[發明專利]一種制備無水過氧乙酸溶液的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201610030797.9
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105503685B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 李韶峰;何紅振;程磊;宋世平;于文杰;王宏偉
• 申請（專利權）人: 黎明化工研究設計院有限責任公司
• 主分類號: C07C407/00
• 分類號: C07C407/00;C07C409/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及過氧乙酸的制備方法，特別是制備無水過氧乙酸溶液的方法與裝置。

背景技術

過氧乙酸是一種重要的工業氧化劑和醫用高效殺菌劑，被廣泛應用于化工行業的材料合成、石油行業的柴油脫硫、輕紡行業的織物漂白以及醫療衛生領域的殺菌消毒。過氧乙酸的主要制備方法有兩種：一種是通過使用乙酸在濃硫酸催化下與H₂O₂水溶液反應制備，經蒸餾可以得到過氧乙酸的水溶液；另一種是通過使用乙醛在催化劑作用下與氧氣反應制備無水過氧乙酸有機溶液。

乙酸雙氧水硫酸催化法可以生產質量濃度10％-55％的過氧乙酸水溶液。專利文獻EP 1016657 A1和US 2002177732 A1公開的工藝比較簡單、設備投入少、生產安全性較高，但是只能制備過氧乙酸水溶液。

乙醛空氣/氧氣氧化法可以生產無水過氧乙酸溶液，但是此法所用設備復雜、投資大、安全系數要求高；同時生產過程中產生的乙醛單過醋酸酯是溫敏性易爆化合物，爆炸危險性較高；若用酸性催化劑抑制乙醛單過醋酸酯的形成，則后期需要對重金屬酸性催化劑進行去除，否則影響無水過氧乙酸溶液穩定性。

在化工合成方面，用高含水量(通常情況下水含量高于45wt％)的過氧乙酸溶液做氧化劑進行烯烴的環氧化反應和Baeyer-Villiger反應時，水的存在會導致目標產物生成后發生部分水解，從而降低產率；同時，水解產物又會增加產品提純及后處理的難度。因此，制備無水高濃度過氧乙酸溶液在化工合成方面有重要價值。探尋安全、高效、廉價、環保的制備無水過氧乙酸溶液的途徑，有利于拓展過氧乙酸應用領域、降低過氧乙酸生產成本。

發明內容

本發明要解決的第一個問題是提供一種制備無水過氧乙酸溶液的方法。

本發明要解決的第二個技術問題是提供一種制備無水過氧乙酸溶液的裝置。

本發明所述方法的技術方案是：過碳酰胺和過量乙酸在硫酸催化下生成過氧乙酸、水和尿素混合物；蒸餾混合物，蒸汽經硫酸吸收水分后得到無水過氧乙酸乙酸蒸汽，蒸汽經冷卻后得到無水過氧乙酸的乙酸溶液；硫酸與尿素反應生成液體硫酸尿素水合物，留在反應釜中。其具體反應方程式如下：

本發明所述方法，包括以下步驟：

(1)將過碳酰胺和乙酸按照摩爾比1∶1-5加入反應釜中混合成漿料，按照混合漿料質量的0-2倍加入有機溶劑；控制體系壓力在1.33-41.33kPa，溫度在40-55℃。有機溶劑可以是二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、丙酮、乙酸乙酯等低沸點溶劑。

(2)將濃硫酸預熱至40-55℃，然后按照硫酸與過碳酰胺摩爾比1∶1-2的比例加入精餾干燥塔頂部，濃硫酸在精餾干燥塔的填料間形成液膜，吸收從反應釜中蒸餾出的過氧乙酸、乙酸、有機溶劑蒸汽中的水份，濃硫酸吸水后進入反應釜中參與催化和與尿素反應生成液體硫酸尿素水合物；上升到塔頂的無水過氧乙酸和乙酸蒸汽經冷凝后得到無水過氧乙酸的有機溶液。

本發明利用乙酸和過碳酰胺可以在硫酸催化下反應生成過氧乙酸并副產液體硫酸尿素水合物的原理，能夠比較簡單、方便的制備無水過氧乙酸有機溶液，并副產硫酸尿素水合物。本方法原材料過碳酰胺、乙酸和濃硫酸廉價易得。主產物無水過氧乙酸溶液用途廣、附加值高，經濟效益顯著。副產物硫酸尿素水合物可作為制備磺酸氨和生產復合肥的原材料。本方法相比乙醛氧化法制無水過氧乙酸溶液，工藝流程簡單、設備投更少、安全性高，并且環保無污染，因此具有重要的實際應用價值。

為解決第二個技術問題，本發明提供一種制備無水過氧乙酸溶液的裝置，該裝置包括反應釜1、精餾干燥塔2、冷卻塔3、真空裝置4，反應釜1頂部與精餾干燥塔底部連通，精餾干燥塔頂部有濃硫酸加料口和蒸汽出口，蒸汽出口與冷卻塔連通，冷卻塔與真空裝置連通。

經上述步驟后，反應釜1底部物料中含有液體硫酸尿素水合物、殘余醋酸、有機溶劑、過氧乙酸及少量的水，可以按以下方法進一步處理循環利用：當必要量的濃硫酸從精餾干燥塔的頂部全部加入反應釜1后，反應釜1中的底部物料輸送到循環釜5中，加熱循環釜5使物料中的醋酸、有機溶劑、殘留的過氧乙酸及少量的水蒸出并進入精餾干燥塔2的中部，循環釜5中剩余的液體硫酸尿素水合物通過泵體作為副產物輸出。

附加的設備為：反應釜1的底部出料口與循環釜5的頂部進料口連接，循環釜5的蒸汽出口連接精餾干燥塔2的塔體，循環釜5的底部有出料口。