[发明专利]工业化连续生产羟基乙腈的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业化生产羟基乙腈的方法，具体涉及一种连续生产羟基乙腈的方法。

背景技术

羟基乙腈，又名乙醇腈或甲醛氰醇，是无色至浅黄色液体，剧毒，在敞开的容器中能挥发出含氢氰酸的混合气体，能溶解一些金属生成络合物，可溶于乙醇、乙醚，其在化工、染料、医药、农药等领域应用非常广泛。

羟基乙腈的制备方法主要有乙腈氧化法和氢氰酸羟甲基化法。氢氰酸羟甲基化法的工艺具体为：液体甲醛和一定浓度氢氰酸气体在适当的酸碱性环境下，在常压设备中直接进行加成反应生成羟基乙腈。虽然氢氰酸羟甲基化法的合成原理和实验操作都研究得很透彻，但是在工业化生产过程中，依然存在以下问题：

(1)原料：工业生产中，获得的工业甲醛浓度一般较高，其与氢氰酸直接反应，往往不能反应完全，致使羟基乙腈产品中残留有较多的甲醛，进而影响羟基乙腈进一步参与的其他反应，造成副反应、杂质的大量产生。

(2)产物及pH：羟基乙腈的化学性质十分活泼，温度变化或酸碱性变化极易引起如水解、缩合、酯化等副反应，生成羟基乙酸、亚氨基二乙腈、丝氨酸、甘氨酸等多种衍生物。在甲醛吸收氢氰酸制备羟基乙腈的过程中，要求在弱碱性下反应才能较快进行(如采用催化剂亚硫酸钠、碳酸氢钠等)；然而，羟基乙腈在高pH条件下不稳定，常规保存中羟基乙腈体系的pH极低。也就是说，生成的羟基乙腈在反应体系中停留的时间越长，转化成副产物的机会就更高。

(3)反应时间：由于该化学反应是可逆的，且如(2)所述羟基乙腈的活泼性质，以及在碱性条件下甲醛和氢氰酸各自较强的自聚能力，反应时间越长，副反应越多，副产物越多。然而，反应时间短，却会使产品转化率低，同样造成产品质量不合格。

(4)反应温度：甲醛吸收氢氰酸的过程是一个放热反应，必须及时进行冷却，以避免由于猛烈反应造成反应温度的剧升和副反应的发生，会使反应液的颜色变深。

实际生产中，为提高原料转化率，人们通常采用延长甲醛与氢氰酸反应时间的办法。但是，如前所述，反应体系存在pH、温度、时间不好控制，产品不稳定、副产物和副反应多等问题，因此产品质量难以保证。除此以外，由于投料的甲醛浓度高，最后反应液中甲醛的残留量也往往超标，这些残留的甲醛没有有效的去除方法，获得的羟基乙腈产品的应用也受到限制。对于高浓度的问题，试想可以将高浓度甲醛稀释成低浓度甲醛，如用水进行稀释，但是水的加入会降低反应速率，而且得到的产品中水不能有效去除，致使羟基乙腈产品的浓度低，还是限制了其应用。

吴小东在《羟基乙腈生产中聚合物的产生和处理》一文中介绍了氢氰酸羟甲基化法制备羟基乙腈的工业生产方法。该工业生产方法为连续法：将原料氢氰酸和甲醛以双滴加的方式进料，通过气液并流吸收反应连续生产羟基乙腈。连续反应器中气相氢氰酸的加入是连续，液相(甲醛和羟基乙腈的混合液)通过循环泵被循环注入反应器吸收氢氰酸，反应达到终点后被立即转移出反应器。在判断反应的终点时，以甲醛质量浓度为指标，即甲醛的浓度为＜5g/L时，反应达到终点。另外，反应的温度需要控制在15-22℃，pH值在4-7之间。该工艺在尽量优化原料、反应条件的情况下，却仍然被反应中产生的聚合物所烦恼，这是该工艺设计所不能克服的固有缺陷：在生产过程中，虽然原料液相和气相的进料都是连续的，但是出料却是间歇的，并不是真正意义上的连续生产(原料连续送入、反应连续进行和产品连续采出)；随着反应的进行，累积的羟基乙腈越来越多，一方面降低反应速率，降低原料转化率；另一方面，在反应条件下，生成的产品又容易发生聚合或分解，降低产品质量。

因此，在利用工业化原料和大规模生产的情况下，仍然缺少一种真正连续的高收率、高品质的羟基乙腈的生产工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工业化连续生产羟基乙腈的方法，该方法获得的产品甲醛残留量低，实现了羟基乙腈的工业化、连续化生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

工业化连续生产羟基乙腈的方法，所述羟基乙腈的生产采用氢氰酸羟甲基化法，用合格的羟基乙腈将高浓度甲醛原料稀释成低浓度甲醛，低浓度甲醛再与氢氰酸反应制得合格的羟基乙腈产品；所述合格的羟基乙腈产品部分采出作为产品收集，另一部分采出作为循环液将持续补入的高浓度甲醛稀释成低浓度甲醛，低浓度甲醛继续与持续补入的氢氰酸反应，重复前述操作，即连续获得合格的羟基乙腈产品。