[发明专利]一种异壬醛氧化制备异壬酸的系统及催化剂

说明书

本发明提供了一种异壬醛氧化制备异壬酸的系统及催化剂，包括氧化反应系统、主催化剂回收系统、助催化剂回收系统、产品分离系统；在氧化反应系统中异壬醛氧化成异壬酸，反应气相放空，液相进入主催化剂回收系统，主催化剂回收系统回收反应物中的催化剂，催化剂返回氧化反应系统，同时补充系统消耗的催化剂，脱除催化剂的反应液相进入助催化剂回收系统，助催化剂回收系统分离出助催化剂循环回氧化反应系统，粗产品进入产品分离系统，在产品分离系统中经过产品精制得到异壬酸产品。本发明所述的一种异壬醛氧化制备异壬酸的系统及催化剂，反应条件较为温和，流程简单，生成的副产物少，利于大规模连续工业化生产。

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，尤其是涉及一种异壬醛氧化制备异壬酸的系统及催化剂。

背景技术

异壬酸即3,5,5-三甲基己酸，在有机合成领域应用广泛，主要在增塑剂、香料、润滑剂等行业广泛应用。同时作为原料在防锈添加剂、润滑剂、金属皂和金料催干剂、聚氯乙烯稳定剂及防腐剂等不同领域广泛使用。可生产异壬酸酯，在化妆品领域广泛应用。

制备异壬酸的主要生产工艺有醛氧化法和氢甲酰化法。氢甲酰化法是以Co做催化剂，辛稀为原料，进行氢甲酰化反应制备相应的酸。但此成产工艺存在很大的弊端，例如Co催化剂损耗量大，酸的成品率低等。醛氧化法是以异壬醛即3,5,5-三甲基己醛为原料，与氧气发生氧化反应，生成3,5,5-三甲基己酸。此方法对于催化剂的依赖较大。

专利CN201711396736.5公布了一种制备异壬酸的系统和方法以及金属有机骨架催化剂的制备方法，包括氧化反应器、冷却器、金属离子分离装置、过氧化物分解器、精馏装置。催化剂的制备包括将金属盐、模板剂、有机溶剂和水搅拌混合，经干燥后得到前驱晶体，将前驱晶体进行焙烧后，冷却至室温，得到金属有机骨架催化剂。具有选择性高、收率高等特点，但需要制备催化剂、催化剂不耐酸碱、流程较长、生产成本较高。专利CN202110084627.X公布了一种以磺化介孔硅-碳复合材料为催化剂，过氧化氢为氧化剂制备异壬酸的方法，具有反应条件温和、副产物少、产品纯度高、经济效益好等特点，但其所用催化剂成本高，过程中需要用到氢氧化钠以及过氧化氢，成本进一步提高。产品收率不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决制备异壬酸成本高，产品收率不理想的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种异壬醛氧化制备异壬酸的催化剂，包括主催化剂和副催化剂；

主催化剂为醋酸锰、醋酸钴、醋酸铁、醋酸铜、环烷酸锰、环烷酸钴、环烷酸铁、环烷酸铜中的一种或几种；

助催化剂为盐酸、醋酸、丙酸、丁酸、异丁酸中的一种或几种。

优选的，催化剂为醋酸锰、盐酸，醋酸锰与盐酸的比值为：1：(30-200)，优选的，比值为：1：(100-200)。

主催化剂X用量为反应原料3,5,5-三甲基己醛体积的0.01-1％，优选为0.05-0.5％。

助催化剂Y用量为反应原料3,5,5-三甲基己醛质量的1-50％，优选为5-40％。

异壬醛氧化制备异壬酸的反应机理可以用自由基的联锁反应机理来进行解释。常温下异壬醛就可以自动地以很慢的速度吸收空气中的氧而被氧化生成过氧异壬酸。过氧异壬酸很不稳定，在主催化剂催化下发生分解，同时使另一分子的异壬醛氧化，生成两分子异壬酸。

助催化剂的作用：过氧化物在强酸性条件下稳定性较差，其分解速度很快。在弱酸条件下比较稳定。加入助催化剂可以提高体系酸值，加快过氧化物分解，有利于反应进行。主催化剂和助催化剂配合使用，能够大幅度缩短反应时间，提高异壬醛的转化率和异壬酸的选择性。

一种异壬醛氧化制备异壬酸的系统，使用上述的催化剂，其特征在于：包括氧化反应系统、主催化剂回收系统、助催化剂回收系统、产品分离系统；