[发明专利]丙醛连续化生产方法及反应系统

说明书

本发明公开了一种丙醛连续化生产方法，该丙醛连续化生产方法以乙烯为反应原料，以三苯基膦羰基铑为催化剂进行羰基合成制备丙醛；本发明丙醛连续化生产方法采用回路反应器，在反应过程中通过将回路反应器中的溶液不断抽出，并分成两路，一路经换热器回到回路反应器，另一路进入蒸发分离器，蒸发分离器上方分离出来的丙醛经冷却后存储，蒸发分离器内未蒸馏的溶液部分重新回到回路反应器。本发明利用回路反应器，能有效实现工业连续化制备丙醛。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种采用新型反应器设备——回路反应器进行氢甲酰化反应连续式工艺制备丙醛的方法。

背景技术

丙醛是一种重要的有机合成原料，主要用于生产丙酸、丙醇以及丙酮肟等化工中间体，在橡胶、油漆、塑料、医药香料及饲料等行业具有广泛用途，市场需求不断增加。目前国际上丙醛的工业生产方法主要有乙烯氢甲酰化合成法、丙醇氧化法、环氧丙烷异构化。

上世纪70年代，三苯基膦羰基铑催化剂(HRh(CO)(PPh₃)₃)最早应用于烯烃的氢甲酰化反应(E.A.V.Brewester，Chem.Eng.1976,83,90.)。丙烯的氢甲酰化反应在85～90℃，1.8MPa的条件下即可进行，因此又称为“低压铑法”OXO工艺(简称LPO)。LPO工艺生成醛的选择性高，副产物少，同时生成醛的正/异比高，这使它很快在丙烯的氢甲酰化生产中取代“高压钴法”而居于主要地位。相对于更早的高压钴法，低压铑法催化剂活性更高，设备投资低点，正成为主要制备丙醛及其它醛类物质的主要方法。但铑的价格比钴的价格高3500倍，这成为制约该技术工艺的一个很大的现实问题。在工业生产中，需尽可能的降低铑的用量，然而这又导致催化活性的减弱，生产效率降低。

CH₂＝CH₂+H₂+CO→CH₃CH₂CHO

我国主要采用低压(≤2MPa)铑法进行羰基合成制备丙醛，具体采用有机磷配位的羰基铑催化剂进行乙烯和合成器(氢气、一氧化碳)的氢甲酰化反应。目前国内低压铑法丙醛生产中多使用釜式反应器，采用间歇或半间歇生产工艺。反应使用贵金属铑催化剂，生产过程中不可避免的存在催化剂流失和失活的现象，增加生产成本。釜式反应器乙烯氢甲酰化反应中，铑催化剂存在于液相中，反应物乙烯、氢气和一氧化碳都为气体，气液相之间的接触即扩散传质因素制约了最终化学反应速率，影响设备生产能力。实际生产中必须提高搅拌转速以促进气液分散，导致能耗增加。此外，挡板、搅拌装置以及气体分布器或者其它可增加气液接触的硬件设备使得釜内结构复杂，检修维护繁琐，且增加设备成本。

回路反应器是一种新型反应器系统，具体由反应釜、循环泵、热交换器和文丘里喷射器(混合器)组成。回路反应器比普通搅拌釜有更大的高径比，且不需要配置挡板及气体分布器，减少制造成本。釜外的热交换器可以根据需要提供足够的换热面积而不受到反应器容量的限制。对于大容量的釜式反应器，搅拌器的最大功率输入常受到限制，而在回路反应器中不存在此困扰。喷射混合器可产生微米级的气泡散布到液相，引起局部很高的气液传质速率，加快多相反应速度(气液理论传质系数是普通釜式搅拌反应器的10～100倍)，并使得反应容器得到很大的含气比例。回路反应器可以以相对低的能量消耗获取更高的混合效果，并将混合相喷射入反应釜内在其中形成良好的环流，促进反应持续进行，非常适用于传质受限的非均相反应。