[發明專利]多級反應制備乙醛酸的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410098556.9
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103880651A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 鮑應元;徐雙喜;豐光俊;鄧支華;晏浩哲
• 申請（專利權）人: 湖北省宏源藥業有限公司
• 主分類號: C07C59/147
• 分類號: C07C59/147;C07C51/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及乙醛酸的化學合成方法，具體涉及一種多級反應制備乙醛酸的方法及裝置。

背景技術

乙醛酸是一種重要的精細化工原料和中間體，廣泛應用于香料、醫藥、農藥、造紙、涂料、油漆、皮革和食品添加劑等輕工產品的合成領域。目前，工業上常用的化學合成方法主要有乙二醛硝酸氧化法、草酸電解還原法、馬來酸（酐）臭氧氧化法三種。其中，乙二醛硝酸氧化法以其較低的成本和較成熟的技術，成為國內外生產廠家普遍采用的乙醛酸合成方法。

乙二醛硝酸氧化法是在鹽酸等助劑的催化作用下，用硝酸作氧化劑選擇性氧化乙二醛，生成主產物乙醛酸，并副產草酸。反應原理如下：

主反應方程式為：

3CHO-CHO?+?2HNO_3??→?3CHO-COOH?+?2NO↑?+?H₂O??????①

同時不可避免地因乙醛酸被進一步氧化而發生副反應，生成一定量的副產物草酸。副反應方程式為：

3CHO-COOH?+?2HNO_3??→?3HOOC-COOH?+?2NO↑?+?H₂O???②

目前主流的合成方法還引入空氣（含約21%的O₂）參與反應，借助空氣中的O₂將NO氧化為NO₂，NO₂進一步被水吸收反應，生成硝酸或亞硝酸而成為可回收利用的氧化劑，同時解決環境污染問題。這一轉化過程主要發生如下反應：

2NO?+?O₂?＝2NO₂????????????③

3NO_2?+?H₂O?＝?2HNO_3?+?NO???④

4NO_2?+?O_2?+?2H₂O?＝?4HNO₃???⑤

關于水吸收回收原料硝酸的工藝原理詳見本公司專利（一種乙二醛硝酸氧化法生產乙醛酸的尾氣處理方法和處理系統，CN102247748A）。

在乙二醛硝酸氧化法合成乙醛酸的工業化生產領域，現有技術存在以下技術問題：

1、硝酸用量過大，致使廢氣產量較大，廢氣治理設備投資大，運行費用高。國內多數廠家廢氣不能實現達標排放，尤其是廢氣治理技術和裝備落后的廠家，造成了嚴重的環境污染。

2、現有氧化反應及廢氣治理技術和裝備雖然考慮了氮氧化物的回收利用，但大多是治標治理，而不是治本減排。落后的技術和裝備使廢氣治理成本高，效果不佳，嚴重影響生產成本和環境質量。

因此，如何有效改進乙醛酸合成方法和裝置，提高產品收率，實現節能降耗，兼顧環境治理，實現廢氣達標排放，這是乙醛酸制造行業當前迫切需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足之處，提供一種多級反應制備乙醛酸的方法，解決現有技術中乙醛酸制備過程中硝酸使用量大、產生廢氣較多的技術問題。

本發明的另一目的在于提供一種多級反應制備乙醛酸的裝置。

本發明為解決上述技術問題所采用的方案如下：

一種多級反應制備乙醛酸的方法，包括：

引發步驟：分別于第一反應器和第二反應器中，將乙二醛水溶液與鹽酸水溶液進行混合，后于40～60℃下分別在第一反應器和第二反應器中加入引發劑引發反應，其中，所述第一反應器和所述第二反應器中所加乙二醛水溶液的質量相同，所述第二反應器中所加鹽酸水溶液的質量是所述第一反應器中所加鹽酸水溶液的40～80%，所述引發劑為含有亞硝的水溶液、且不含金屬離子；

氧化步驟：于65～70℃下，分別于第一反應器和第二反應器中加入硝酸溶液，同時將第一反應器產生的尾氣通入第二反應器，其中，所述第二反應器中所加硝酸水溶液的質量是所述第一反應器中所加硝酸水溶液的40～80%；

保溫步驟：于72～85℃下，保溫1.5～2小時，同時將第一反應器產生的尾氣通入第二反應器，保溫完畢后進行降溫，分別得到第一乙醛酸反應液和第二乙醛酸反應液；

后處理步驟：分別將所述第一乙醛酸反應液和第二乙醛酸反應液進行純化，得到第一產品和第二產品。

優選地，所述乙二醛溶液中乙二醛的質量百分比濃度為40%，所述鹽酸溶液中鹽酸的質量百分比濃度為30%。

優選地，所述硝酸溶液中硝酸的質量百分比濃度為35～45%。