[发明专利]连续化制备丁酸的方法

说明书

本发明公开了一种连续化制备丁酸的方法，包括以下步骤：①将丁醛加入氧化塔中，加至氧化塔高度的1/4～1/3，空气从氧化塔底部加入，反应过程中控制塔内反应温度在30℃～40℃；②当步骤①的氧化塔内丁醛转化率达到80%～90%时，底部开始连续进料，顶部连续采出；③顶部采出的混合物先进入冷凝器冷凝，液体送入精馏塔；液体在精馏塔中被加热，塔顶采出丁醛返回氧化塔内继续反应；塔底采出正丁酸送入储罐。本发明的制备方法无催化剂、低温、醛过量，氧化塔中控制丁醛转化率在80%～90%；由于抑制了副反应，反应后的混合物料由丁酸和丁醛组成，经过精馏分离得到高纯度的丁酸，分离得到的丁醛返回氧化塔重新参加反应。

技术领域

本发明涉及一种丁酸的制备方法，具体涉及一种连续化制备高纯度丁酸的方法。

背景技术

丁酸是一种重要的精细化工原料，主要用于制造丁酸纤维素和合成丁酸酯，其酯类在香料、仪器添加剂、医药等领域均有广泛应用。

丁酸的工业生产的方法主要是发酵法和丁醛/丁醇氧化法。发酵法是以淀粉或糖为原料，用丁酸菌发酵得丁酸。丁醛氧化法是以醋酸锰或醋酸钴为催化剂，用空气或氧气氧化丁醛，反应结束后，经分馏得丁酸。浓硝酸氧化法是以正戊醇为原料，用浓硝酸将其氧化成正丁酸。

《正丁醛氧化制备正丁酸工艺过程研究》（李兴存等，化学反应工程与工艺，2002年6月，第18卷第2期）一文对氧化工艺进行了优化，用塔式氧化反应器氧化正丁醛制备正丁酸，优化的中试工艺条件为：催化剂对正丁醛的质量分数为0.1%～0.2%，反应温度为50～60℃，反应时间约为3h左右，氧醛摩尔比是0.75～0.875；在此条件下正丁醛的转化率大于99.5%，正丁酸的选择性超过了95%。

《正丁醛氧化制高纯度正丁酸的工艺研究》（吕志果，香料香精化妆品，2002年12月，第6期）公开了如下合成工艺：将原料正丁醛和催化剂CMC按一定配比混合后加入到氧化反应器中，氧气经气体质量流量计计量后从反应器底部进入，与正丁醛进行氧化反应，尾气经冷凝和气液分离后放空。采用带有体外循环冷却系统的塔式氧化反应器进行正丁醛氧化制正丁酸，可以有效地移出氧化反应热，减少副反应。在反应温度60℃左右，反应时间3h，氧醛比为0.875左右的较佳反应条件下，正丁醛的转化率在99.5%以上，正丁酸的选择性在95%以上。

中国专利CN 201610983534.X公开了一种丁醛氧化制备丁酸的装置和方法，装置包括连接有氧气输入管线和丁醛原料输入管线的第一反应器、第二反应器、第一丁酸精馏塔、第二丁酸精馏塔。

丁醛氧化制备丁酸的方法包括以下步骤：步骤一，将来自丁醛原料罐中的丁醛和第一丁酸精馏塔塔顶未氧化的丁醛输送至第一反应器，在催化剂作用下与氧气进行氧化反应，塔顶得到的混合气相物料经第一冷却水换热器冷却后，冷凝液回流至第一反应器，不凝废气进入尾气吸收塔进行吸收后，排空； 塔釜得到的混合液相物料经第二冷却水换热器冷却后，一部分回流至第一反应器，另一部分进入第二反应器；步骤二，进入第二反应器的混合液相物料与氧气继续进行氧化反应；塔顶得到的混合气相物料经第三冷却水换热器冷却后，冷凝液回流至第二反应器，不凝废气进入尾气吸收塔进行吸收后，排空；塔釜得到的粗丁酸混合液经第一外送泵泵出分为两部分，一部分经第四冷却水换热器降温后回流至第二反应器，另一部分进入第一丁酸精馏塔；步骤三，进入第一丁酸精馏塔内的粗丁酸混合液经低压蒸汽加热器加热蒸发，塔顶采出的未氧化的丁醛和水蒸汽经第五冷却水换热器冷凝进入第一受液槽进行沉降分离，其中未氧化的丁醛通过第二外循环泵一部分送至第一反应器，另一部分回流至第一丁酸精馏塔,有机废水通过输出管线输送收集；塔釜采出的丁酸混合液经第三外送泵泵入第二丁 酸精馏塔；步骤四，进入第二丁酸精馏塔内的丁酸混合液经中压蒸汽加热器加热蒸发，第二丁酸精馏塔顶部采出的正丁酸经第六冷却水换热器冷却后，一部分回流至第二丁酸精馏 塔，另一部分送至成品罐区；塔釜采出的催化剂母液和丁醛原料中的重组分，一部分回流至第一反应器，另一部分输送至重组分罐区。