[發(fā)明專利]連續(xù)操作由分子氧氧化乙二醛制備乙醛酸的裝置及其工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210098542.8
• 申請(qǐng)日: 2012-04-06
• 公開（公告）號(hào): CN103360238A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭志武;靳海波;楊索和;何廣湘;胡海峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京石油化工學(xué)院
• 主分類號(hào): C07C59/147
• 分類號(hào): C07C59/147;C07C51/235;C07C51/48;C07C55/06
• 代理公司: 小松專利事務(wù)所 11132
• 代理人: 陳祚齡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)工程領(lǐng)域，具體地說，是涉及用硝酸做催化劑，由分子氧氧化乙二醛制備乙醛酸的工藝。

背景技術(shù)

乙醛酸是最簡(jiǎn)單的酮酸,有醛和酸的性質(zhì),?工業(yè)產(chǎn)品通常為40%、50%、60%水溶液或高純晶體，是一種重要的化工原料和生化試劑。?主要用途是制備香蘭素、乙基香蘭素和尿囊素；也可用于制備對(duì)羥基苯甘氨酸、對(duì)羥基苯乙酰胺、對(duì)羥基苯乙酸、對(duì)羥基苯海因等醫(yī)藥中間體；還可用于制備2-羥基膦乙酸（一種緩蝕阻垢劑）。

目前工業(yè)上主要采用乙二醛硝酸氧化法、乙二醛臭氧氧化法和草酸電解還原法生產(chǎn)乙醛酸。后兩種方法電耗高，硝酸氧化法由于采用硝酸做氧化劑，需消耗大量硝酸。

專利CN?1634847?A和專利CN?101965326?A均提到采用氧化氮或硝酸做催化劑，實(shí)現(xiàn)分子氧氧化乙二醛制備乙醛酸，但均未涉及到如何使乙二醛氧化產(chǎn)物與催化劑氧化氮或硝酸等連續(xù)分離，因此無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供了一種連續(xù)操作由分子氧氧化乙二醛制備乙醛酸的裝置及其工藝。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：連續(xù)操作由分子氧氧化乙二醛制備乙醛酸的裝置，該裝置包括抽提塔、氧化反應(yīng)器、硝酸再生塔、氣液分離塔及稀硝酸濃縮塔；其中，氧化反應(yīng)器采用管式錯(cuò)流反應(yīng)器，乙二醛從軸向進(jìn)入反應(yīng)器，硝酸從側(cè)線分步進(jìn)入反應(yīng)器與乙二醛混合后反應(yīng)；硝酸再生塔邊上，連接一個(gè)氣液分離塔，減少?gòu)U氣中有害物質(zhì)氮氧化物排放；抽提塔和氣液分離塔加裝擋板或填料，以提高氣液分離效率；抽提塔和硝酸再生塔內(nèi)部加裝分布器，有助于進(jìn)入容器內(nèi)的氣液均勻分布；硝酸再生塔中加裝填料，以提高硝酸再生塔中氣液混合效率；稀硝酸濃縮塔頂引出的水汽經(jīng)冷卻后返回硝酸再生塔循環(huán)利用。

本發(fā)明的工藝，該工藝原料乙二醛和氧化劑分子氧連續(xù)進(jìn)料，乙二醛和分子氧的摩爾配比為2.0~0.2:1，硝酸作催化劑，抽提塔抽提溫度為80~120℃，氧化反應(yīng)器采用分段控溫，前段乙二醛濃度較高反應(yīng)較劇烈，需加冷卻水將溫度控制在20~40℃區(qū)間，后段乙二醛和硝酸濃度均較低，為加快反應(yīng)速率，促使乙二醛完全氧化，適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，維持在40~60℃區(qū)間；進(jìn)入氧化反應(yīng)器的乙二醛水溶液質(zhì)量濃度為40~10%，硝酸質(zhì)量濃度為10~40%，硝酸與乙二醛的摩爾配比為0.6~1.2:1，進(jìn)入氧化反應(yīng)器的硝酸質(zhì)量濃度為10~60%，硝酸在氧化反應(yīng)器中被不斷消耗，但硝酸還原產(chǎn)物氧化氮在抽提塔與乙二醛氧化產(chǎn)物分離后，又在硝酸再生塔中的水-氧體系重新氧化成硝酸，稀硝酸濃縮后又重返氧化反應(yīng)器參與氧化反應(yīng)，整個(gè)工藝流程中硝酸不斷被還原和再氧化而得以循環(huán)利用。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種可連續(xù)操作的氧化乙二醛制取乙醛酸的工藝，該工藝所采用的原料為乙二醛水溶液，氧化劑為純氧或空氣；產(chǎn)物為乙醛酸水溶液，副產(chǎn)物主要為草酸。在連續(xù)操作工藝中，硝酸的作用是充當(dāng)催化劑和為反應(yīng)提供酸性環(huán)境，乙二醛和硝酸反應(yīng)后，剩余硝酸和硝酸還原產(chǎn)物（氮氧化物）可通過惰性氣體抽提與乙二醛氧化產(chǎn)物（主要為乙醛酸，還有少量副產(chǎn)物草酸)分離，氧化氮在水-氧體系中可通過吸收氧而再生為硝酸，而被循環(huán)利用。

在該連續(xù)式氧化工藝中，乙二醛和硝酸在反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)后的混合物乙醛酸、氧化氮、未反應(yīng)的硝酸及少量副產(chǎn)物草酸等立即送入抽提塔中分離。抽提塔底部收集到乙二醛氧化產(chǎn)物水溶液。硝酸在抽提塔中受熱分解成氮氧化物，隨原有的氧化氮一起被抽提氣帶出，在硝酸再生塔中在水-氧體系中一起再生為硝酸。再生硝酸返回氧化反應(yīng)器中參與乙二醛氧化反應(yīng)，硝酸因此得以循環(huán)利用。

抽提塔底部收集液主要成分為乙醛酸水溶液和少量草酸，草酸可通過冷卻結(jié)晶濾出，即得產(chǎn)品乙醛酸水溶液。副產(chǎn)物草酸可進(jìn)一步純化而得到合格的商業(yè)化學(xué)品。

從硝酸再生塔底引出的液體主要為稀硝酸，稀硝酸被送至稀硝酸濃縮塔進(jìn)一步濃縮，濃縮后的硝酸可直接返回氧化反應(yīng)器重新利用。硝酸濃縮塔頂部的水汽經(jīng)冷卻后返回硝酸再生塔頂部循環(huán)利用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：?

本發(fā)明中由于采用抽提方式實(shí)現(xiàn)乙二醛氧化產(chǎn)物與催化劑硝酸的分離，因而使得該氧化過程可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，加上本發(fā)明氧化劑分子氧是工業(yè)氧氣或空氣做氧源，有豐富而價(jià)廉易得的來源，硝酸被循環(huán)利用，不僅減少了原料成本，而且避免了廢酸廢氣的排放問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明連續(xù)操作由分子氧氧化乙二醛制備乙醛酸的裝置示意圖；