[发明专利]一种乙二醇双羰基化合成丁二酸的方法和系统

说明书

本发明公开了一种乙二醇双羰基化合成丁二酸的方法和系统，属于化工合成技术领域，解决现有技术中丁二酸生产成本过高的问题。本发明的合成丁二酸的方法：以乙二醇和一氧化碳为原料，以铑+碘化锂为催化剂，乙二醇发生双羰基化反应生成丁二酸。本发明的合成丁二酸的系统包括反应器、循环泵、冷却器，反应器连接有一氧化碳原料输送管和乙二醇混合料输送管；循环泵与反应器、冷却器分别经第一循环料输送管和第二循环料输送管连接；冷却器与乙二醇混合料输送管经冷却循环物料输送管连接，乙二醇混合料输送管上连接有乙二醇原料输送管。本发明方法，原料易得、廉价，乙二醇的单程转化率达到40％以上，产品中丁二酸的选择性达到90％以上。

技术领域

本发明属于化工合成技术领域，具体涉及一种乙二醇双羰基化合成丁二酸的方法和系统。

背景技术

丁二酸，又名琥珀酸，分子式为C₄H₆O₄，化学结构式为：

丁二酸外观无色或白色、无嗅具有酸味的固体，熔点185℃，沸点235℃，溶于水、微溶于乙醇、乙醚、丙酮。

丁二酸具有优良的性质，广泛用于合成塑料、橡胶、医药、食品、涂料等工业中。在食品加工中，丁二酸作为酸味剂，可用于各种调料或食品的风味改良。在医药卫生中，丁二酸钠具有医治昏迷的疗效，丁二酸的铵盐可做镇静剂。在农业方面，丁二酸是一种植物生长激素，它能控制植物生长、调节养分、增加抗旱、抗病、抗冻能力。

丁二酸还是合成聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的重要原料。以丁二酸和1,4-丁二醇原料，用于合成聚丁二酸丁二醇酯已经实现产业化。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一类生物降解塑料，具有广阔的应用前景。但是采用此方法的成本高昂，其主要原因在于，原料丁二酸的成本高。

现有技术中，丁二酸的生产方法主要有生物法、电解法和顺酐催化加氢法法。其中，生物法生产效率低、产品提取和纯化工艺复杂、生产成本昂贵；顺酐电解法存在电极腐蚀严重、电解槽维修困难、投资成本高和占地面积大等问题，限制了丁二酸的大规模生产；顺酐催化加氢法以顺酐为原料，顺酐的产业链较长，其市场规模也不足以满足PBS产业所需丁二酸的原料供给，且顺酐价格较高，导致丁二酸成本高企。

因此，提供一种丁二酸的生产方法，方法简单，操作简便，生产成本低，能用于工业化生产，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种乙二醇双羰基化合成丁二酸的方法，以乙二醇和一氧化碳为原料，通过乙二醇双羰基化反应合成丁二酸，原料乙二醇和一氧化碳廉价易得，解决现有技术中丁二酸生产成本过高的问题。

本发明的目的之二在于，提供一种乙二醇双羰基化合成丁二酸的，能实现丁二酸的产业化生产，其转化率高，纯度好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的一种乙二醇双羰基化合成丁二酸的方法，包括以下步骤：以乙二醇和一氧化碳为原料，以铑+碘化锂为催化剂，乙二醇发生双羰基化反应生成丁二酸，催化剂中铑化合物与碘化锂的质量为10～100：1。

本发明的部分实施方案中，所述催化剂溶解于乙二醇中，浓度为0.001～0.5wt％，所述铑化合物为碘化铑。

本发明的部分实施方案中，反应温度为100～400℃，反应压力为1.5～8MPa。

本发明的部分实施方案中，包括以下步骤：

一氧化碳气体进入反应器内底部；反应器采用反应液外部强制循环冷却撤热，反应液从底部通过循环泵加压部分作为中间产品采出送下游工序，另外部分送入循环冷却器，冷却后返回反应器，同时副产蒸汽；新鲜乙二醇与冷却后的循环液混合后一起从上部进入反应器；未反应的一氧化碳气体作为尾气从反应器顶部采出。