[发明专利]一种能避免反应失控引起设备超温的醋酸烯丙酯氢甲酰化的方法

说明书

本发明提供了一种能避免反应失控引起设备超温的醋酸烯丙酯氢甲酰化的方法。醋酸烯丙酯在络合催化剂的作用下能和氢气与一氧化碳的混合气体发生氢甲酰化反应，但是醋酸烯丙酯氢甲酰化反应的反应热高达1406J/g_AAC、醋酸烯丙酯二次分解反应的反应热也高达1167J/g_AAC，一旦反应体系移热速率小于放热速率或发生醋酸烯丙酯的二次分解反应，系统的温度可能升至600℃以上，造成反应设备先超温后超压。本发明通过向醋酸烯丙酯氢甲酰化反应体系加入合适的有机过氧化物，利用有机过氧化物在异常工况发生时高温分解产生的活性氧自由基及时破坏络合催化剂结构毒化催化剂，避免醋酸烯丙酯氢甲酰化反应发生不受控的放热导致设备超温或引发醋酸烯丙酯的二次分解反应。

技术领域

本发明属于化工安全生产领域，具体涉及一种能避免反应失控引起设备超温的醋酸烯丙酯氢甲酰化的方法。

背景技术

醛类物质作为生产醇类、酸类、酯类物质的常见原料，在医药、食品、添加剂及洗涤品生产工艺中被广泛应用，目前醛类的合成通常采用贵金属催化剂催化烯烃和氢气与一氧化碳的混合气发生氢甲酰化反应来制备。

4-乙酰氧基丁醛作为制备1,4-丁二醇的原料，目前通常采用金属铑和膦基配体的络合催化剂催化醋酸烯丙酯发生氢甲酰化反应来制备，该方法为在均相催化体系下的气液反应，反应条件较为温和且催化效率高，但是由于醋酸烯丙酯氢甲酰化反应的反应热高达1406J/g_AAC而且醋酸烯丙酯二次分解反应的反应热也高达1167J/g_AAC，在生产发生异常时一旦反应体系移热速率小于放热速率，物料温度会迅速升高同时会引发产物4-乙酰氧基丁醛和原料醋酸烯丙酯的二次分解反应，系统的温度最高可能升至600℃以上，造成反应设备先超温后超压。

目前针对醋酸烯丙酯氢甲酰化反应的失控工况，常用的处理方法有两种：

第一种方法是采用较高等级的仪表保护措施防止系统反应失控，该方法不仅需要昂贵的仪表和控制联锁系统费用，而且由于仪表保护层也存在失效概率，并不能从本质上避免异常工况下系统反应失控；

第二种方法是在系统反应失控后采用大口径的泄放装置进行泄放保护，该方法不仅存在爆破片失效后的反应器超温超压破裂风险，而且泄放后的高温高压物料处理工艺极其复杂。

因此，需要寻找从本质上避免异常工况下系统反应失控的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能避免反应失控引起设备超温的醋酸烯丙酯氢甲酰化的方法。

对于醋酸烯丙酯在铑和膦基配体络合催化剂下的氢甲酰化反应过程，我们对催化剂的特性进行了详细研究。研究发现，铑和膦基配体络合催化剂的高温失活温度普遍在200℃以上，在异常工况发生时，催化剂高温失活前已经引发了产物4-乙酰氧基丁醛和原料醋酸烯丙酯的二次分解反应，所以即使200℃以上醋酸烯丙酯的氢甲酰化反应终止，体系温度也会因为产物4-乙酰氧基丁醛和原料醋酸烯丙酯的二次分解反应尤其是醋酸烯丙酯的二次分解反应(醋酸烯丙酯二次分解反应热为1167J/g_AAC)而继续升高，最终导致设备超温超压。

基于上述研究，本发明的技术方案如下：

一种能避免反应失控引起设备超温的醋酸烯丙酯氢甲酰化的方法，醋酸烯丙酯在催化剂作用下与氢气和一氧化碳的混合气反应，其中，在氢甲酰化反应体系中加入合适的有机过氧化物，在体系温度异常升高时，利用有机过氧化物高温分解产生的活性氧自由基及时毒化催化剂，阻止系统温度继续升高。

对本发明进一步说明，引起体系温度异常升高的因素包括但不限于，催化剂加入过多、移热缺失、移热介质温度过高、醋酸烯丙酯进料过少、起始反应温度过高等能引起系统放热速率大于移热速率的因素。

本发明中，醋酸烯丙酯氢甲酰化的催化剂是以金属铑活性中心和膦基配体组成的络合物催化剂；