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1、(10)授权公告号 CN 101633610 B (45)授权公告日 2012.10.17 CN 101633610 B *CN101633610B* (21)申请号 200910102119.9 (22)申请日 2009.08.13 C07C 49/603(2006.01) C07C 45/74(2006.01) (73)专利权人 浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市浙大路 38 号 专利权人 上虞新和成生物化工有限公司 浙江新和成股份有限公司 (72)发明人 陈志荣 李浩然 尹红 徐勇 王纯超 (74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 张法高 US 53。
2、52839 A,1994.10.04, 全文 . JP 9-169687 A,1997.06.30,权利要求, 说明 书第 0012 段, 实施例 1. US 5334770 A,1994.08.02, 全文 . (54) 发明名称 一种 - 异佛尔酮的制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种制备 - 异佛尔酮的方 法。 它是在连续稳态操作条件下先将丙酮、 回收丙 酮混合物加压至 8.0 20.0MPa, 并预热至 280 320, 然后与加压至相同压力的 10 NaOH 或 10 KOH 溶液混合, 在管式反应器中进行超临界 反应 1 3 分钟, 反应液减压至 3.0 4.0MPa 后 进。
3、入闪蒸塔, 从塔顶得到回收丙酮混合物, 塔釜液 再进入水解塔水解其中的多聚体(C12和C15), 在水 解塔塔釜连续采出的水解反应液经冷却、 减至常 压并在分层器中分层后得 - 异佛尔酮粗品层和 副产物水层。采用本发明的方法合成 - 异佛尔 酮所需反应时间短, 副产物少, 反应收率高, 适合 工业化生产。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 周元 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种 - 异佛尔酮的制备方法, 其特征在于在连续稳态操作条。
4、件下, 将丙酮和经闪 蒸塔得到的回收丙酮混合物混合后先经泵加压至 8.0 20.0MPa, 并升温至 280 320, 然后与加压至相同压力的 10 NaOH 或 10 KOH 溶液混合, 在管式反应器中进行超临界反 应 1 3 分钟, 反应液减压至 3.0 4.0MPa 后进入闪蒸塔, 从塔顶得到未反应的丙酮和中 间体异丙叉丙酮的混合物, 经冷凝器冷凝成为循环使用的回收丙酮混合物, 塔釜液则进入 水解塔水解其中的多聚体C12和C15, 从水解塔塔釜连续采出的水解反应液经冷却、 减至常压 后进入分层器, 从分层器上层流出的是 - 异佛尔酮粗品, 从分层器下层流出的则为反应 产生的副产物水层。 。
5、2.如权利要求1所述的一种-异佛尔酮的制备方法, 其特征是所述10NaOH或10 KOH 与丙酮的质量比为 0.5 5 100。 3.如权利要求1所述的一种-异佛尔酮的制备方法, 其特征是所述闪蒸塔为填料塔, 填料为 AX、 BX、 CY 不锈钢丝网, 填料高度为 2 4 米。 4.如权利要求1所述的一种-异佛尔酮的制备方法, 其特征是所述水解塔为板式塔, 塔板为筛板、 浮阀塔板、 泡罩塔板, 板数为 10 30 块。 权 利 要 求 书 CN 101633610 B 2 1/4 页 3 一种 - 异佛尔酮的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及化合物的制备方法, 尤其涉及一种 - 异佛尔酮。
6、的制备方法。 背景技术 0002 -异佛尔酮(3, 5, 5-三甲基-2-环己烯-1-酮)是一种重要的精细化工产品, 它 溶解能力强, 分散及流平性好, 是许多高分子树脂的优良溶剂 ; 此外, 它也是一种重要的有 机合成原料, 可用于合成 3, 5- 二甲基苯酚、 异佛尔酮二异氰酸酯、 茶香酮等精细化工产品。 0003 - 异佛尔酮通常采用丙酮液相或气相缩合法合成。 0004 液相缩合法通常在丙酮临界点以下的液态下进行。液相缩合反应需用碱性催化 剂, 早期为氧化钙或氨基钠 (US2,399,976, DE134,982), 但此类催化剂催化效果很差, 仅能 得到少量的异佛尔酮。后来研究者开始改。
7、用 NaOH、 KOH, 反应收率明显提高。 0005 S.A.Ballard 等 (US2,344,226) 报道采用 20 NaOH 做催化剂, 于 150反应 3 小 时, 丙酮转化率为 17, - 异佛尔酮选择性为 39。接着, S.A.Ballard 等在连续反应条 件下, 研究了 KOH 浓度、 反应停留时间等对丙酮转化率和异佛尔酮收率的影响, 得出在较优 反应条件下, 当丙酮转化率为 19.3时, - 异佛尔酮选择性为 47.7。 0006 G.Fife(GB583,863) 以 25 NaOH 为催化剂, 与 90丙酮水溶液在 170反应 37 分钟, 丙酮转化率 13.6, 。
8、- 异佛尔酮选择性 51。 0007 GB733,650 则报道了采用 KOH 甲醇溶液为催化剂, 在 180 215、 2.5 4.0MPa 反应 15 30 分钟, 丙酮转化率为 39.7, - 异佛尔酮选择性为 68。 0008 G.Kohan 等 (GB1,133,510) 以碱金属氢氧化物为催化剂, 考察了反应时间、 配比、 催化剂浓度对反应的影响, 当丙酮转化率为 39.6时, - 异佛尔酮选择性为 55.4。 0009 黄操胜等 ( 精细化工, 6(5), 1989) 将丙酮、 KOH、 水在 200 210反应 1.5 2 小 时后降温, 蒸馏, 当丙酮转化率为 50时, - 。
9、异佛尔酮选择性为 36 40。 0010 李平 ( 四川化工与腐蚀控制, 2(1), 1999) 则将丙酮、 水、 催化剂于 150 300、 3.0 3.5MPa 反应 1.5 2.0 小时, 蒸出未反应丙酮套用情况下, 当丙酮转化率为 30 40时, - 异佛尔酮的选择性为 60 70。 0011 毛丽秋等 ( 湖南师范大学自然科学学报 23(3), 2000) 采用 0.7 KOH、 75丙酮水 溶液于 200、 2.5MPa 反应 5 小时, 丙酮转化率为 57.6, - 异佛尔酮的选择性为 70。 0012 齐洪林 (CN101,050,168A) 则将丙酮预先加热至 110 280。
10、, 然后将其通入含有 固体醇钠或强碱的固定床反应器中, 反应时间 3 分钟, 丙酮转化率 16 40.8, - 异佛尔 酮选择性为 42.2 70.0。 0013 里未泰瑟等 (CN1,065,232C, US5,849,957) 则采用镁铝复合盐做催化剂, 于 110 220, 反应 1 4 小时, 丙酮转化率为 11 35.5, - 异佛尔酮选择性为 24 51。 0014 由以上文献报道可知, 在液相法合成 - 异佛尔酮时, 所需反应时间大多比较长, 异佛尔酮选择性在 70以下。 说 明 书 CN 101633610 B 3 2/4 页 4 0015 气相缩合法合成 - 异佛尔酮需采用固。
11、体酸或碱做催化剂, 反应温度往往也比较 高 (200 400 )。 0016 王玉环等 ( 高等学校化学学报, 14(10), 1993) 采用 Ca(OH)2-CaO 为催化剂, 250 370反应, - 异佛尔酮最高选择性为 79.5。 0017 A.J.Papa 等 (US4,535,187) 采用 CaO-Al2O3催化剂, 于 300反应, 异丙叉丙酮和 - 异佛尔酮总选择性为 76.7。 0018 W.T.Reiche(US4,086,188, US4,458,026, US4,476,324) 则采用以 Li、 Zn 等改性的 镁铝复合催化剂, 在丙酮低转化率时, 异丙叉丙酮和 。
12、- 异佛尔酮的总选择性可达 94.2。 0019 A.A.Schutz 等 (US4,970,191, US5,153,156, US5,202,496) 则以镁铝复合物或有 机阴离子改性镁铝复合物为催化剂, 于 300 350反应, - 异佛尔酮选择性可达 70 71.5, 异丙叉丙酮与 - 异佛尔酮总选择性最高可达 90.7。 0020 此外, 报道采用各种改性镁铝复合盐催化剂的还有 M.Ishio 等 (US5,243,081), M.Fukao 等 (EP597,693), H.Ueda 等 (US5,334,770), J.Braithwaite 等 (EP640,387, US5,。
13、627,303), C.P.Kelkar 等 (Microporous Mater, 10, 1977 ; Appl.Clay.Sci., 13, 1998), K.V.Ramanamruty 等 (Indian J.Chem.Sect B-org., 38B(1), 1999), 党明岩等 ( 辽宁化工, 31(9), 2002), 但这些报道中所得 - 异佛尔酮的选择性均未超过 80。 0021 F.Isao等(JP9,059,204, JP9,151,152, JP9,151,153, JP9,157,207, JP9,169,687, JP9,169,688) 采用金属离子改性的分子筛。
14、为催化剂, 当丙酮转化率为 25.2时, - 异佛 尔酮选择性为 54.9。 0022 M.G.Stevens 等 (Chem.Commun., 3, 1999) 用掺 Cs 的碳纳米材料为催化剂, 于 225反应, 丙酮转化率为 11.9, - 异佛尔酮选择性为 61。 0023 由以上文献报道可知, 气相法合成 - 异佛尔酮相比于液相法虽有所提高, 但气 相法催化剂容易失活, 单位体积反应器的反应效率低, 因而限制了其在大规模生产中的应 用。 发明内容 0024 本发明的目的是针对上述气相法和液相法合成 - 异佛尔酮过程中所存在的问 题, 提供一种反应时间短、 副产物少、 反应收率高的 -。
15、 异佛尔酮制备方法。 0025 - 异佛尔酮的制备方法是在连续稳态操作条件下, 将丙酮和经闪蒸塔得到的回 收丙酮混合物混合后先经泵加压至 8.0 20.0MPa, 并升温至 280 320, 然后与加压至 相同压力的 10 NaOH 或 10 KOH 溶液混合, 在管式反应器中进行超临界反应 1 3 分钟, 反应液减压至3.04.0MPa后进入闪蒸塔, 从塔顶得到未反应的丙酮和中间体异丙叉丙酮 的混合物, 经冷凝器冷凝成为循环使用的回收丙酮混合物, 塔釜液则进入水解塔水解其中 的多聚体 C12和 C15, 从水解塔塔釜连续采出的水解反应液经冷却、 减至常压后进入分层器, 从分层器上层流出的是 。
16、- 异佛尔酮粗品, 从分层器下层流出的则为反应产生的副产物水 层。 0026 所述 10 NaOH 或 10 KOH 与丙酮的质量比为 0.5 5 100。所述闪蒸塔为填 料塔, 填料为 AX、 BX、 CY 不锈钢丝网, 填料高度为 2 4 米。所述水解塔为板式塔, 塔板为筛 板、 浮阀塔板、 泡罩塔板, 板数为 10 30 块。 说 明 书 CN 101633610 B 4 3/4 页 5 0027 本发明的核心是将超临界反应引入丙酮缩合反应过程中, 并与后续的多聚体水解 相结合。 由于采用超临界反应, 因而反应时间比之液相法大大缩短, 从而可以减少反应液中 四聚体和五聚体的产生 ; 同时。
17、, 与气相法相比, 由于反应压力大幅提高, 因而单位容积反应 器的生产效率也大幅提高。反应液先经减压闪蒸后再水解, 可使多聚体 (C12和 C15) 尽可能 转变成原料或产物, 从而使本发明的工艺的选择性大幅提高。 附图说明 0028 附图是 - 异佛尔酮的制备方法的工艺流程图。 具体实施方式 0029 实施例 1 0030 按图 1 所示的工艺流程, 在连续稳态操作条件下丙酮以 100Kg/ 小时流量经泵 1 加 压至 3.2MPa 后与回收丙酮混合物混合, 再经泵 2 加压至 8.0MPa。经预热器 4 预热至 280 后与加压至相同压力的 2Kg/ 小时 10 NaOH 溶液混合, 然后。
18、进入管道反应器 5 中进行超临 界反应, 反应停留时间为 3 分钟。反应液经减压阀 6 减压至 3.0MPa 后进入有 4 米 AX 填料 的闪蒸塔 7, 从塔顶蒸出的未反应丙酮和中间体异丙叉丙酮的混合物经冷凝器 8 冷凝得到 回收丙酮混合物。控制闪蒸塔塔顶回流比为 0.3, 将连续采出的回收丙酮混合物经泵 3 升 压后循环用于反应。闪蒸塔釜液进入有 20 块筛板的水解塔 9, 调节再沸器 10 的加热, 使水 解塔釜液中异丙叉丙酮的含量小于 0.1。从水解塔釜连续采出的水解反应液经冷却器 11 冷至 80, 再经减压阀 12 减至常压后进入分层器 13。在分层器 13 中, 上层粗 - 异佛。
19、尔 酮的流量为 79.7Kg/ 小时, 其中含 - 异佛尔酮 92.3, 按转化的丙酮计, - 异佛尔酮的 选择性为 92.7。 0031 实施例 2 0032 按图 1 所示的工艺流程, 在连续稳态操作条件下, 丙酮以 100Kg/ 小时流量经泵 1 加压至 4.2MPa 后与回收丙酮混合物混合, 再经泵 2 加压至 20.0MPa。经预热器 4 预热至 320后与加压至相同压力的 0.5Kg/ 小时 10 NaOH 溶液混合, 然后进入管道反应器 5 中 进行超临界反应, 反应停留时间为 2 分钟。反应液经减压阀 6 减压至 4.0MPa 后进入有 2 米 CY 填料的闪蒸塔 7, 从塔顶。
20、蒸出的未反应丙酮和中间体异丙叉丙酮的混合物经冷凝器 8 冷 凝得到回收丙酮混合物。控制闪蒸塔塔顶回流比为 0.3, 将连续采出的回收丙酮混合物经 泵 3 升压后循环用于反应。闪蒸塔釜液进入有 10 块浮阀塔板的水解塔 9, 调节再沸器 10 的 加热, 使水解塔釜液中异丙叉丙酮的含量小于 0.1。从水解塔釜连续采出的水解反应液 经冷却器 11 冷至 80, 再经减压阀 12 减至常压后进入分层器 13。在分层器 13 中, 上层粗 -异佛尔酮的流量为79.3Kg/小时, 其中含-异佛尔酮93.1, 按转化的丙酮计, -异 佛尔酮的选择性为 93.0。 0033 实施例 3 0034 按图 1 。
21、所示的工艺流程, 丙酮以 100Kg/ 小时流量经泵 1 加压至 3.7MPa 后与回收 丙酮混合物混合, 再经泵 2 加压至 15.0MPa。经预热器 4 预热至 300后与加压至相同压力 的 5Kg/ 小时 10 KOH 溶液混合, 然后进入管道反应器 5 中进行超临界反应, 反应停留时间 为 1 分钟。反应液经减压阀 6 减压至 3.5MPa 后进入有 3 米 BX 填料的闪蒸塔 7, 从塔顶蒸出 说 明 书 CN 101633610 B 5 4/4 页 6 的未反应丙酮和中间体异丙叉丙酮的混合物经冷凝器 8 冷凝得到回收丙酮混合物。控制闪 蒸塔塔顶回流比为0.3, 将连续采出的回收丙酮混合物经泵3升压后循环用于反应。 闪蒸塔 釜液进入有 30 块泡罩塔板的水解塔 9, 调节再沸器 10 的加热, 使水解塔釜液中异丙叉丙酮 的含量小于 0.1。从水解塔釜连续采出的水解反应液经冷却器冷至 80, 再经减压阀 12 减至常压后进入分层器 13。在分层器 13 中, 上层粗 - 异佛尔酮的流量为 79.5Kg/ 小时, 其中含 - 异佛尔酮 91.3, 按转化的丙酮计, - 异佛尔酮的选择性为 91.5。 说 明 书 CN 101633610 B 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 101633610 B 7 。