[發明專利]正戊醛制備方法及專用文丘里噴射器

有效

• 申請號: 202010047598.5
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111217686B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 梅華;蔣流強;朱林;秦振寶
• 申請（專利權）人: 江蘇諾盟化工有限公司
• 主分類號: C07C45/50
• 分類號: C07C45/50;C07C47/02;B01F25/312
• 代理公司: 南京聚匠知識產權代理有限公司 32339
• 代理人: 裴詠萍

本發明公開了一種正戊醛制備方法及專用文丘里噴射器，本發明制備方法采用回路反應器，通過丁烯氫甲酰化反應制備正戊醛；其中，回路反應器中文丘里噴射器進口段開口內徑：噴嘴內徑：氣室收口內徑：混合段長度：擴散段長度的比例為38：(1.5～5)：(2～8)：(10～50)：(600～1700)，擴散段的開口角度為12°～38°；本發明正戊醛制備方法以丁烯、氫氣、一氧化碳為原料，以甲苯為溶劑，以三苯基膦(TPP)與二羰基乙酰丙酮銠為催化劑，并在反應過程中控制文丘里噴射器噴嘴處的液體線速度為50m/s～110m/s。本發明通過對回路反應器的設計，能有效提高產物戊醛的正異比。

技術領域

本發明屬于化學品生產技術領域，具體涉及一種采用新型反應器設備——回路反應器進行氫甲酰化反應制備戊醛的方法。

背景技術

戊醛是重要的有機合成中間體，可用于制備正戊醛、正戊醇，正戊酸，正戊胺等產品，其中正戊醛是國內外需求旺盛的合成2-丙基-1-庚醇(2-PH)的原料，2-PH可進一步合成環境友好的新型增塑劑鄰苯二甲酸二(2-丙基庚)酯(DPHP)。

戊醛主要生產方法有重鉻酸鹽氧化法、生物酶催化法和氫甲酰化反應法。其中，重鉻酸鹽氧化法存在原料戊醇價格較貴，且重鉻酸鹽有毒、有害的缺點。生物酶催化法，目前處于探索階段。這兩種工藝都沒有實現規模化生產。以丁烯和合成氣為原料，進行氫甲酰化反應是目前合成戊醛的主要方法，也是國內常用的生產戊醛方法。

氫甲酰化法制取戊醛的工藝報道中，依然存在產物中正異比低(即主產物正戊醛與副產物異戊醛摩爾比，約(9～15)：1),催化劑用量高(即反應體系中銠元素濃度，一般150～250μg/g)等問題(北京化工大學學報2014，41(6)：35-41；化學工程2014，42(3)：49－53)。

在丁烯氫甲酰化反應制備戊醛反應中，反應歷程如上所示。適量膦配體的存在促進催化劑活性物種的產生，即促進丁烯轉化。膦配體含量較低時，HRh(CO)₃(PPh₃)中間體相對含量較高，促進了產物中異戊醛的生成。隨著膦銠比的增加，三苯基膦(TPP)濃度相對較高，導致HRh(CO)₃(PPh₃)₂中間體含量升高，并促進反應向正戊醛發生，即反應產物正異比增高。但當膦銠比超過一定值，催化體系中配位飽和無催化活性的配合物HRh(CO)(PPh₃)₃起主導作用，導致反應轉化率和催化劑轉化頻率下降。

在反應體系中，催化劑銠用量也至關重要。戊醛產物正異比隨催化劑用量增加呈現出先增加后減小的趨勢，存在著最優的銠用量區間。在丁烯氫甲酰化具體反應過程中，反應溫度、壓力、催化劑用量、膦銠比等相關工藝參數對最終反應轉化率和正異比共同作用，并相互影響制約。

回路反應器是近些年迅速發展起來的適用于多種類型反應的多相反應器，由反應釜、循環泵、熱交換器和文丘里噴射器(混合器)組成。在多相的混合與傳質過程中，回路反應器相比傳統的多相反應器能夠提供更好的混合效果和更高的傳質系數，從而在提高原料利用率和產品收率等方面有明顯的優勢。并且可以明顯減少催化劑用量。其中，文丘里噴射器是回路反應器的關鍵部件，它的工作效率和工作穩定性直接影響回路反應器的工作效率。在丁烯氫甲酰化反應法制備戊醛的過程中，涉及氣液兩相混合，而回路反應器正是最好的選擇，能夠加快傳質的速度，縮短反應的時間。

在回路反應器工藝中，文丘里噴射器屬于核心關鍵部件。它的設計尺寸會影響具體化學反應物質間的傳質效果，進一步影響化學反應器速率、反應轉化率及產物選擇性。在專利101679173A中，雖然對循環泵的轉速進行了調節，文丘里管噴嘴直徑進行了優化，單純的對反應設備進行了一定范圍的改進優化，雖然加快了反應速率，降低了能耗，但是對于最終產物戊醛的正異比與轉化率的控制尚未涉及，而作為回路反應器的核心部件文丘里噴射器也并未進行優化，因此先前所提產物的正異比與轉化率低并未得到改善。同時隨著反應器尺寸的改變，催化劑的用量及相關反應工藝參數也會最終影響反應轉化效果。