一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法技術

本發明專利技術公開了一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法，包括以下步驟：向固定床填充非均相催化劑；向配料釜加入丙酮，加熱配料釜丙酮溫度至10?50℃；向配料釜通氨，控制物料溫度10?50℃；由配料釜向固定床進料；加熱進料預熱器，使進固定床的物料溫度為45?65℃，控制固定床床層溫度60?70℃；三丙酮胺粗品在固定床頂部經膜管分水器分水，經精餾塔精餾得到高純三丙酮胺產品。本發明專利技術使用非均相催化劑連續化生產，避免催化劑分離過程產生高鹽堿廢水；丙酮和氨預混均勻，避免因丙酮和氨各自單獨連續輸送計量不準，輸送過程氣液混合不均，造成物料配比偏離的弊端；膜管分水器分水效率高，能耗低，無污染。

Method for continuously synthesizing three acetone amine at low temperature liquid phase reaction fixed bed

Fixed bed continuous phase reaction method to synthesize three acetone amine of the present invention discloses a low temperature liquid, which comprises the following steps: filling heterogeneous catalyst to fixed bed; adding acetone to the batching kettle, heating mixing kettle temperature to 10 acetone to 50 DEG C; batching kettle ammonia, control the temperature of the material is 10 50 C by blending into fixed bed reactor; feed; heating the feed preheater, the temperature of material into the fixed bed for 45 65 DEG C, the control of fixed bed bed temperature 60 70 DEG C; three acetone amine crude in a fixed bed at the top of the membrane tube separator water Gao Chunsan, acetone amine products obtained by distillation. The invention uses heterogeneous catalyst continuous production, avoid high salt wastewater catalyst separation process; acetone and ammonia pre mixed evenly, avoid acetone and ammonia separately continuous conveying inaccurate measurement, gas-liquid mixing conveying process is uneven, the shortcomings caused by material ratio deviation; membrane tube separator water with high efficiency and low energy consumption. No pollution.

【技術實現步驟摘要】
一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法
本專利技術涉及一種受阻胺光穩定劑中間體和制藥中間體三丙酮胺的合成方法，具體涉及一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法。
技術介紹
三丙酮胺化學名為2,2,6,6-四甲基哌啶酮，是一種重要的受阻胺光穩定劑中間體和醫藥中間體，尤其在受阻胺光穩定劑領域，三丙酮胺是受阻胺光穩定劑哌啶衍生物的唯一母核，是合成四甲基哌啶醇、四甲基哌啶胺、阻聚劑702的重要原料。對三丙酮胺的研究始于20世紀50年代，在70，80年代達到頂峰，合成方法主要有兩步法和一步法。兩步法先以丙酮和氨為原料合成二丙酮醇、丙酮寧、佛爾酮等中間體，然后再以中間體、丙酮、氨為原料合成三丙酮胺。專利US3943139中介紹了以佛爾酮和液氨為原料，在加熱加壓條件下合成三丙酮胺。專利US3960875介紹了以丙酮寧與過量的丙酮或是丙酮和二丙酮醇的混合物為原料合成三丙酮胺。以上反應原料佛爾酮、二丙酮醇、丙酮寧合成與分離困難，步驟長，生產成本較高，未見有工業化報道，目前，國內外主要采用一步法進行生產。一步法采用丙酮和氨為原料，在酸催化劑作用下合成三丙酮胺，按反應器形式不同分為釜式反應和固定床反應。黃光斗等人報道了以氯化銨、鹽酸羥胺、羥胺氫溴酸鹽、氯化鈣、間苯二磺酸以及自制酸性環狀磷氫化合物為催化劑，丙酮和氨為原料，在反應釜中一步法合成三丙酮胺的情況，其收率均低于現行工業生產三丙酮胺中硝酸銨為催化劑，丙酮和氨為原料的工藝，同樣存在催化劑難以分離，分離過程產生有機含鹽堿廢水，生產間歇進行，不能連續化生產的問題。CN102516158A公開了一種以丙酮和氨氣為原料，用固定床連續生產三丙酮胺的方法，該方法雖然解決了有機含鹽堿廢水產生和不能連續生產的弊端，但該方法需要在120-240℃下進行，反應溫度高，能耗高，對設備要求高。另外，該方法需要配以水、苯、環己烷、二氧六環等作溶劑，在反應中加入水會降低反應收率，加入有機溶劑均會污染最終產品并增加廢水處理的難度。CN103224465A報道了一種以丙酮和氨氣為原料，用固定床連續生產三丙酮胺的方法，該方法解決了含鹽堿廢水、不能連續化生產的弊端，反應溫度適宜，反應過程無需額外加入溶劑。但該方法丙酮和氨分開單獨控制流量，合成三丙酮胺的反應收率對丙酮和氨的配比非常敏感，在連續化工業生產中丙酮和氨氣的計量均會受計量設備、工作環境的影響，尤其是對氣體流量的計量在我國現行工業水平上很難做到連續精確計量，不精確的氨氣計量勢必造成化學反應配比發生偏離，最終造成反應收率波動。另外，三丙酮胺粗品中含有反應水，后繼分離水的過程勢必要使用精餾分水或濃堿分水，前者效率低，大量耗能，后者消耗堿，形成高堿難處理廢水。
技術實現思路
本專利技術為解決上述技術問題提供一種催化劑易分離、不產生高鹽堿有機廢水、連續生產、原料配比精確、分水效率高且能耗低無污染的低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法。本專利技術目的采用下述方案來實現：一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法，包括以下步驟：（1）向固定床填充非均相催化劑；（2）向配料釜加入丙酮，加熱配料釜丙酮溫度至10-50℃；（3）向配料釜通氨，控制物料溫度10-50℃；（4）由配料釜向固定床進料；（5）加熱進料預熱器，使進固定床的物料溫度為45-65℃，控制固定床床層溫度60-70℃；（6）三丙酮胺粗品在固定床頂部經膜管分水器分水，經精餾塔精餾得到高純三丙酮胺產品。上述方案中，所述步驟（1）中的非均相催化劑為不溶于水和丙酮的多孔路易斯酸催化劑，其包括離子交換樹脂、分子篩型催化劑、金屬氧化物及其摻雜改性體、金屬氫氧化物及其摻雜改性體、固體有機磺酸、固體有機羧酸、負載金屬鹵化物、負載有機銨鹽或固體超強酸中的一種或兩種以上的復合物。上述方案中，所述步驟（1）中的固定床為管殼式列管結構，管程填充催化劑走原料液，殼程走冷熱媒。上述方案中，所述固定床為一級反應器。上述方案中，所述固定床為多級反應器串聯，相鄰反應器間采用增壓裝置給物料加壓。上述方案中，所述步驟（2）和（3）中的配料釜為攪拌釜，其包括外夾套、內盤管及插底管。外夾套和內盤管用于控溫，插底管用于通氨。上述方案中，所述步驟（3）中通入配料釜的氨量同丙酮的摩爾比為1:4到1:10。上述方案中，所述步驟（3）中通入配料釜的氨以氣相、液相或氣液混合的形態進入配料釜。上述方案中，所述步驟（4）中固定床進料由底部進料，物料體積空速為1-10h-1，空速控制通過流量計實現。上述方案中，所述步驟（6）中的分水器為列管式膜管，膜管的功能部分為分子篩膜或高分子膜。通過膜管內真空形成膜兩側的壓力差使水分子透過膜層進入支撐管內，丙酮等有機物分子大于膜管的孔徑不能透過膜管，從而實現反應水同反應體系的分離。本專利技術的有益效果為：用非均相催化劑代替均相催化劑連續化生產，降低催化劑的分離難度，避免催化劑分離過程產生高鹽堿廢水；丙酮和氨預混均勻，避免因丙酮和氨各自單獨連續輸送計量不準，輸送過程氣液混合不均，造成物料配比偏離的弊端，原料丙酮和氨的配比精確，反應波動小，收率穩定；膜管分水器分水效率高，能耗低，無污染。具體實施方式實施例一本實施例提供一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法，包括以下步驟：（1）固定床管程為7根管組成的列管，每根列管直徑50mm，長度1500mm，合計裝填離子交換樹脂催化劑20L，殼程接入循環水；（2）向配料釜中加入丙酮500kg；（3）開配料釜攪拌，加熱釜溫至35℃；（4）向釜內通氨氣24.4kg，控制釜溫小于40℃；（5）由配料釜向固定床底部進料，物料體積空速4h-1；（6）控制固定床入口物料溫度60℃；（7）控制固定床床層溫度65℃；（8）三丙酮胺粗品經膜管分水器分水，用卡爾費休水分儀分析含水量為1.2%，氣相色譜分析丙酮的轉化率為54.2%，三丙酮胺的選擇性為71.6%，經精餾得到高純三丙酮胺產品，三丙酮胺含量經氣相色譜檢測為98.1%。實施例二本實施例提供一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法，包括以下步驟：（1）固定床管程為7根管組成的列管，每根列管直徑50mm，長度1500mm，合計裝填分子篩催化劑20L，殼程接入循環水；（2）向配料釜中加入丙酮500kg；（3）開配料釜攪拌，加熱釜溫至35℃；（4）向釜內通氨氣24.4kg，控制釜溫小于40℃；（5）由配料釜向固定床底部進料，物料體積空速4h-1；（6）控制固定床入口物料溫度60℃；（7）控制固定床床層溫度65℃；（8）粗品經分水器分水用卡爾費休水分儀分析含水量為1.3%，丙酮的轉化率為51.3%，三丙酮胺的選擇性為57.2%，經精餾得到高純三丙酮胺產品，三丙酮胺含量經氣相色譜檢測為98.3%。實施例三本實施例提供一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法，包括以下步驟：（1）固定床管程為7根管組成的列管，每根列管直徑50mm，長度1500mm，合計裝填離子交換樹脂催化劑20L，殼程接入循環水；（2）向配料釜中加入丙酮500kg；（3）開配料釜攪拌，加熱釜溫至25℃；（4）向釜內通氨氣24.4kg，控制釜溫小于30℃；（5）由配料釜向固定床底部進料，物料體積空速8h-1；（6）控制固定床入口物料溫度60℃；（7）控制固定床床層溫度65℃；（8本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法，其特征在于，包括以下步驟：向固定床填充非均相催化劑；向配料釜加入丙酮，加熱配料釜丙酮溫度至10?50℃；向配料釜通氨，控制物料溫度10?50℃；由配料釜向固定床進料；加熱進料預熱器，使進固定床的物料溫度為45?65℃，控制固定床床層溫度60?70℃；三丙酮胺粗品在固定床頂部經膜管分水器分水，經精餾塔精餾得到高純三丙酮胺產品。

【技術特征摘要】
1.一種低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法，其特征在于，包括以下步驟：向固定床填充非均相催化劑；向配料釜加入丙酮，加熱配料釜丙酮溫度至10-50℃；向配料釜通氨，控制物料溫度10-50℃；由配料釜向固定床進料；加熱進料預熱器，使進固定床的物料溫度為45-65℃，控制固定床床層溫度60-70℃；三丙酮胺粗品在固定床頂部經膜管分水器分水，經精餾塔精餾得到高純三丙酮胺產品。2.如權利要求1所述的低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法，其特征在于，所述步驟（1）中的非均相催化劑為不溶于水和丙酮的多孔路易斯酸催化劑，其包括離子交換樹脂、分子篩型催化劑、金屬氧化物及其摻雜改性體、金屬氫氧化物及其摻雜改性體、固體有機磺酸、固體有機羧酸、負載金屬鹵化物、負載有機銨鹽或固體超強酸中的一種或兩種以上的復合物。3.如權利要求1所述的低溫液相反應固定床連續合成三丙酮胺的方法，其特征在于，所述步驟（1）中的固定床為管殼式列管結構，管程填充催化劑走原料液，殼程走冷熱媒。4.如權利要求1所述的低溫液相反應固定床連續合成三丙酮...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳麗華，鄧兆，蘇寶連，李小云，吳攀，蔡昌，李彥輝，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：湖北,42