[发明专利]一种醋酸氨化法一步合成乙腈的方法

说明书

本发明提供一种醋酸氨化法一步合成乙腈的方法，将醋酸与液氨汽化、混合后通入装有双金属介孔Al₂O₃固体酸催化剂的固定床反应器进行反应，得到乙腈产品；双金属介孔Al₂O₃固体酸催化剂以成型的介孔Al₂O₃为载体，以第一金属氧化物和第二金属氧化物为活性组分，第一金属氧化物中第一金属为Mg、Cu或Fe，第二金属氧化物中第二金属为Ni、Zr或Pb，第一金属占催化剂的质量百分数为2％～5％，第二金属占催化剂的质量百分数为4～8％。催化剂在较低温度下即具有优异的催化效果，催化性能明显提高，在330℃时即可达到醋酸的转化率≥98％，产物中乙腈相对含量≥95％，优化了现有乙腈工业生产技术中产物含量低、反应温度高等问题，工艺操作简单，很大程度上降低了工业能耗。

技术领域

本发明属于乙腈合成技术领域，具体涉及一种利用醋酸氨化法一步合成乙腈的方法。

背景技术

乙腈分子式为C₂H₃N，又名甲基腈，有类似于醚的特殊气味，极易挥发，能与水和乙醇任意比例互溶，并且能溶解多种有机物，具有出色的溶剂性，常用作烃类抽提的分离溶剂，例如：可有效从C₄中分离出丁二烯；从植物油和鱼肝油中萃取分离脂肪酸等。乙腈还是重要的精细化工有机中间体，是维生素B1的香料中间体和制造均三嗪氮肥增效剂的原料等。除此之外，乙腈可聚合生成聚乙腈，聚乙腈具有良好的半导性，且在200～400℃温度区间内仍保持这一特性。并且，乙腈在织物染色和涂料复配物等领域也有广泛的应用前景。

现有的主要合成乙腈技术：

(1)丙烯腈副产法，该工艺路线丙烯腈为主要产物，乙腈为副产物收率较低约为丙烯腈含量的2.5％且含有多种杂质，包括CO、CO₂、HCN等，HCN为剧毒物质给工业生产带来许多安全隐患。

(2)甲醇与氨合成乙腈，反应开始生成甲胺，再解离为HCN与CH₄，最后经反应生成乙腈，该反应路线乙腈收率低，且反应过程中需氢气参与反应，氢气为易燃易爆气体，很难实现大规模的工业化生产。

(3)乙酰胺与氨合成乙腈，该工艺原料采购困难，且乙酰胺的熔点为78～80℃易结晶很难实现工业化生产。

(4)氰化钠和硫酸二甲酯反应合成乙腈，该方法两种初始产物均为剧毒物质，如使用不当会造成严重后果。

(5)乙醇氨化氧化法合成乙腈，产物收率较低，HCN含量较高。如中国专利申请号为03112026.1公开了一种采用乙醇氨氧化合成高纯度乙腈的方法。以乙醇、液氨、氧气为原料经流化床反应工序、回收工序和精制工序三部分组成，因副产物中含有剧毒氢腈酸气体，至今未见工业化报道。

(6)乙醇脱氢氨化法合成乙腈，收率较高且不产生HCN，但产生氢气。

(7)乙酸脱水氨化法合成乙腈，收率较高不产生HCN，且副产物为水。如中国专利申请号为2009100473998，采用醋酸氨化法制备乙腈。以Al₂O₃为催化剂、在酸铵比为1：1.4～2.0、反应温度为350～450℃，将得到的产物继续通入常压脱氨塔、常压精馏塔，得到乙腈质量含量为85～95％的乙腈与水共沸物，再经减压蒸馏与成品精馏最终获得质量纯度为99.9％的成品乙腈。此方法能够得到高纯度乙腈，但生产过程中需经多次蒸馏、精馏耗能较大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种醋酸氨化法一步合成乙腈的方法，该方法以醋酸与液氨为反应原料，通过固定床反应器，在催化剂作用下合成乙腈，本发明在较低反应温度下即可实现高收率合成乙腈，与现有生产技术相比，乙腈相对含量提高8％～10％，提高产率、降低耗能，很大程度上降低了工业成本。

本发明的技术方案如下：