[发明专利]一种低成本连续水相催化加氢合成丁二酸的方法

说明书

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种低成本连续水相催化加氢合成丁二酸的方法。本发明所述低成本连续水相催化加氢合成丁二酸的方法，采用固定床催化方式，直接以现有顺酐或顺酐合成工艺中产生的中间产物‑‑顺酸水溶液为原料直接进行水相催化加氢进行丁二酸的合成，省略了顺酸至顺酐产品的后处理步骤，且可连续大规模生产；不仅原料廉价且制备过程中的水可循环利用，整个制备过程几乎无三废污染，大大简化了丁二酸的生产过程，有效节约了生产成本。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种低成本连续水相催化加氢合成丁二酸的方法。

背景技术

丁二酸又称琥珀酸，是一种重要的精细化工产品和有机合成中间体，并广泛应用于合成塑料、橡胶、医药、食品、涂料等工业中。近年来，由于丁二酸在合成可生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中的应用，使得其需求迅猛增大。PBS是一种性能优异的可生物降解塑料，与传统可生物降解塑料相比，具有熔点高、耐热性好、机械性能优异等优点，国内外市场前景广阔。但由于目前丁二酸的价格居高不下，直接导致PBS的生产成本提高而使其在推广应用过程中严重受阻。因此，如何有效降低丁二酸的生产成本是影响PBS规模化推广应用的关键因素。

目前，工业上生产丁二酸的方法主要包括电解法、石蜡氧化法、发酵法、催化加氢法等。传统的石蜡氧化法制得产品收率和纯度都不高，且有严重的污染；而电化学合成法在长期的生产实践中也表现出能耗大、离子膜易破损、阳极消耗严重、及工艺操作条件不佳等缺点；发酵法虽然具有原料廉价易得的优势，但发酵产物分布较宽，导致分离工艺复杂进而影响生产成本；催化加氢法因工艺简单、运行成本低等优势被认为是未来最有前景的工业生产丁二酸的方法。

催化加氢法生产丁二酸的工艺又分为液相加氢方式、溶于有机溶剂的溶液加氢方式以及水相加氢方式。液相加氢或溶液加氢路线主要是以熔融的顺酐或以溶解在丙酮、1，4-二氧六环、γ-丁内酯、甲苯、四氢呋喃等溶剂中的顺酐为原料，在催化剂存在下，与氢气发生反应生成丁二酸酐，再将所得产物经水解、精馏、结晶、烘干后制得丁二酸。但是，由于顺酐催化加氢生成丁二酸酐的反应为强放热反应(ΔH＝-128KJ/mol)，使得其在熔融态加氢时容易使反应物或产物聚合为高碳物种，导致副反应增多，且催化剂的寿命也不易满足工业要求；即便是在有机溶剂环境下进行的催化加氢反应，也会存在由于有机溶剂的大量使用导致成本增加并会产生环境污染的问题。

以顺酐水溶液进行催化加氢即水相催化加氢路线是基于液相加氢和溶剂加氢工艺发展的新的丁二酸生产方法，并且由于水的热容一般比有机溶剂大，且价格远远低于有机溶剂，并对环境无污染，从而表现出更优的应用前景。如中国专利CN106861702A、CN101844976A、CN102417445A、CN104926643A均公开了以顺酐、马来酸或富马酸水溶液为原料直接进行催化加氢制备丁二酸的工艺。但现有水相加氢工艺所采用的原料中，无论是顺酐、马来酸还是富马酸，原料的价格均比较高，以顺酐为例，2018年初的价格甚至超过了10000元/吨，而马来酸或富马酸则更高。因此，虽然水相催化加氢工艺有助于节约生产成本，但鉴于上述原料成本的提高，依然导致丁二酸的成本价格很难回落。可见，开发一种低成本制备丁二酸的工艺，无论是对于丁二酸还是PBS材料的推广应用均具有积极的意义。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种低成本连续水相催化加氢合成丁二酸的方法，以解决现有技术中丁二酸合成工艺成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种低成本连续水相催化加氢合成丁二酸的方法，包括以含顺酐或顺酸的水溶液为原料，在催化剂存在下，加氢进行水相催化合成的步骤，加氢产物经冷却、结晶及过滤后，收集滤饼干燥即得所需丁二酸；

所述催化剂包括载体和负载于所述载体上的活性成分；其中，

所述催化剂载体包括碳化硅、α-氧化铝、树脂、γ-氧化铝、活性炭、氧化钛、二氧化硅中的至少一种；