[其他]丙酮缩合制备二丙酮醇的方法

说明书

丙酮经ALDOI缩合可制造二丙酮醇，反应式如下：

一般工业生产采用一步降温（10℃）的方法，温度不易控制，能耗高，生产能力低，采用的催化剂一般为固体碱，碱的消耗量大，丙酮的单程转化率低，一般为8～12%。固体碱催化剂在使用中易粉化损失，再生较为麻烦，废催化剂要污染环境。本发明的目的是克服上述缺点。第一，采用逐步降温法进行反应;第二，采用高效率的均相碱催化系统。本发明使二丙酮醇的单程得率大幅度提高，催化剂单耗减少，设备生产能力增高，而且过程能耗降低，使本生产方法达到较高水平。

丙酮缩合为二丙酮醇是可逆反应，正反应是放热反应，为了使反应平衡向二丙酮醇移动，必须降低反应温度，但温度越低，反应速度越慢，达到平衡所需要的时间越长，在工业上带来生产周期过长，设备利用率低的缺点。本发明采用阶梯式降温的方式，使反应在较高温度下以较快速度达到平衡，然后阶梯式降温，再达到较低温度下的反应平衡。总反应的80%在较高温度下（如20～35℃）以较快速度完成，随温度下降，二丙酮醇的平衡浓度增加，在0℃左右，可使二丙酮得率达18～20%以上。阶梯式降温的好处还在于80%的反应热在较高温度下释放，仅用冷却水就能移去反应热，如果在低温下移去这些热量，冷冻机将消耗更多能量，而且不易控制温度，这是本发明的第一个特点。

由于本反应中的催化物种是碱，碱的浓度增高，丙酮转化率就增高，但固体催化剂中常用的碱（如NaOH，KOH，Ba（OH）₂等）在丙酮中溶介度很低，故催化效果较差，就需要加入大量的固体催化剂，而且要增加它们与反应液的接触面，才能达到一定的催化效果。本发明达成一种均相反应系统，即由碱与醇配成的液体均相催化剂加入丙酮中，碱的用量极少，但它们以离子态存在于反应液中，催化效果大为提高，一般可采用沸点较低的脂肪醇，当采用甲醇时，甲醇可与未反应的丙酮共沸馏出而回收，不会混入二丙酮醇产物中。

碱可采用KOH和NaOH或二者混合调制成液体均相催化剂，催化剂中碱与醇的比例为1∶80～1∶15，它在丙酮中的加入量可在0.26～3%wt之间变动。

采用如图示流程的多级反应装置，二丙酮醇得率为13～20%。

在1号反应槽内丙酮与催化剂形成混合物，流经2～5号反应槽，每槽温度如图示控制。5号反应槽流出物进入中和槽6，在6内以磷酸中和，然后进入蒸馏塔7，分出甲醇丙酮回用，釜底得二丙酮醇。物料流经1-5的反应槽，一共反应4.5小时。

实施例1

工业丙酮300克，加入甲醇3克，加入KOH0.1克，如图1条件反应5出口处二丙酮醇得率16.8%。

实施例2

工业丙酮300克，加入甲醇3克，加入NaOH0.1克，如图1条件反应，5出口处，二丙酮醇得率16.1%。

实施例3～11

工业丙酮300克加入甲醇0.8～9克，加入KOH与NaOH如图1条件反应，5出口处二丙酮醇得率为表列数据

实施例丙酮g甲醇gKOHgNaOHg二丙酮醇

得率%

3300g30.01850.018612.5

430030.030.0315.1

530030.0450.04518.6

630030.070.0720.2

73000.80.01860.018613.0

83001.50.0450.04518.8

93002.50.0450.04518.9

103004.50.0450.04518.6

1130090.060.0619.7

本发明的优点和积极效果

1.反应速度快，周期短，能耗低，得率高，因而生产同样数量产品，反应器比目前生产用的反应器容积缩小50倍以上。

2.催化剂耗量缩小200倍。

3.没有固体催化剂的失活，再生等问题，可长期连续运转，并处于最佳状态。

4.产品质量高，付产品很少，分馏容易，产品色泽佳。

5.由于设备投资费用和操作费用的下降，估计每吨二丙酮醇的成本可下降三分之一左右。以年产1000吨计每年可有70-80万元效益。