[發明專利]一種由催化乙酰丙酸乙酯轉化為γ?戊內酯的方法和裝置

在審

• 申請號: 201711048540.7
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107652253A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 楊松;趙文鳳;李虎;吳偉博;薛偉
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C07D307/33
• 分類號: C07D307/33;B01J23/72;B01J37/03;B01J8/10
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及有機化學技術領域，具體為一種由催化乙酰丙酸乙酯轉化為γ-戊內酯的方法和裝置。

背景技術

石油不僅是液體燃料基本的原料，也是我們使用的大部分化學品和聚合物的基料。石油供給的持久性與穩定性，以及其產品生產、使用對環境所造成的影響等問題成為公眾熱議的焦點，推動了替代能源諸如農、林生物質燃料的發展。盡管生物質可以作為燃油與化學品生產主要原料，但是對于燃料以及碳水化合物新合成化學物質而言，發展成大規模發酵基礎裝備是必須的。如果碳水化合物可以轉化為含氧基團更少的化合物，而這些化合物的反應與石油更類似，那么，它們就可以作為石化行業工廠的可再生原料。

γ-戊內酯（又稱為4-甲基丁內酯），英文名Gamma-Valerolactone,分子式C₅H₈O₂。γ- 戊內酯是一種用途非常廣泛的平臺化合物，可用作液體燃料、食品添加劑、有機溶劑、醫藥和化學品合成的中間體等。在γ-戊內酯制備過程中，現有技術中采用的催化劑多為貴金屬催化劑，這種生產方式不僅轉化率低，而且生產成本比較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種由催化乙酰丙酸乙酯轉化為γ-戊內酯的方法和裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種由催化乙酰丙酸乙酯轉化為γ-戊內酯的方法，包括如下步驟：

S1：將乙酰丙酸和乙醇在濃鹽酸為催化劑發生酯化反應生成乙酰丙酸乙酯溶液，反應溫度在110-120℃之間，反應時間1-2h，將反應溶液在150-170℃的溫度下減壓干餾，得到乙酰丙酸乙酯，備用；

S2：采用沉淀法獲得銅催化劑，銅催化劑為Cu/Al₂O₃和Cu/ZrO₃Cu的混合物，混合比例為1:2和1:1.5，制得的銅催化劑備用；

S3：將甲酸進行脫氫反應，制得氫氣和二氧化碳，反應溫度在20-25℃，壓強在0.9-1.1KPa，采用的催化劑為異相催化劑，制得的氫氣備用；

S4：將S1中獲得的乙酰丙酸乙酯在反應液溶劑中，將S2中獲得的催化劑的作用下，反應溫度100-260℃之間，通入S3中獲得氫氣，保持氫氣的壓力在1-5MPa，進行催化加氫反應，反應時間2-8h，獲得γ-戊內酯溶液，

S5：將S4中獲得的反應液體進行過濾，并將濾液在150-170℃的溫度下減壓干餾，獲得γ-戊內酯；

S6：將獲得的γ-戊內酯進行密封包裝并存放。

優選的，所述步驟S1中濃鹽酸的濃度為40-45%的溶液，獲得的乙酰丙酸乙酯高達95%的轉化效率。

優選的，所述步驟S3中采用的異相催化劑為鈀基催化劑，反應過程中產生的二氧化碳在太陽能的光催化條件下重新轉化為甲酸，重復利用，提高轉化率。

優選的，所述步驟S4中的反應液溶劑為:乙醇、異丙醇和水的混合物，混合比例為1：1：3。

優選的，所述步驟S1、S3和S4中反應均是在反應釜中進行反應，反應釜的容積為500L。

本發明還提供一種由催化乙酰丙酸乙酯轉化為γ-戊內酯的裝置，包括第一反應釜和第二反應釜，所述第一反應釜和第二反應釜兩側均設有連接板，所述連接板底部安裝有支腿，所述第一反應釜包括第一釜蓋和第一釜體，所述第二反應釜包括第二釜蓋和第二釜體，所述第一反應釜和第二反應釜頂部均設有進料口、氣壓表和電機，所述電機輸出端均設有轉軸，所述轉軸端部安裝有攪拌槳，所述第一釜體和第二釜體內右側壁均安裝有溫度感應開關，所述第一釜體和第二釜體外側均設有冷卻夾套，所述第一釜體和第二釜體底部均設有出料口，所述冷卻夾套上設有進管和出管，所述第二釜體右側底部設有進氣管，所述第二釜體左側頂部設有出氣管，所述第一釜體和第二釜體側壁內均設有加熱電阻絲層。

優選的，所述進料口、進氣管和出氣管端部均焊接有法蘭，所述進氣管和出氣管上均設有閥門。

優選的，所述第一釜蓋和第一釜體之間通過螺栓固定連接，所述第二釜蓋和第二釜體之間也通過螺栓固定連接，且相互之間接觸處均設有密封墊。