[发明专利]一种制备1,4-丁炔二醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备有机化合物的方法，特别是一种制备1,4-丁炔二醇的方法,属于有机化工产品生产技术领域。

背景技术

1,4-丁炔二醇（C₄H₆O₂），白色斜方结晶，可溶于水、酸、乙醇和丙酮，不溶于苯、乙醚，对眼部粘膜、皮肤和上呼吸道有刺激作用。可用于制备丁烯二醇、丁二醇、正丁醇、二氢呋喃、四氢呋喃等一系列重要的有机化工产品,还可用作电镀光亮剂。在工业上，1,4-丁炔二醇的主要生产方法为Reppe法：即乙炔在铜催化剂的作用下和一个分子甲醛加成，生成丙炔醇，后者再与一个甲醛分子加成，生成1,4-丁炔二醇。反应过程中催化剂采用铜作为主要活性组分，以铋作为助催化剂即铜催化剂，主要成分为CuO-Bi₂O₃，（Cu含量约20%，Bi含量约2～3%）。反应前，在反应釜内，加入铜催化剂（CuO-Bi₂O₃），和25～35%甲醛溶液，在温度为60～100℃，通入0.10～0.15MPa的乙炔气体进行活化，8～12h后，使活性组分铜转化为乙炔铜，得到乙炔铜/铋催化剂。然后再连续加入甲醛溶液和乙炔，控制反应釜内压力为0.05～0.15MPa，温度为80～100℃，使甲醛与乙炔在乙炔铜/铋催化剂的作用下进行反应得到1,4-丁炔二醇粗品，反应料液再经反应釜内的袋式过滤器进行过滤，滤出液1,4-丁炔二醇粗品经浓缩精制得到成品。该制备方法，在反应过程中，随着反应时间的增加，催化剂乙炔铜/铋的活性会降低，1,4-丁炔二醇的收率也会降低，一般反应3～6个月后，催化剂乙炔铜/铋的活性会彻底丧失，此时需要停车更换新的催化剂。在整个反应过程中，由于催化剂活性越来越低，造成乙炔与甲醛反应过程不稳定，反应安全性差，且收率越来越低。其中袋式过滤器由于其强度低和抗污染性差，一般3个月也需要停车更换。因此传统的1,4-丁炔二醇生产工艺是间歇的，每隔3个月需要更换一次滤袋和催化剂，在更换滤袋和催化剂的过程中，会造成物料外泄，影响生产连续性，导致生产成本增加，产量降低，影响企业的经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备1,4-丁炔二醇的方法，以解决1,4-丁炔二醇生产过程中催化剂和滤袋频繁更换的问题，实现生产连续稳定运行。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是这样的。一种制备1,4-丁炔二醇的方法，包括以下步骤：

(1)催化剂首次活化

采用内置金属膜过滤器的反应釜，首次开车，在反应釜内以质量比1：（8～12）的比例加入铜催化剂CuO-Bi₂O₃和质量分数25%～35%的甲醛溶液，在温度为60～100℃，通入0.10～0.15MPa的乙炔气体进行活化，8～12h后，使活性组分铜转化为乙炔铜，得到乙炔铜/铋催化剂；

(2)连续反应

控制反应釜内压力为0.05～0.15MPa，温度为80～100℃，向反应釜内连续通入乙炔气体，乙炔空速为4～5min-1，连续加入质量分数25%～35%的甲醛溶液，乙炔和甲醛在乙炔铜/铋催化剂的作用下反应得到1,4-丁炔二醇和乙炔铜/铋催化剂的混合溶液，初始时，1,4-丁炔二醇的收率大于91%，当1,4-丁炔二醇的收率降低至70%～80%时，乙炔铜/铋催化剂的活性下降明显，此时采出部分乙炔铜/铋催化剂悬浊液，然后向反应釜内补加等摩尔的乙炔铜/铋催化剂或铜催化剂；

补加催化剂的方式有两种：

A、在反应釜外，配置一个小的催化剂活化罐，首先在催化剂活化罐内制备好乙炔铜/铋催化剂，从催化剂活化罐中补加进反应釜内需要的乙炔铜/铋催化剂；

B、直接向反应釜内加入与采出催化剂等摩尔的铜催化剂CuO-Bi₂O₃，边反应边补加；

(3)连续过滤

在反应釜内，步骤(2)得到的1,4-丁炔二醇和乙炔铜/铋催化剂的混合溶液经金属膜过滤器进行过滤，滤出液1,4-丁炔二醇送出反应釜外进入后续工艺最终得到成品；乙炔铜/铋催化剂被金属膜截留在反应釜内，继续反应；在过滤过程中，每隔50～300S采用1,4-丁炔二醇清液反冲一次金属膜，去掉金属膜表面的滤饼层，以保证分离的连续性。

(4)采出乙炔铜/铋催化剂悬浊液的处理

在反应釜外，采出的乙炔铜/铋催化剂悬浊液经过滤后清液进入后续工艺最终得到成品，乙炔铜/铋催化剂饼经再生工序后回用；