[发明专利]一种制备异壬酸的系统和方法及金属有机骨架催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种制备异壬酸的系统和方法及金属有机骨架催化剂的制备方法，包括：氧化反应器：用于将异壬醛氧化成异壬酸；冷却器：用于对从所述氧化反应器中流出的部分物流进行冷却降温；金属离子分离装置：用于分离从所述冷却器流出的物流中过量的金属离子；过氧化物分解反应器：用于分解从所述氧化反应器流出的另外一部分物流中的过氧化物；精馏装置：用于分离从所述过氧化物分解反应器流出的物流，并得到产物异壬酸；其中，所述金属离子分离装置的出料口与所述氧化反应器的进料口连接。本发明还提供了一种高选择性、高收率和高安全性的异壬酸制备方法。

技术领域

本发明涉及一种制备异壬酸的系统和方法以及金属有机骨架催化剂的制备方法，属于化工原料制备的技术领域。

背景技术

异壬酸(3,5,5-三甲基己酸)，其结构如下：

其用途广泛，可用作合成润滑剂原料、医药中间体、金属皂和金属加工液的原料，亦适用于醇酸树脂改性，能提高耐黄变性及抗冲性能，还可用于生产各种异壬酸酯，可用于化妆品领域，其金属盐可用于涂料催干剂，乙烯基稳定剂、聚氯乙烯稳定剂及防腐剂，轮胎粘合助剂等不同用途。

醛氧化制备异壬酸是目前主要的生产工艺，原料为异壬醛(3,5,5-三甲基己醛)，其结构如下：

其与氧气发生氧化反应，得到对应的酸，原料异壬醛主要通过烯烃氢甲酰化工艺制备。

一般的醛氧化制酸均以金属盐为催化剂以促进过氧酸的分解。专利CN200510054082.9中丙醛氧化制丙酸时采用丙酸盐或醋酸盐或环烷酸盐为催化剂。专利CN02151618.9中醛氧化制酸的催化剂为锰盐。专利US2015/0191410A1中异壬醛(多种异构体混合物)氧化过程使用的催化剂是过渡金属或过渡金属化合物如钛、钒、铬、钼、锰、铁、钴、镍、钌、铑、钯或铜。

《石油化工氧化反应工程与工艺》一书中写到醛类氧化成羧酸的过程催化剂多为Co、Mn、Cu等的盐类，如醋酸盐或环烷酸盐，主要作用是促进氧化生成过酸类，并促使它们很快分解。例如：乙醛氧化生产醋酸装置中，采用醋酸锰为催化剂，使乙醛氧化时生成的过氧醋酸及时分解，防止过氧醋酸的积累、分解和爆炸。但与此同时，金属盐能促使自由基的生成，加速链的引发反应，缩短了反应的诱导期，反应时间明显缩短，但随着放热反应的迅速进行，反应较难控制，选择性随之降低。再比如丙醛氧化制丙酸过程中，以醋酸锰、醋酸钴、醋酸铁、醋酸铜等为催化剂时，几种催化剂对产物的选择性影响都比较大，比不加催化剂时选择性低5％-10％；同时，在反应过程中，金属材质的反应器及管线经物料多次循环后的物流中会有Fe等金属离子累积，进而促进反应的引发，使反应过快，放热速率快速增加，温度不易控制，尤其会导致副产物增多，异壬酸选择性降低。

然而，对于有些醛(如3,5,5-三甲基己醛)的氧化，反应阶段过氧酸的浓度并不高，过氧化物并不会在氧化反应器中累积，只有在精馏塔中会因过氧酸与其他组分沸点的不同存在局部累积的问题。在这种情况下，在氧化反应器中加入催化剂分解过氧化物的意义不大，反而会导致选择性的大幅损失，但不加入催化剂又会导致过氧化物在精馏塔中的局部位置富集，带来风险，这是现有技术目前还没有解决的问题。

另外，现有技术采用的过氧化物分解催化剂均为均相催化剂，且浓度较低，后续的分离难度较大，在精馏塔中可能有结渣、堵塞和造成爆炸的风险。也有个别专利采用固体酸催化剂催化异丙苯氢过氧化物分解成苯酚和丙酮的方法(CN00807324.4)。但并无醛氧化过程中过氧化物分解的非均相催化剂报道。

综上所述，醛氧化反应制备相应羧酸的现有技术中一般都在氧化反应器中加入金属离子催化剂来加快反应，加速过氧化物的分解，但会导致选择性降低，副产物增加，产品收率低，金属离子不易分离。现有技术也没有针对于醛氧化制酸过程中分解过氧化物的非均相催化剂报道，而且现有技术中未解决精馏过程过氧化物局部累积造成的安全问题。

发明内容