一種常壓下製備異佛爾酮的方法
2023-07-22 17:22:56 4
專利名稱：一種常壓下製備異佛爾酮的方法
技術領域：
本發明涉及一種用丙酮製備異佛爾酮的方法，特別是涉及一種丙酮在常壓下通過縮合反應製備異佛爾酮的方法。
背景技術：
異佛爾酮(Isophorone，ISO)是丙酮化學中的第一代衍生物，其化學名為3，5，5-三甲基-2-環乙烯-I-酮。分子式SC9H14O,分子量為138. 21，外觀為無色或淡黃色透明液體，具有較高沸點、很低吸溼性，其溶解能力、分散性、流平性好，是高分子材料的良好溶齊U，可溶解硝化纖維素、丙烯酸酯、醇酸樹脂、聚酯和環氧樹脂等。由於其具有不飽和酮的結 構，雙鍵可進一步發生得到醇、酸、胺、酯及異氰酸酯等重要產品，在塑料、農藥、醫藥、塗料等工業中具有廣泛的用途。異佛爾酮經加成、加氫、光氣化可製得異氰酸酯，是聚氨酯塗料中重要的脂肪族異氰酸酯原料。異佛爾酮優良的溶解性，添加到短油度醇酸磁漆中，可提高其乾性、硬度、耐油性。此外，還應用於軟包裝用複合薄膜、鞋用膠粘劑、磁帶粘合劑、油墨等行業。異佛爾酮優良的溶解性可作為農藥的乳化用溶劑，可使農藥的溶解度提高20%以上，另外還用於製備斯達姆-34除草劑，3，5- 二甲酚殺蟲劑等。異佛爾酮的合成線路有兩條，一條經由異丙叉丙酮與丙酮縮合製得，此工藝路線的優點是在常壓和較低溫度下進行，因此，它條件溫和、操作簡單、設備投資少，但因為原料價格較高、產品成本高、難以工業化推廣應用，主要應用於實驗室中；另一條經由丙酮縮合製得，即丙酮在鹼性催化劑和水的存在下經醇醛縮合，然後經脫水、環化製得異佛爾酮。丙酮縮合法又主要可以分為兩種，即液相縮合法和多相催化縮合法。在高溫下，鹼催化丙酮三分子縮合生成異佛爾酮，丙酮在這種條件下，不僅僅發生三分子縮合反應，還發生雙分子縮合及二次縮合等副反應。I)液相縮合法液相縮合法是目前國外主要採用的工業化生產方法，分為連續法和間歇法。由於連續法易於自動化控制，改善勞動環境，國外工業化生產多採用連續法生產。其反應機理可理解為，丙酮在氫氧化鉀等強鹼存在下縮合為二丙酮醇，後者脫水形成異亞丙基丙酮，再與丙酮縮合得到異佛爾酮。該法得到的異佛爾酮選擇性約為60 70%，二丙酮醇選擇性約為16%，異丙叉丙酮選擇性約為7 %，高沸物質質量分數約為3 7 %，丙酮轉化率約為6 10%。該法具有催化劑簡單，操作方便，異佛爾酮收率高等優點，特別適合於工業化生產。但缺點也不容忽視，即反應釜為高壓設備，且內部結構較複雜，丙酮轉化率不高，生產成本較高，廢液中含有大量鹼液，處理較困難，蒸餾塔操作過程不易控制等。2)氣-固相催化縮合法固體催化劑多相催化縮合製備異佛爾酮的工藝，即丙酮蒸汽在較高溫度下連續通過固體鹼催化劑依次完成醇醛縮合、脫水、加成、分子內縮合、再脫水等反應，最終得到異佛爾酮。
這種氣-固相催化縮合法具有催化劑易製備、無汙染，反應器為固定床、易放大等優點；但催化劑成本高易坍塌、再生困難，生產周期短，異佛爾酮的選擇性低等問題。由此可見，上述用丙酮製備異佛爾酮的方法均有較大的適用局限，因此，研究和開發一種工藝流程簡單、成本低廉、催化劑後期處理簡單的一種丙酮在常壓下通過縮合反應製備異佛爾酮的方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種連續化、常壓、穩定運行的丙酮製備異佛爾酮的方法。本發明一種常壓下製備異佛爾酮的方法首先是將丙酮加熱氣化，然後進入反應器中進行縮合反應，生成物經蒸餾而出進入接受罐中，最後進行蒸餾、脫焦、分相和精餾操作 得到成品異佛爾酮。所述脫焦過程為將低沸點物質從高沸點物質中蒸餾出來，本質過程為蒸餾。本專利中為將異佛爾酮和輕組分從混合物中分離出來，而將一些高沸點組分留在塔釜中的過程為脫焦。本發明具體是按照以下順序的操作步驟完成常壓下製備異佛爾酮的(I)丙酮經計量泵加入汽化器中汽化成氣體，汽化器升溫至150 200°C ；(2)反應器內裝入固體催化劑，加熱至熔融狀態並保持一定的液位，液位高度為丙酮氣體與催化劑接觸的行程高度，常壓反應器預熱至220 350°C，然後丙酮進入常壓反應器內進行反應，物料停留時間為I 2小時；所述丙酮經預熱後是從反應器上部進入，從上而下與液相催化劑充分接觸並發生反應生成異佛爾酮；(3)丙酮不斷加入，催化劑上層有一層有機相覆蓋，有機相層的高度通過反應器的溫度控制，生成的有機相不斷被蒸發進入冷凝器，經冷凝後收集得到反應液；(4)反應液經蒸餾回收丙酮，經脫焦提取其中的有效組分，而重組分留在塔釜中，然後進行分相去除反應生成的水，再進入精餾塔中精餾得到異佛爾酮成品。作為本發明所述常壓下製備異佛爾酮的方法的一種優選方案，其中第2)步中加熱至熔融狀態所使用的催化劑為LiOH、NaOH或KOH的一種或多種混合物。作為本發明所述常壓下製備異佛爾酮的方法的一種優選方案，其中所述反應器內調節溫度，維持催化劑為熔融狀態。本發明的有益效果是採用常壓反應器，將催化劑加熱至熔融狀態與經氣化的丙酮在220 350°C下，充分接觸生成異佛爾酮，由於反應器溫度高於各組分的沸點，經反應生成的各組分物質氣化後經冷凝器冷凝，而催化劑由於沸點較高則留在反應器內，起到了反應物和催化劑的分離目的，這樣既減少了其他方法帶來的催化劑後處理麻煩的問題，由於反應壓力為常壓減少了設備選型一次性的投入和壓力較高帶來工藝操作困難等問題。
圖I為本發明方法流程圖。
具體實施例方式實施例將片裝NaOH加入反應器中加熱至熔融狀態，並保持液位長度為12 15m，丙酮以lOOL/h經泵打入汽化器中，汽化器升溫至150°C後進入反應器中進行反應，反應物經氣化進入冷凝器中冷凝後採出去進入接受罐中。合成液經蒸餾將未反應的丙酮回收再利用，然後釜液進入脫焦塔去除高沸點物質，經脫焦後的物料經過分相塔後排出反應生成的水，然後物料經過間隙精餾塔分離出成品異佛爾酮和副廣品異丙叉丙酮。丙酮轉化率為32%，異丙叉丙酮選擇性為31. 5%，異佛爾酮選擇性為60%。最後應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。權利要求
1.一種常壓下製備異佛爾酮的方法，其特徵在於首先是將丙酮加熱氣化，然後進入反應器中進行縮合反應，生成物經蒸餾而出進入接收罐中，最後進行蒸餾、脫焦、分相和精餾操作得到成品異佛爾酮。
2.根據權利要求I所述的常壓下製備異佛爾酮的方法，其特徵在於 (1)丙酮經計量泵加入汽化器中汽化成氣體，汽化器升溫至150 200°C； (2)反應器內裝入固體催化劑，加熱至熔融狀態並保持一定的液位，常壓反應器預熱至220 350°C，然後丙酮進入常壓反應器內進行反應，物料停留時間為I 2小時； (3)丙酮不斷加入，催化劑上層有一層有機相覆蓋，有機相層的高度通過反應器的溫度控制，生成的有機相不斷被蒸發進入冷凝器，經冷凝後收集得到反應液； (4)反應液經蒸餾回收丙酮，經脫焦提取其中的有效組分，而重組分留在塔釜中，然後進行分相去除反應生成的水，再進入精餾塔中精餾得到異佛爾酮成品。
3.根據權利要求2所述的常壓下製備異佛爾酮的方法，其特徵在於所述(2)中加熱至熔融狀態所使用的催化劑為LiOH、NaOH或KOH的一種或多種混合物。
4.根據權利要求2所述的常壓下製備異佛爾酮的方法，其特徵在於反應器內調節溫度，維持催化劑為熔融狀態。
全文摘要
本發明公開了一種常壓下製備異佛爾酮的方法首先是將丙酮加熱氣化，然後進入反應器中進行縮合反應，生成物經蒸餾而出進入接受罐中，最後進行蒸餾、脫焦、分相和精餾操作得到成品異佛爾酮。該方法既減少了其他方法帶來的催化劑後處理麻煩的問題，由於反應壓力為常壓減少了設備選型一次性的投入和壓力較高帶來工藝操作困難等問題。
文檔編號C07C45/74GK102633612SQ20121009768
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者崔迎祥, 錢小金, 錢建華, 陳健明 申請人:江蘇煥鑫高新材料科技有限公司