[發明專利]一種超重力反應裝置及其應用

有效

• 申請號: 201910191736.4
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN110026145B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 焦緯洲;高文強;劉有智;張東升
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/00;B01J4/02;B01J4/00;C07C45/40;C07C47/54;C07C51/34;C07C63/06
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

一種超重力反應裝置及其應用，屬于精細有機合成技術領域，可解決現有苯甲醛和苯甲酸的制備過程中存在的問題，本發明通過利用超重力旋轉填料床，高速旋轉的填料對流體進行極大地剪切和破碎，產生巨大和快速更新的相界面，使得微觀混合和傳質過程得到了極大的強化。選用臭氧作為氧化劑，具有綠色、高效以及無二次污染等優點。選用低毒性、低沸點試劑如二氯甲烷、乙酸乙酯等作為溶劑，有利于回收。該方法具有綠色環保、原子經濟性高等優點，具有廣闊的工業化應用前景。

技術領域

本發明屬于精細有機合成技術領域，具體涉及一種超重力反應裝置及其應用。

背景技術

苯甲醛類化合物是一種重要的有機合成中間體和精細化工產品，廣泛地應用于醫藥、染料、香料、樹脂等行業。目前國內苯甲醛的生產主要采用甲苯氯化水解工藝。該工藝因大量使用C1₂導致生產流程繁冗，污染嚴重；且產品中殘留的氯化物無法完全除去而難以用于食品與醫藥領域。盡管采用甲苯直接液相空氣氧化生產可獲得無氯苯甲醛，須在高溫和加壓下進行，但以苯甲酸為主產物，苯甲醛僅是少量副產物。這是因為甲苯液相氧化反應為自由基鏈式反應，高溫條件下，自由基之間結合速率非常迅速，因而會產生大量的副產物。針對傳統合成苯甲醛的方法存在很多不足。近年來，有很多學者報道了苯甲醇氧化合成苯甲醛的研究，該方法具有工藝簡單、環境友好、苯甲醛質量好、且不含氯等優點，是一種新型的綠色生產苯甲醛的工藝。南京師范大學碩士研究生學位論文《多金屬氧酸鹽催化的苯甲醇選擇氧化反應的研究》中，公開了一種在多金屬氧酸鹽[TEAH]H₂PW₁₂O₄₀作為催化劑，雙氧水氧化苯甲醇的方法。武漢工程大學碩士學位論文《含鋁助劑對Fe₃O₄催化苯甲醇選擇性氧化的影響研究》中，公開了Fe₃O₄磁性微球和改性后Fe₃O₄，將其應用于催化H₂O₂選擇性氧化苯甲醇制備苯甲醛。浙江大學碩士學位論文《苯甲醇氧化脫氫制苯甲醛綠色催化工藝研究》中，公開了一種使用SBA-15-NH2-Au-Pd作為催化劑，以叔丁基過氧化氫（TBHP）為氧化劑，氧化苯甲醇制備苯甲醛的方法。苯甲醇氧化合成苯甲醛的方法因具有工藝簡單，環境友好，產品不含氯等特點，已成為人們研究的熱點，同時也是綠色合成苯甲醛的新領域。

苯甲酸最早被發現于公元16世紀。在1875年，salkowski發現苯甲酸具備抗真菌能力，因此可被用作為防腐劑。它是最簡單的芳香酸，又被稱為安息香酸，苯甲酸微溶于水，易溶于有機溶劑例如乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚等。苯甲酸是一種重要的化工原料，可用來制備苯甲酸水楊酸膏；可用于分析分析元素、測定堿和碘定量標準和熱值標準；苯甲酸以及苯甲酸鈉常作為食品中防腐劑；用來制備香料和增塑劑等化工產品，如苯甲酸酯。另外，苯甲酸分別與二甘醇和三甘醇生成相應的酯，在樹脂和涂料等領域具有廣泛應用。

傳統合成苯甲酸的方法包括：甲苯氯化水解法、甲苯氧化法和苯酐水解脫羧法。

甲苯氯化水解法是先進行光氯化反應，合成三氯芐基苯，然后加入催化劑氧化鋅，水解反應后得粗苯甲酰氯，然后再發生水解反應，可得苯甲酸粗品。通過精餾進一步提純。該方法反應步驟多，副產物多且難于分離，產生HCl水溶液酸性很強，會造成反應設備嚴重腐蝕。另外，該方法制備得到的苯甲酸因含氯化物不能應用于食品和藥品生產領域中。

鄰苯二甲酸酐加熱脫羧法一般有氣相方法和液相方法。兩者所用催化體系不同，液相法催化劑是鄰苯二甲酸鉻鹽及鈉鹽等量組成的混合物；氣相法脫羧催化劑是等量的碳酸銅及氫氧化鈣。此反應中，除主反應外還有副反應的發生，使產物中含有少量聯苯、鄰苯二甲酸、二苯甲酮等。該方法適用于小批量生產醫藥級苯甲酸，但制備操作過程繁瑣，成本高。