[发明专利]一种连续制备戊二醛的方法及装置

说明书

技术领域

 本发明涉及化工产品的合成方法及装置领域，特别涉及一种连续制备戊二醛的方法及装置，尤其涉及一种可以直接用于医疗与科研领域中的高纯度戊二醛的连续生产方法及生产装置。

背景技术

戊二醛是一种优良的杀菌剂、消毒剂、皮革鞣剂、组织固化剂、蛋白质交联剂等。广泛应用于工业水处理、卫生消毒、石油化工、造纸工业、鞣革及科研领域等；是重要的化工中间体和精细化工产品。现有技术中戊二醛的生产基本上都采用2-甲氧基-3,4-二氢吡喃水解法，通常可以采用以下三种方法得到戊二醛：

方法一，在公开号为CN1137034的专利中公开了一种戊二醛的制备方法，该方法采用在装有β-沸石催化剂的管式反应器中，通过在60℃连续供入35毫升/小时的甲氧基二氢吡喃和15毫升/小时的水，并以12升/小时的流速循环反应溶液，把甲氧基二氢吡喃转化成戊二醛。该方法的反应收率为90%左右。

方法二，在公开号为CN1371348的专利中公开了一种戊二醛的连续制备方法，该方法采用烷氧基二氢吡喃与水、酸连续进入精馏塔中进行水解，从塔顶连续蒸出甲醇和未反应完的烷氧基二氢吡喃等，塔底为戊二醛水溶液产品（含有少于10%重量的醇）。该方法的反应收率为90~94%。

方法三，在公开号为CN101177387的专利中公开了一种戊二醛的精制方法，该方法首先采用将2-甲氧基-3,4-二氢吡喃-2-甲醚在酸催化剂存在下与定量的水在反应釜中进行水解反应得到15-25%浓度的半成品；然后将半成品在温度60-95℃范围内通过进行负压闪蒸-精馏、汽提组合法分离甲醇，然后通过脱色、过滤处理，最后经调配即可得到pH值满足要求的50%的医用戊二醛成品。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点：

在方法一中，由于烷氧基二氢吡喃水解是可逆反应，在反应过程中不分离出甲醇则烷氧基二氢吡喃不能完全转化导致该方法反应收率低，而且采用固体酸催化剂导致反应速度慢和副产物较多。在方法二中，在精馏塔中的反应时间较长、耗能高、反应不彻底且产品杂质含量高。在方法三中，水解反应花费的时间长，而精制提纯过程复杂和杂质含量多，精制压力大，并且该方法的总收率低。以上方法都存在收率低、物料停留时间长、产品要调节浓度和pH值等问题。同时，由于戊二醛化学性质活泼，受热不稳定、在高浓度时不稳定、水溶液pH值超出2.5~5.0不稳定和易发生聚合及颜色黄变等，上述方法生产出来的产品中含1~16%副产物甲醇、2~5%烷氧基二氢吡喃和戊二醛聚合物等杂质，不能直接应用于医疗卫生消毒和科研领域。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种反应时间短、反应条件温和、副反应少、纯度高和总收率高的戊二醛的连续制备方法及装置。本发明实施例以水、2-甲氧基-3,4-二氢吡喃和磷酸为原料，首先将充分混合的反应原料在管式反应器中快速反应得到部分水解产物，然后将部分水解产物送入精馏塔中反应精馏，使尚未水解的2-甲氧基-3,4-二氢吡喃完全水解后得到戊二醛成品，整个过程能耗低，操作成本小。

本发明实施例以水、2-甲氧基-3,4-二氢吡喃和磷酸为原料合成戊二醛的原理如下：

一方面，本发明实施例提供了一种连续制备戊二醛的方法，如图1所示，该制备方法具体包括以下步骤：

（1）将水、2-甲氧基-3,4-二氢吡喃和磷酸充分混合后得到2-甲氧基-3,4-二氢吡喃的乳浊液，将该2-甲氧基-3,4-二氢吡喃的乳浊液通入管式反应器中，在管式反应器中对2-甲氧基-3,4-二氢吡喃进行部分水解反应。其中，部分水解反应时，水、2-甲氧基-3,4-二氢吡喃、磷酸的质量比为1000~10000:1500~2500:1，水解反应停留时间为1~120分钟，水解反应温度为50~200℃，水解反应压力为-0.1~3.0Mpa；在该步骤中2-甲氧基-3,4-二氢吡喃的水解转化率达到85~90%。其中，采用前述原料配比可以保证最终得到的戊二醛成品的pH值在3.0～5.0之间且戊二醛浓度在50%左右，即不用对戊二醛成品进行调配。

当然，本发明实施例中也可以采用其他的烷氧基-3,4-二氢吡喃，烷氧基为C₁~C₄烷氧基，但是由于其他烷氧基-3,4-二氢吡喃的成本较高，故本发明采用了2-甲氧基-3,4-二氢吡喃做原料。同样地，本发明实施例中也可以采用其他液体酸做催化剂，如硫酸、盐酸等，但经过产业化验证发现磷酸的催化效果好、对设备的腐蚀低、对成品的pH值影响小等优点，故本发明采用了磷酸做催化剂。