[发明专利]一种异佛尔酮的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异佛尔酮的合成方法，具体地说是一种丙酮在催化剂作用下液相缩合制备异佛尔酮的方法。

背景技术

异佛尔酮，化学名：3，5，5-三甲基-2-环己烯-1-酮，英文名称：Isophorone，分子式为C₉H₁₄O。异佛尔酮是丙酮深加工的重要产品之一，具有广泛的用途。其溶解能力强，分散性好，流平性好，是一种优良的高沸点绿色溶剂。由于其具有共轭不饱和酮的结构，可进一步发生反应得到醇、酸、胺、酯及异氰酸酯等重要产品，从而广泛应用于聚氨酯、医药、涂料、胶粘剂以及精细化工等工业领域。

工业上异佛尔酮主要是通过丙酮缩合法制备。根据反应物的接触状态，丙酮缩合制备异佛尔酮的方法可分为两种：一种是在碱性溶液中加压液相缩合法；另一种是气态丙酮在固体催化剂表面上的气相催化缩合法。目前，气相法还处于实验室研究阶段，尚未有工业化装置投产，液相法工艺是目前国际上主流的工业化方法。

液相法工艺的难点在于反应条件下，体系内存在双液相；且反应为一典型的连串反应，生成的副产物较多，从而造成异佛尔酮的选择性较低，也大大降低了丙酮的单程转化率。历史上研究者开发了很多方法试图解决这些问题。

早期工艺采用带强力搅拌的釜式反应器，通过强力的搅拌作用使反应物充分接触，未反应的丙酮在后即的精馏塔中分离并循环使用。如US344226中公开的方法，将5份质量的丙酮和4份质量的浓度为20％的NaOH水溶液，加入搅拌釜中，在150℃、160PSI下反应3小时，丙酮的转化率为17％，异佛尔酮的选择性为39％。GB583863中公开的方法中，采用25％的NaOH溶液作催化剂，由90％的丙酮水溶液在170℃下反应37min，丙酮转化率为13.6％，异佛尔酮选择性为51％。但是这种工艺一般需采用较高的催化剂浓度，副反应较多，单程收率低，且流程较长，能耗高。

GB733650中公开了一种用甲醇作溶剂的方法，使反应在均相下进行。以KOH的甲醇溶液为催化剂，在温度180～215℃，压力2.5～4.0Mpa下反应15～30min，丙酮转化率为39.7％，异佛尔酮选择性为68％。但醇类溶剂的加入增加了后继分离工艺的难度，流程复杂，能耗高，没有经济性竞争优势。

GB886931中公开了一种采用脉冲发生器的合成工艺。利用周期性的脉冲作用把进入反应器始端的一部分液体进行脉动乳化，使反应物体系形成乳液从而保证反应物充分接触，然后将反应物乳液通过装有筛板或者拉西环的管式反应器进行反应。乳化作用消除了双液相对缩合反应的负面影响，提高了丙酮的单程转化率；同时采用的管式反应器可以在一定程度上避免反应物的返混，更精确地控制反应时间，从而获得组成较单一的产物。但是利用动设备脉冲发生器产生乳化，设备复杂、投资大，运行成本高，同时存在乳液不均匀，乳化效果稳定性差影响反应效果等问题。

US3981918中公开了一种反应精馏制备异佛尔酮的方法。将反应和精馏集成到一个反应精馏塔内，利用气相的扰动起到强力搅拌作用，丙酮与催化剂充分接触在反应段发生反应，生成的产物随即进入分离段回收未反应的丙酮，同时丙酮缩合生成的一些高沸物将分解成丙酮和异佛尔酮，最终塔釜得到异佛尔酮粗产品。如US3981918中丙酮转化率最高为10.4％时，异佛尔酮的选择性为82％。此工艺提高了设备耦合程度，节省了能量，缺点是较难准确控制反应物的停留时间，丙酮的单程转化率低；塔的内部结构复杂，设备投资高，同时要求很高的设备控制水平。

CN101633610A公开了一种超临界法制备异佛尔酮的方法。丙酮和催化剂溶液在8.0-20.0MPa的高压，280-320℃的高温条件下，在管式反应器中进行超临界反应，反应液经减压后进入闪蒸塔，从塔顶得到回收未反应的丙酮混合物，塔釜液再进入水解塔水解其中的多聚体(C₁₂和C₁₅)。这种方法合成α-异佛尔酮所需反应时间短，副产物少。但是利用超临界条件实现均相反应，条件苛刻，设备投资大，能耗高。而且高温下也会加快副反应的反应速率，这对于控制也提出了较高的要求。

以上公开的已知方法的缺点是，丙酮单程转化率低，异佛尔酮有效选择性不高，消除双液相影响的措施效果不佳或者代价昂贵。

发明内容