低,生产工艺更绿色环保。因此,以环戊烯为原料生产戊二醛的工艺,从资源利用率、生产成本和环保角度上来讲,将比丙烯醛方法具有更大的优势,具有更强的竞争力。
公开号为CN 106365971 A的中国专利公开了一种连续生产戊二醛的方法,其将水、2-甲氧基-3,4-二氢哔喃、磷酸二氢钠饱和溶液连续进入串联釜式反应器,于一定温度下水解得到戊二醛、甲醇水溶液,水解液进入连续精馏塔,塔顶得出甲醇,塔釜产出戊二醛水溶液。公开号为CN 102603500A的中国专利公开了一种利用微通道反应器制备戊二醛的方法,其以环戊烯为原料,将原料与溶剂叔丁醇配备成溶液,将催化剂和氧化剂双氧水配成溶液,然后将两种溶液由计量泵输入到微反应器中,在反应通道内完成氧化过程,加入溴化钾促进剂可大幅度缩短反应时间。
CN 106365971 A提供的制备方法2-甲氧基-3,4-二氢吡喃原料价格高,导致成本增加,且收率不如环戊烯法高;CN 102603500A提供的方法,微反应器内部微通道尺寸小、结构复杂,极易造成反应器通道堵塞,很难清理。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种戊二醛的生产方法,本申请提供的生产方法在低成本、环保的情况下,得到了收率高的戊二醛。
有鉴于此,本申请提供了一种戊二醛的生产方法,包括:
将环戊烯预处理,再与氧化剂和有机溶剂混合,在催化剂的作用下反应,得到戊二醛;所述催化剂选自含有钨的化合物。
优选的,所述含有钨的化合物选自钨的氧化物、钨的硫化物和杂多钨酸中的一种。
优选的,所述环戊烯预处理的过程具体为:
将所述环戊烯进行脱硫,再进行脱砷和脱氧。
优选的,所述氧化剂选自双氧水。
优选的,所述双氧水的浓度为20~30wt%,所述环戊烯和所述双氧水的质量比为1:(1~5)。
优选的,所述环戊烯和所述催化剂的质量比为(5~10):1。
优选的,所述反应在保护性气氛下进行,所述有机溶剂选自乙醇、叔丁醇、正丁醇和异戊醇中的一种或多种。
优选的,所述反应的温度为50~100℃,时间为5~10h。
优选的,所述生产方法具体为:
将所述环戊烯进入精制单元进行预处理,将氧化剂、环戊烯、有机溶剂和催化剂进入聚合釜中反应,得到的反应溶液进入精馏塔进行精馏,塔顶得到的未反应的环戊烯冷凝后再次进入聚合釜,塔底得到的有机溶剂和戊二醛水溶液进入闪蒸塔,得到戊二醛。
优选的,所述精制单元包括依次连接的脱硫塔、脱砷塔和脱氧塔。
本申请提供了一种戊二醛的生产方法,其将环戊烯预处理,再与氧化剂和有机溶剂混合,在催化剂的作用下反应,得到戊二醛;本申请采用含有钨的化合物作为催化剂,在制备戊二醛的过程中,三废少,更环保;同时采用氧化剂氧化环戊烯,降低成本的同时使得杂质少,且戊二醛具有高收率。
附图说明
图1为本发明生产戊二醛的流程示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术中吡喃法生产戊二醛的技术问题,本申请提供了一种戊二醛的生产方法,其通过引入含钨的化合物作为催化剂,并以氧化环戊烯的方法制备了戊二醛,该生产方法杂质少、成本低,且戊二醛的收率高。具体的,本发明实施例公开了一种戊二醛的生产方法,包括:
将环戊烯预处理后,再与氧化剂和有机溶剂混合,在催化剂的作用下反应,得到戊二醛;所述催化剂选自含有钨的化合物。
在制备戊二醛的过程中,本申请首先将环戊烯预处理,以减少其中杂质对戊二醛收率的影响。在本申请中,所述预处理具体是将环戊烯进行精制,更具体地,所述预处理是将环戊烯依次进行脱硫、脱砷和脱氧;所述脱硫、脱砷和脱氧的具体实施方案按照本领域技术人员熟知的方法进行。
本申请然后将预处理后的环戊烯与氧化剂、有机溶剂混合,在催化剂的作用下反应,即得到戊二醛;在此过程中,所述氧化剂具体选自双氧水,更具体为浓度为20~30wt%的双氧水;在本申请中,所述氧化剂为25~30wt%的双氧水,在具体实施例中,所述双氧水的浓度为30wt%。所述环戊烯和所述双氧水的质量比为1:(1~5),具体的,所述环戊烯和所述双氧水的质量比为1:(1~4),更具体地,所述环戊烯和所述双氧水的质量比为1:(2~3)。所述有机溶剂具体选自乙醇、叔丁醇、正丁醇和异戊醇中的一种或多种,具体的,所述有机溶剂选自乙醇、叔丁醇或正丁醇。所述催化剂选自含钨的化合物,具体的,所述催化剂选自钨的氧化物、钨的硫化物和杂多钨酸,更具体的,所述催化剂选自钨的氧化物,在具体实施例中,所述催化剂选自三氧化钨。所述反应的温度为50~100℃,时间为5~10h,具体的,所述反应的温度为60~90℃,时间为6~9h。
本申请在制备戊二醛的过程中,可在特定的系统中进行,其具体的涉及的系统包括依次连接的脱硫塔、脱砷塔、脱氧塔、反应釜、精馏塔和闪蒸塔;制备戊二醛的工艺流程如图1所示,具体过程为:
将所述环戊烯进入精制单元进行预处理,将氧化剂、环戊烯、有机溶剂和催化剂进入聚合釜中反应,得到的反应溶液进入精馏塔进行精馏,塔顶得到的未反应的环戊烯冷凝后再次进入聚合釜,塔底得到的有机溶剂和戊二醛水溶液进入闪蒸塔,得到戊二醛。
与目前吡喃法工艺生产戊二醛的生产方法相比,该工艺采用钨类催化剂,对比吡喃法酸性催化剂,三废少,更环保;吡喃法工艺,由丙烯醛和乙烯基甲醚合成产生的吡喃为原料,经过催化反应生成戊二醛,该种方法原料价格高,且原料丙烯醛沸点低,导致运输困难,成本增加,本发明以氧化剂氧化环戊烯,随着炼化一体化的发展,石油化工中有大量有待利用的C5原料(环戊烯等),同时氧化剂产能高且价格便宜,成本更低;吡喃法工艺,原料乙烯基甲醚来自于电石法,杂质多,该工艺采用氧化法,杂质少,更有利于戊二醛用于医疗领域。
与目前微通法生产环戊烯的生产方法相比,本申请采用的有机溶剂沸点更低,更容易分离,生产成本低;催化剂不是酸性催化剂,三废少,更环保。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的戊二醛的生产方法进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
生产医用级戊二醛的方法,包括如下几个步骤:
步骤1:将双氧水通过泵打入聚合釜内,同时添加溶剂,启动搅拌;
步骤2:原料环戊烯进入装置精制单元,即环戊烯进入脱硫塔,脱除有机硫,之后进入脱砷塔和脱氧塔脱除微量砷和氧,最后经分析化验砷、硫、氧等合格后为聚合用,环戊烯经环戊烯泵送入反应单元;
步骤3:打开氮气阀,在氮气的保护作用下,通过氮气将催化剂压入催化剂计量罐,打开催化剂加料斗上下阀门用环戊烯将催化剂冲入聚合釜内;
步骤4:启动升温系统,进行缓慢升温至60~90℃;
步骤5:反应5~10小时,反应溶液进入精馏塔,塔顶分离出未反应的环戊烯经冷凝重新进入反应釜,塔底出溶剂和戊二醛水溶液;
步骤6:戊二醛和溶剂进入闪蒸塔,塔顶溶剂循环利用,塔底出戊二醛。
实施例1不同反应温度对戊二醛的收率的影响
实施例1的制备方法按照上述戊二醛的制备方法制备,其中有机溶剂选自乙醇,催化剂选自钨的氧化物(更具体为三氧化钨),双氧水的浓度为30wt%,其他关键参数如表1所示:
表1不同反应温度制备的戊二醛的收率数据表
实施例2不同反应时间对戊二醛的收率的影响
实施例2的制备方法按照上述戊二醛的制备方法制备,其中有机溶剂选自乙醇,催化剂选自钨的氧化物(更具体为三氧化钨),双氧水的浓度为30%,其他关键参数如表2所示:
表2不同反应时间制备的戊二醛的收率数据表
实施例3不同催化剂比例对戊二醛收率的影响
实施例3的制备方法按照上述戊二醛的制备方法制备,其中有机溶剂选自乙醇,双氧水的浓度为30%,催化剂选自钨的氧化物(更具体为三氧化钨),其他关键参数如表3所示:
表3不同催化剂比例制备的戊二醛的收率数据表
实施例4环戊烯/双氧水不同比例对戊二醛的收率的影响
实施例4的制备方法按照上述戊二醛的制备方法制备,其中有机溶剂选自乙醇,双氧水的浓度为30%,催化剂选自钨的氧化物(更具体为三氧化钨),其他关键参数如表4所示:
表4不同环戊烯/双氧水比例制备的戊二醛的收率数据表
实施例5双氧水不同浓度对戊二醛收率的影响
实施例5的制备方法按照上述戊二醛的制备方法制备,其中有机溶剂选自乙醇,催化剂选自钨的氧化物(更具体为三氧化钨),其他关键参数如表5所示:
表5双氧水不同浓度制备的戊二醛的收率数据表
实施例6
相同投料比例、反应温度、反应时间下,杂质影响催化剂的效率,从而影响戊二醛的收率。投用与不投用精制塔(脱硫、脱砷、脱氧)对戊二醛收率影响如表6所示,其他与实施例1中方案3相同;
表6精制单元是否引入的戊二醛收率数据表
精制塔投用情况 | 戊二醛收率(%) |
不投用精制塔 | 70.2% |
投用脱硫塔 | 82.9% |
投用脱砷塔 | 86.6% |
投用脱氧塔 | 84.5% |
投用脱硫塔+脱砷塔+脱氧塔 | 92.8% |
实施例7
相同投料比例、反应温度、反应时间下,即实施例1中方案3,采用不同溶剂制备的戊二醛的收率如表7所示;
表7不同溶剂制备的戊二醛的收率数据表
溶剂 | 戊二醛收率(%) |
乙醇 | 92.8% |
叔丁醇 | 87.5% |
正丁醇 | 75.5% |
异戊醇 | 60.5% |
实施例8
相同投料比例、反应温度、反应时间下,相同投料比例、反应温度、反应时间下,即实施例1中方案3,采用不同催化剂制备的戊二醛的收率如表8所示;
表8不同催化剂制备的戊二醛的收率数据表
溶剂 | 戊二醛收率(%) |
钨的氧化物 | 92.8% |
钨的硫化物 | 70.6% |
杂多钨酸 | 65.5% |
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种戊二醛的生产方法,包括:
将环戊烯预处理,再与氧化剂和有机溶剂混合,在催化剂的作用下反应,得到戊二醛;所述催化剂选自含有钨的化合物。
2.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述含有钨的化合物选自钨的氧化物、钨的硫化物和杂多钨酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述环戊烯预处理的过程具体为:
将所述环戊烯进行脱硫,再进行脱砷和脱氧。
4.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述氧化剂选自双氧水。
5.根据权利要求4所述的生产方法,其特征在于,所述双氧水的浓度为20~30wt%,所述环戊烯和所述双氧水的质量比为1:(1~5)。
6.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述环戊烯和所述催化剂的质量比为(5~10):1。
7.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述反应在保护性气氛下进行,所述有机溶剂选自乙醇、叔丁醇、正丁醇和异戊醇中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述反应的温度为50~100℃,时间为5~10h。
9.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述生产方法具体为:
将所述环戊烯进入精制单元进行预处理,将氧化剂、环戊烯、有机溶剂和催化剂进入聚合釜中反应,得到的反应溶液进入精馏塔进行精馏,塔顶得到的未反应的环戊烯冷凝后再次进入聚合釜,塔底得到的有机溶剂和戊二醛水溶液进入闪蒸塔,得到戊二醛。
10.根据权利要求9所述的生产方法,其特征在于,所述精制单元包括依次连接的脱硫塔、脱砷塔和脱氧塔。
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