[發明專利]一種高選擇性制備1,3-丁二醇的方法和系統

在審

• 申請號: 202010626296.3
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111574325A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 武金丹;劉喆;邴威瀚;楊光;靳權;王聰;劉新偉;楊克儉;霍瑜姝;梁秀霞
• 申請（專利權）人: 中國天辰工程有限公司
• 主分類號: C07C29/152
• 分類號: C07C29/152;C07C31/20
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 孫曉鳳

本發明提供一種高選擇性制備1,3?丁二醇的方法和系統。所述方案以乙醛為原料、以無機堿為催化劑，pH值11～14的條件下在盤管式反應器中發生縮合反應；調節反應液pH值至中性后，分離未反應的乙醛和3?羥基丁醛粗品溶液；以骨架鎳催化劑，60～90℃催化加氫即得1,3?丁二醇粗品溶液。本發明所述的方法和系統采用了極有利于傳熱的盤管式縮合反應器，能夠準確控制反應溫度、物料配比和停留時間。同時，在加氫反應步驟中，采用了較低的加氫溫度和串聯的反應釜，有效減少了副反應的發生。所述反應工藝提高了反應效率、反應穩定性和產品選擇性。

技術領域

本發明屬于化工合成技術領域，尤其是涉及1,3-丁二醇的制備方法和系統。

背景技術

1,3-丁二醇具有良好的吸濕性和水溶性，無臭低毒，具有二元醇的反應性。1,3-丁二醇的用途十分廣泛，可用于生產增塑劑、不飽和聚酯樹脂、工業用脫水劑等；亦可用作紡織品、煙草和紙張的增濕劑和軟化劑，乳酪或肉類的抗菌劑等；還可用于化妝品中作為保濕劑。

目前，在1,3-丁二醇的制備方法中，以乙醛縮合法為主流。其生產工藝如下：在釜式反應器中，乙醛在堿性水溶液中發生縮合反應生成3-羥基丁醛，加酸中和反應液后，加氫生成1,3-丁二醇。雖然反應路線較短，但采用傳統方法反應選擇性差，收率不理想；特別是釜式反應器，因為釜內流體返混的問題，容易導致副反應發生。

專利CN109422635A中分析了釜式反應器不適用于乙醛縮合反應的原因，3-羥基丁醛容易在堿性條件下與乙醛繼續發生深度縮合，生成多種副產物，降低反應選擇性。此外，3-羥基丁醛中間體在高溫條件下容易分解，也是導致產物收率低的原因。

專利CN108383684A中公開了利用列管式反應器替代釜式反應器，以減少1,3-丁二醇制備過程中的不必要的返混，減少副產物生成的制備方法。但該方法的物料停留時間最長需達24h,且每噸乙醛產出0.51～0.92噸1,3-丁二醇，產出率不穩定。

因此，在現有制備工藝的基礎上，減少乙醛縮合過程的副反應，降低加氫反應的溫度和壓力，成為提高1,3-丁二醇選擇性的主要研究方向。

發明內容

有鑒于此，本發明創造旨在提出一種高選擇性制備1,3-丁二醇的方法，以解決現有技術中存在的問題。

為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：

一種高選擇性制備1,3-丁二醇的方法，以乙醛為原料、以無機堿為催化劑，在盤管式反應器中發生縮合反應生成3-羥基丁醛粗品溶液；骨架鎳催化劑催化3-羥基丁醛加氫即得1,3-丁二醇粗品溶液。

具體包括以下工藝步驟：

S1.制備3-羥基丁醛粗品：以40wt％乙醛水溶液為優選的原料，在無機堿催化下，在盤管式反應器中發生縮合反應，準確控制物料配比、反應溫度和停留時間。

其中，所述無機堿為氫氧化鈉和氫氧化鉀中的至少一種；加入的乙醛與無機堿的質量比為15～50:1。

所述盤管式反應器盤管內的反應溫度為-8～8℃，優選-5～5℃；pH控制在11～14之間。

所述盤管式反應器盤管內的反應停留時間為5～10min，優選6～8min。

S2.乙醛回收：步驟S1所得縮合反應液加酸調節pH值至中性，進入乙醛回收塔；乙醛回收塔塔頂餾出物為未反應的乙醛，加水配成40wt％乙醛繼續作為原料返回乙醛原料罐，乙醛回收塔塔底為3-羥基丁醛粗品溶液。

所述乙醛回收塔的塔頂溫度為40～55℃，塔頂壓力為200～280kPa；塔底溫度為60～90℃，塔底壓力為300～350kPa。