專利名稱：丙醛氧化制丙酸連續生產方法
技術領域：
本發明涉及以丙醛為主要原料連續氧化制得丙酸的生產方法及其反應裝置，是一種丙醛氧化制丙酸連續生產方法及其反應塔。
背景技術：
丙酸是一種非常重要的化工原料，丙酸及其鹽類廣泛應用于食品、飼料防腐劑等方面，目前在國內非常短缺。國內沒有丙醛氧化制丙酸的連續生產裝置，在這方面的實驗室研究工作也非常少，經國內外專利文獻等查詢，沒有相關的專利文獻報道。
目前國內外丙酸的生產主要采用間歇釜式生產，例如美國聯合碳化物公司(UCC)的部分連續法生產丙酸，要求主要原料丙醛的純度較高(一般等于或大于99％)，采用間歇反應的攪拌式反應釜，其工藝流程較復雜、設備較多，對設備和管道材質要求高，其丙醛轉化率為75％，其丙酸收率為67.5％，其產品質量控制不穩定，間歇釜式生產工藝和裝置不適合大規模的工業生產。
發明內容
本發明提供一種丙醛氧化制丙酸連續生產方法，克服了上述現有技術存在的問題，實現了以丙醛為主要原料連續生產丙酸，其適用于工業化生產。
本發明還提供一種用于丙醛氧化制丙酸連續生產方法中的反應塔，其有利于本發明的生產方法的實現。
本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的一種丙醛氧化制丙酸連續生產方法，首先將原料丙醛與催化劑混合，其次將混合的丙醛和催化劑與空氣或氧氣送入反應塔底部，然后在反應塔內在反應溫度80℃至100℃下進行反應，逐漸反應生成的丙酸從反應塔上部溢流出得到一次粗丙酸；其中催化劑包括主催化劑和助催化劑，主催化劑為丙酸鹽或醋酸鹽或環烷酸鹽，助催化劑為磷酸，丙醛與主催化劑的重量配比為1000比0.5至3.0，丙醛與助催化劑的重量配比為1000比0.5至6.0；丙醛與空氣或氧氣的摩爾比為1比1至8；丙醛和催化劑的混合液體入反應塔前的壓力為0.6MPa至2.0Mpa；空氣或氧氣的入反應塔前的壓力為0.6MPa至2.0Mpa；丙醛和催化劑與空氣或氧氣從入反應塔到出反應塔之間的滯留時間為2小時至8小時。
下面是對上述本發明技術方案之一的進一步優化或/和改進在上述反應塔上部可通入惰性氣體。
上述惰性氣體可采用氮氣或氬氣或氦氣。
上述溢流出的粗丙酸可經過低壓分離罐得到二次粗丙酸。
上述一次粗丙酸或二次粗丙酸在常壓下、在138℃至142℃下可進行精餾得到精丙酸。
本發明的技術方案之二是通過以下措施來實現的一種用于上述丙醛氧化制丙酸連續生產方法中的反應塔，其包括反應塔柱，在該反應塔柱的下部有丙醛入口和空氣入口，在該反應塔柱的上部有溢流口、氮氣入口和排氣管，在該反應塔柱內裝有填料，在該反應塔柱外有用于控制溫度的夾套或/和在該反應塔內有用于控制溫度的冷卻管。
下面是對上述本發明技術方案之二的進一步優化或/和改進在上述溢流口與填料之間的反應塔柱內可有破沫填料。
在上述空氣入口或/和氮氣入口可采用常規樹狀態分布器或常規環狀分布器。
上述填料可采用陶瓷填料或/和不銹鋼填料或/和玻璃填料。
上述反應塔柱內的填料可采用散裝形式。
在上述反應塔柱的上部可有安全爆破口。
在上述安全爆破口上可安裝有安全爆破閥。
本發明的生產方法具有特點為工藝流程簡化，催化劑活性高，反應壓力及反應溫度低，反應時間短，選擇性佳，適用于大規模工業化生產，所得產品丙酸性質穩定、產品純度高、產品質量好等。本發明的反應塔的結構合理而緊湊，利用該連續生產丙酸反應塔，使氧化效率提高，有利于本發明的生產方法。本發明中丙醛的轉化率、丙酸的選擇性和收率分別達到95％、97％和92％以上。
四
附圖1是本發明的反應塔的最佳實施例的結構示意圖，附圖中的編碼分別為1為丙醛入口，2為空氣入口，3為溢流口，4為氮氣入口，5為排氣管，6為填料，7為夾套，8為冷卻管，9為安全爆破口，10為破沫填料，11為夾套入口，12為夾套出口，13為常規樹狀態分布器或常規環狀分布器，14為冷卻管入口，15為冷卻管出口。
五具體實施例方式
本發明不受下述實施例的限制，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步描述如附圖1所示，該反應塔包括反應塔柱，在該反應塔柱的下部有丙醛入口1和空氣入口2，在該反應塔柱的上部有溢流口3、氮氣入口4和排氣管5，在該反應塔柱內裝有填料6，在該反應塔柱外有用于控制溫度的夾套7或/和在該反應塔內有用于控制溫度的冷卻管8(即只有在該反應塔柱外有用于控制溫度的夾套7或在該反應塔內有用于控制溫度的冷卻管8，或者在該反應塔柱外有用于控制溫度的夾套7和在該反應塔內有用于控制溫度的冷卻管8)；其中，空氣入口2也可稱為氧氣入口。
為了進一步提高本發明的反應塔的性能，對上述實施方式進一步優化或/和改進如下如附圖1所示，在反應塔柱的上部最好有安全爆破口9，在安全爆破口9上最好安裝有安全爆破閥，從而起到安全保護作用；如附圖1所示，空氣入口2或/和氮氣入口4采用常規樹狀態分布器或常規環狀分布器(即空氣入口2或氮氣入口4采用常規樹狀態分布器或常規環狀分布器，空氣入口2和氮氣入口4采用常規樹狀態分布器或常規環狀分布器)，從而有利于空氣與丙醛的充分混合而進行反應，有利于氮氣與要排出的氣相充分混合而起到充分的防爆保護作用；如附圖1所示，在溢流口3與填料6之間的反應塔柱內最好有破沫填料10，從而大大減少氣相中的粗丙酸和丙醛的液體含量；根據實際需要，填料可采用陶瓷填料或/和不銹鋼填料或/和玻璃填料；反應塔柱內的填料最好采用散裝形式。
以上技術特征構成了本發明的反應塔的最佳實施例，其具有較強的適應性和最佳實施效果，可根據實際需要增減非必要的技術特征，來滿足不同情況的需求。
本發明的丙醛氧化制丙酸連續生產方法的具體實施方式
如下實施例1，首先將原料丙醛與催化劑混合，其次將混合的丙醛和催化劑與空氣或氧氣送入反應塔底部，然后在反應塔內在反應溫度80℃或90℃或100℃下進行反應，逐漸反應生成的丙酸從反應塔上部溢流出得到一次粗丙酸；其中催化劑包括主催化劑和助催化劑，主催化劑為丙酸鹽或醋酸鹽或環烷酸鹽，助催化劑為磷酸，丙醛與主催化劑的重量配比為1000比0.5或1000比0.8或1000比1.0或1000比1.5或1000比2.0或1000比2.5或1000比3.0，丙醛與助催化劑的重量配比為1000比0.5或1000比0.8或1000比1.2或1000比1.8或1000比2.5或1000比3.2或1000比4.0或1000比4.8或1000比5.2或1000比6.0；丙醛與空氣或氧氣的摩爾比為1比1或1比3或1比5或1比8；丙醛和催化劑的混合液體入反應塔前的壓力為0.6MPa或0.8Mpa或1.0MPa或1.2MPa或1.5MPa或1.8Mpa或2.0Mpa；空氣或氧氣的入反應塔前的壓力為0.6MPa或0.8Mpa或1.0MPa或1.2MPa或1.5MPa或1.8Mpa或2.0Mpa；丙醛和催化劑與空氣或氧氣從入反應塔到出反應塔之間的滯留時間為2小時或3小時或4小時或5小時或6小時或7小時或8小時。
實施例2，與實施例1的不同之處在于在實施例2中，將溢流出的粗丙酸經過低壓分離罐得到二次粗丙酸。
實施例3，與實施例1和實施例2的不同之處在于在實施例3中，可將上述實施方式中的一次粗丙酸或二次粗丙酸在常壓下、在138℃或140℃或142℃下進行精餾得到精丙酸。
在上述主催化劑中丙酸鹽可優選為丙酸鈷或丙酸錳，或者為丙酸鈷和丙酸錳。
醋酸鹽可優選為醋酸鈷或醋酸錳，或者為醋酸鈷和醋酸錳。
環烷酸鹽可優選為環烷酸鈷或環烷酸錳，或者為環烷酸鈷和環烷酸錳。
在上述實施方式中，為了進一步提高本發明的丙醛氧化制丙酸連續生產方法的安全性等效果，進一步優化或/和改進如下在反應塔上部最好通入惰性氣體，并且惰性氣體可采用氮氣或氬氣或氦氣。
在上述本發明本發明的丙醛氧化制丙酸連續生產方法中，可采用上述反應塔的實施方式，最好采用如附圖1所示的反應塔；但也可根據需要采用其它現有的適用于本生產方法的常規反應塔。
在上述實施方式中對所用主要原料丙醛，可用含量等于或高于98％的工業丙醛。
以上技術特征構成了本發明的丙醛氧化制丙酸連續生產方法的最佳實施例，其具有較強的適應性和最佳實施效果，可根據實際需要增減非必要的技術特征，來滿足不同情況的需求。
將上述實施方式中所得到的精丙酸按國標GB10615-89進行檢測分析，其都達到或超過下表實測值，下表為國標GB10615-89與實測值的對比表
從上表可知本發明所得到的精丙酸達到了國標GB10615-89的要求，達到了食品級丙酸的純度要求。
根據國標GB10615-89，并通過檢測和計算得知丙醛的轉化率、丙酸的選擇性和收率分別達到或超過95％、97％和92％，所得產品丙酸的純度較高、雜質含量很低。
綜上所述，本發明工藝流程簡化，催化劑活性高，反應壓力及反應溫度低，反應時間短，選擇性佳，適用于大規模工業化生產。與美國聯合碳化物公司(UCC)的部分連續法生產丙酸相比在本發明中，其主要原料丙醛可采用98％純度的丙醛，不需要采用間歇反應的攪拌式反應釜，其丙醛轉化率比美國聯碳公司高20％以上，其丙酸收率比美國聯碳公司高24.5％以上。
權利要求
1.一種丙醛氧化制丙酸連續生產方法，其特征在于首先將原料丙醛與催化劑混合，其次將混合的丙醛和催化劑與空氣或氧氣送入反應塔底部，然后在反應塔內在反應溫度80℃至100℃下進行反應，逐漸反應生成的丙酸從反應塔上部溢流出得到一次粗丙酸；其中催化劑包括主催化劑和助催化劑，主催化劑為丙酸鹽或醋酸鹽或環烷酸鹽，助催化劑為磷酸，丙醛與主催化劑的重量配比為1000比0.5至3.0，丙醛與助催化劑的重量配比為1000比0.5至6.0；丙醛與空氣或氧氣的摩爾比為1比1至8；丙醛和催化劑的混合液體入反應塔前的壓力為0.6MPa至2.0Mpa；空氣或氧氣的入反應塔前的壓力為0.6MPa至2.0Mpa；丙醛和催化劑與空氣或氧氣從入反應塔到出反應塔之間的滯留時間為2小時至8小時。
2.根據權利要求1所述的丙醛氧化制丙酸連續生產方法，其特征在于反應塔上部通入惰性氣體。
3.根據權利要求2所述的丙醛氧化制丙酸連續生產方法，其特征在于惰性氣體采用氮氣或氬氣或氦氣。
4.根據權利要求1或2或3所述的丙醛氧化制丙酸連續生產方法，其特征在于溢流出的粗丙酸經過低壓分離罐得到二次粗丙酸。
5.根據權利要求1或2或3所述的丙醛氧化制丙酸連續生產方法，其特征在于一次粗丙酸在常壓下、在138℃至142℃下進行精餾得到精丙酸。
6.根據權利要求4所述的丙醛氧化制丙酸連續生產方法，其特征在于二次粗丙酸在常壓下、在138℃至142℃下進行精餾得到精丙酸。
7.一種用于上述丙醛氧化制丙酸連續生產方法中的反應塔，其特征在于包括反應塔柱，在該反應塔柱的下部有丙醛入口和空氣入口，在該反應塔柱的上部有溢流口、氮氣入口和排氣管，在該反應塔柱內裝有填料，在該反應塔柱外有用于控制溫度的夾套或/和在該反應塔內有用于控制溫度的冷卻管。
8.根據權利要求7所述的反應塔，其特征在于溢流口與填料之間的反應塔柱內有破沫填料。
9.根據權利要求7或8或所述的連續生產丙酸反應塔，其特征在于空氣入口或/和氮氣入口采用常規樹狀態分布器或常規環狀分布器；或/和，填料采用陶瓷填料或/和不銹鋼填料或/和玻璃填料；或/和，反應塔柱內的填料采用散裝形式；或/和，在反應塔柱的上部有安全爆破口。
10.根據權利要求9所述的連續生產丙酸反應塔，其特征在于安全爆破口上安裝有安全爆破閥。
全文摘要
一種丙醛氧化制丙酸連續生產方法及其反應塔，該生產方法是首先將原料丙醛與催化劑混合，其次將混合的丙醛和催化劑與空氣或氧氣送入反應塔底部，然后在反應塔內在反應溫度80℃至100℃下進行反應，逐漸反應生成的丙酸從反應塔上部溢流出得到一次粗丙酸。本發明的生產方法具有特點為工藝流程簡化，催化劑活性高，反應壓力及反應溫度低，反應時間短，選擇性佳，適用于大規模工業化生產，所得產品丙酸性質穩定、產品純度高、產品質量好等。本發明的反應塔的結構合理而緊湊，利用該連續生產丙酸反應塔，使氧化效率提高，有利于本發明的生產方法。本發明中丙醛的轉化率、丙酸的選擇性和收率分別達到95％、97％和92％以上。
文檔編號C07C51/235GK1683306SQ20051005408
公開日2005年10月19日 申請日期2005年3月2日 優先權日2005年3月2日
發明者李石新, 龔濤, 展江宏, 宋天龍, 孟偉, 李新, 徐新良, 薛援, 馮光, 童祖基, 經小平, 黃奮生, 張衛星, 宮暉 申請人:新疆新峰股份有限公司