[发明专利]采用回路反应器制备壬醛的方法以及壬醛制备用文丘里喷射器

说明书

本发明公开了一种采用回路反应器制备壬醛的方法。该方法通过辛烯氢甲酰化反应制备正壬醛；正壬醛的制备方法以1‑辛烯、氢气、一氧化碳为原料，以三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑为催化剂，进行辛烯氢甲酰化反应。通过回路反应器增加水/油/气三相的反应界面，增加反应原料1‑辛烯、合成气(氢气和一氧化碳)和催化剂水溶液间的传质速率，从而提高氢甲酰化反应的转化率，并通过对回路反应器的核心部件文丘里喷射器的设计参数与相关工艺参数进行优化，进一步提高辛烯的转化率，提高产物中正壬醛选择性。

技术领域

本发明属于化学品生产技术领域，具体涉及一种采用新型反应器设备——回路反应器进行氢甲酰化反应制备壬醛的方法。

背景技术

壬醛广泛应用于香精配方，常作为醛香基的头香，用于调制玫瑰、橙花、铃兰、牡丹、鸢尾、葵花香叶、甜橙、柠檬、茉莉、晚香玉、防风根等香型，工业上主要通过壬醇脱氢的方法制备壬醛。该工艺存在生产成本高、工艺复杂、产品收率低、环境污染严重等问题。

烯烃分子与合成气(CO+H₂)在一定的温度、压力和催化作用下，可以经氢甲酰化反应得到多一个碳的醛。铑基络合物均相催化剂可以在85℃～90℃、1.8MPa的条件下进行丙烯氢甲酰化反应，该工艺被称为“LPO低压铑法”。低压铑法工艺中，反应产物与催化剂互溶，需经蒸馏操作分离出产物。蒸馏阶段温度过高会导致铑络合物催化剂分解失活，并且存在一定量的催化剂流失。于是人们提出了液/液两相(RCH/RP)工艺，即采用水溶性催化剂进行水油两相反应，反应结束后静置，含有催化剂的水相和含有生产物的有机相会自动分层，含有催化剂的水相可以循环使用，降低生产成本，并成功应用于正丁醛的工业生产。

水溶性铑络合催化体系中，氢甲酰化反应发生在两相间的界面，故烯烃和催化剂水溶液间的传质速度成为催化反应速度控制因素。尽管水/油两相催化体系以丙烯为代表的低碳烯烃氢甲酰化得到了较大的成就，但当推广到高碳烯烃氢甲酰化反应时，由于高碳烯烃在水溶性极低，致使水相中反应传质速率慢、限制了反应的进行，工业应用前景较差。

目前主要通过“氟两相”、“有机液/液两相”、“温控相分离”或离子液体的等方法，基于“高温混溶、低温分相”的特性，达到“均相反应，两相分离”的效果，提高高碳烯烃的氢甲酰化转化效果。这些改进方法大都在反应体系中额外加入特定结构分子的有机溶剂或使用特定配体的铑催化剂。对于面向实用的工业化生产，应尽可能减少或不使用高成本溶剂，循环套用催化剂以降低生产成本，并充分考虑其工艺方法的放大效应，所以以上改进方法工业应用前景较差，仍停留在研究阶段。

且由于“氟两相”、“有机液/液两相”、“温控相分离”或离子液体等方法，最终是为了实现“均相反应”，会使得在反应过程中的催化剂铑从催化剂溶液中转移，从而在“两相分离”时又出现一定程度的催化剂流失。

发明内容

本发明提供一种正壬醛的新型制备工艺，通过回路反应器增加水/油/气三相的反应界面，增加反应原料1-辛烯、合成气(氢气和一氧化碳)和催化剂水溶液间的传质速率，从而提高氢甲酰化反应的转化率，并通过对回路反应器的核心部件文丘里喷射器的设计参数与相关工艺参数进行优化，进一步提高辛烯的转化率，提高产物中正壬醛选择性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种采用回路反应器制备壬醛的方法，该方法通过辛烯氢甲酰化反应制备正壬醛；正壬醛的制备方法以1-辛烯、氢气、一氧化碳为原料，以三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑为催化剂，进行辛烯氢甲酰化反应；并在反应过程中控制文丘里喷射器喷嘴处的液体线速度为70m/s～120m/s；并在氢甲酰化反应的起始阶段，将三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑溶于水中形成的催化剂水相溶液、以及有机相1-辛烯一起加入所述回路反应器的反应釜内；所述催化剂水相溶液与1-辛烯的体积比为(0.5～3)：1，三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑的摩尔比为(20～80)：1，1-辛烯与催化剂水相溶液中铑元素的摩尔比为(1000～3000)：1。