[发明专利]一种二氧化碳直接羧化制备芳香酸的装置及方法

说明书

本发明提供一种二氧化碳直接羧化制备芳香酸的装置及方法，采用鼓泡反应器，COsubgt;2/subgt;气体可以从下向上经分布器以气泡形式通过液层，使COsubgt;2/subgt;气体可以充分与原料芳烃和催化剂路易斯酸接触，提高反应效率。装置包括鼓泡反应器、COsubgt;2/subgt;气体循环系统、进料系统和有机碱高压进料系统。将芳烃和路易斯酸加入鼓泡反应器中；将COsubgt;2/subgt;气体经气体分布器从鼓泡反应器底部均匀鼓泡输入鼓泡反应器内，COsubgt;2/subgt;气体经过反应段反应，未反应的COsubgt;2/subgt;气体从鼓泡反应器上部输出，再返回鼓泡反应器底部输入鼓泡反应器内，形成COsubgt;2/subgt;气体循环回路，一段时间后向鼓泡反应器内加入有机碱进行反应，得到芳香酸。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及一种二氧化碳直接羧化制备芳香酸的装置及方法。

背景技术

芳香酸是一类用途十分广泛的有机化工产品，广泛用于医药、食品添加剂、染料、光敏剂、增塑剂、香料、化妆品的生产中。但是大多数芳香酸的生产往往涉及多步反应及氧化反应，存在副产物多、原子经济性差、成本高和环境不友好等缺点。利用CO₂直接羧化法制备芳香酸具有反应流程短，原料来源广、成本低、过程绿色等优点。如，Olah等人以AlCl₃/Al体系为催化剂在相对温和条件下得到了一系列有应用价值的芳香酸(J.Am.Chem.Soc.2002,124,11379-11391)。Munshi等人发现将CO₂预先用AlCl₃活化，可以显著加快反应进行(Ind.Eng.Chem.Res.2009,48,1059-1062；Ind.Eng.Chem.Res.2012,51,5174-5180)。

现有的CO₂直接羧化法制备芳香酸是在高压反应釜中进行的，具体是先将原料和催化剂加入高压反应釜中，然后向高压反应釜中通入CO₂气体，当达到一定压力后开始反应。由于反应需要的CO₂的量比较大，而CO₂在原料液中的溶解度比较小，从而导致反应效率较低，CO₂的利用率低、原料的转化率低，限制了CO₂直接羧化制备芳香酸这种工艺的发展应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种二氧化碳直接羧化制备芳香酸的装置及方法，该装置和方法采用鼓泡反应器，CO₂气体可以从下向上经分布器以气泡形式通过液层，使CO₂气体可以充分与原料芳烃和催化剂路易斯酸接触，提高反应效率，并且CO₂气体循环利用，提高了CO₂气体利用率和芳烃转化率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种二氧化碳直接羧化制备芳香酸的装置，包括鼓泡反应器和CO₂储罐，CO₂储罐的输出口通过气体输入管道与鼓泡反应器下部的气体输入口连通，鼓泡反应器上部的气体输出口通过气体循环管道与鼓泡反应器下部的气体输入口连通；鼓泡反应器上还设有用于将芳烃和路易斯酸加入鼓泡反应器中的进料口，以及引出产物的出料口。

优选的，还包括CO₂缓冲罐和冷凝器，CO₂缓冲罐设置在气体循环管道上；冷凝器设置在鼓泡反应器上部的气体输出口处，用于将气化的芳烃冷凝回流至鼓泡反应器中；气体循环管道的气体输出端及气体输入管道上均设有计量泵；

优选的，还包括有机碱储罐，有机碱储罐的输出口通过有机碱输入管道与鼓泡反应器的进料口连通，有机碱输入管道上设有计量泵。

优选的，计量泵为高压计量泵，至少耐11MPa的压力。

优选的，鼓泡反应器为鼓泡塔反应器，鼓泡塔反应器内置加热和控温系统，鼓泡塔反应器的塔壁上设有循环侧管，使液相上下运动形成回路。