CN102976910A - 一种丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备方法。该工艺方法通过液相缩合法的基础上，将丙酮、强碱催化剂氢氧化钠或氢氧化钾水溶液投入高压釜中，增加微量辅助催化剂氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化钡以及镧稀有金属元素，改变反应的条件，降低反应活化能，然后加热到150℃，恒温连续搅拌反应2小时，然后冷却到80℃蒸馏未反应的丙酮回流下次使用，釜根静止后分液放出水溶液下次使用，剩下的产品采用减压蒸馏，将异佛尔酮蒸出得出成品，这样减少高沸物和其他副产品的生成，提高丙酮的转化率，提高异佛尔酮选择性，反应时间短、反应温度低，工艺简易环保，达到现代化的要求，可以实现生产自动化和产业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业生产领域，具体涉及一种丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备方法。
背景技术
异佛尔酮，又名3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮，是一种重要的高沸点溶剂，溶解能力强，用途十分广，是高分子材料的良好溶剂。目前异佛尔酮的生产与消费主要在英、法、德、美等发达国家，我国尚未有工业化生产异佛尔酮厂家，仅有几家溶剂企业在小规模中试研究。
合成异佛尔酮较为成熟的工艺主要分两种：异丙叉丙酮法和丙酮缩合法，其中异丙叉丙酮法因原料价格较高，产品成本高难于工业化生产，只适用于实验室制备。因而工业化的合成方法以丙酮缩合法为主。其中丙酮缩合法按接触状态不同又可分为两种：一种是在碱液溶液中的加压液相缩合法，另一种是固体催化剂的多相催化缩合法。
S.A.Ballard等（US2,344,226）报道采用20%NaOH或KOH做催化剂，于150℃反应3小时，丙酮转发率约为19%，异佛尔酮选择性为47%。
GB733,650报道采用KOH甲醇溶液做催化剂，在180~215℃、2.0~4.0MPa反应，丙酮转发率约为39.7%，异佛尔酮选择性为68%。
李平（四川化工与腐蚀控制，2（1），1999）将丙酮、水、碱液催化剂于150~300℃、3.0~3.5MPa反应2小时，丙酮转发率约为30-40%，异佛尔酮选择性为60-70%。
由以上文献可知，液相缩合法具有催化剂简单、操作简便、异佛尔酮收率高等优点，特别适合于工业化生产，但缺点就是丙酮转化率不高（20-40%），重复生产耗能大，反应时间比较长，生产成本从而提高，而且有大量的废液产生，不利于环保。
而固体催化剂的多相催化缩合法中，常用的是镁和铝混合氧化物、镁铝复合氧化物或镁铝水滑石作为固体催化剂，通过固定床为反应器制的，该法丙酮转化率高达50%，但是所研制的催化剂存在寿命短、再生困难和制备工艺复杂、成本高等缺点，而且条件所需要的温度比较高（200~400℃），耗能大，异佛尔酮的选择性低。因而也制约着异佛尔酮工业化的发展。
针对以上液相缩合法和气相法所存在的问题，所以异佛尔酮的合成一直期望开发一种丙酮转化率高、异佛尔酮选择性高，反应时间短、反应温度低，工艺简易环保，可连续自动化生产的合成方法。
发明内容
为了解决背景技术所存在的问题，本发明一种丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备方法。该工艺方法通过液相缩合法的基础上的强碱催化剂，增加微量辅助催化剂，改变反应的条件，降低反应活化能，减少高沸物和其他副产品的生成，提高丙酮的转化率，提高异佛尔酮选择性，达到环保、低耗能、高质量的要求，而且操作简单，可以实现生产自动化和产业化。
本发明合成异佛尔酮工艺技术配方是：原料：丙酮；催化剂：氢氧化钠或氢氧化钾水溶液；辅助催化剂：氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化钡以及镧稀有金属元素。
本发明合成异佛尔酮工艺具体操作流程是：将原料、催化剂水溶液、辅助催化剂投入高压釜中，加热到150℃，恒温连续搅拌反应2小时，然后冷却到80℃蒸馏未反应的丙酮回流下次使用，釜根静止后分液放出水溶液下次使用，剩下的产品采用减压蒸馏，将异佛尔酮蒸出得出成品。
本发明合成异佛尔酮工艺主要的设备是高压釜和蒸馏釜，高压釜是大于3 MPa的耐腐蚀的，并且有加热系统和冷却系统的反应釜。
本发明合成异佛尔酮工艺的优点在于：1、增加微量辅助催化剂，反应温度由原来的200~400℃降到150℃，压力由原来的2.0~4.0MPa下降为1.2MPa，反应时间有原来的5小时缩小到2小时，从而高沸物减少，丙酮转化率由原来的20-40%达到55%，异佛尔酮选择性达到81%。
2、反应由丙酮缩合，最终生成异佛尔酮，其中有大部分的副产物（如二丙酮醇和异丙叉丙酮）也可以开发利用，分液后的水溶液也可以回收循环使用，未反应的蒸馏出来的丙酮也回收下次使用，少量高沸物也可以回收利用，产物综合回收利用，整体提高转化率和产率。
3、反应产物基本能多次回收循环利用，少量的碱液废液可以加盐酸中和，然后生成盐，对环境无污染，达到环保要求，适合现代的绿色化生产。
4、由于国内压力釜和减压蒸馏设备是成熟的，对本发明工艺有利于产业化和自动化，投资成本低，生成规模容易控制。
5、产品质量稳定，利用减压精馏提纯产品，易提高产品质量，异佛尔酮含量达到99%以上，满足市场产品质量要求。
附图说明
图1是本发明的丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备流程图。
具体实施方式
实施例1：
将原料丙酮1000Kg、含3 Kg催化剂NaOH水溶液100Kg、辅助催化剂氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化钡以及镧稀有金属元素各0.2 Kg投入高压釜中，加热到130℃，转速250转/分，恒温连续搅拌反应2小时，然后冷却到80℃，将未反应的丙酮蒸馏冷却回流，将作为下次使用。釜根静止后分液，放出催化剂水溶液下次使用，剩下的产品采用减压蒸馏，将异佛尔酮蒸出得出成品。
反应后的产物组成为：
丙酮 756Kg
二丙酮醇 40Kg
异丙叉丙酮 105Kg
异佛尔酮 142Kg
水 45Kg
其他高沸物 12Kg
采用这样的制备方式，得到丙酮的转化率为34.4%，异佛尔酮选择性达到52%。
实施例2：
将原料丙酮1000Kg、含3 Kg催化剂NaOH水溶液100Kg、辅助催化剂氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化钡以及镧稀有金属元素各0.2 Kg投入高压釜中，加热到150℃，转速250转/分，恒温连续搅拌反应2小时，然后冷却到80℃，将未反应的丙酮蒸馏冷却回流，将作为下次使用。釜根静止后分液，放出催化剂水溶液下次使用，剩下的产品采用减压蒸馏，将异佛尔酮蒸出得出成品。
反应后的产物组成为：
丙酮 447Kg
二丙酮醇 31Kg
异丙叉丙酮 56Kg
异佛尔酮 355Kg
水 97Kg
其他高沸物 14Kg
采用这样的制备方式，得到丙酮的转化率为55.3%，异佛尔酮选择性达到81%。
实施例3：
将原料丙酮1000Kg、含3 Kg催化剂NaOH水溶液100Kg、辅助催化剂氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化钡以及镧稀有金属元素各0.2 Kg投入高压釜中，加热到200℃，转速250转/分，恒温连续搅拌反应2小时，然后冷却到80℃，将未反应的丙酮蒸馏冷却回流，将作为下次使用。釜根静止后分液，放出催化剂水溶液下次使用，剩下的产品采用减压蒸馏，将异佛尔酮蒸出得出成品。
反应后的产物组成为：
丙酮 430Kg
二丙酮醇 15Kg
异丙叉丙酮 54Kg
异佛尔酮 280Kg
水 125Kg
其他高沸物 96Kg
采用这样的制备方式，得到丙酮的转化率为57%，异佛尔酮选择性达到62%。
Claims (5)
1.一种丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备方法，其特征在于通过液相缩合法的基础上，将原料、强碱催化剂水溶液投入高压釜中，增加微量辅助催化剂，改变反应的条件，降低反应活化能，然后加热到150℃，转速250转/分，恒温连续搅拌反应2小时，然后冷却到80℃蒸馏未反应的丙酮回流下次使用，釜根静止后分液放出水溶液下次使用，剩下的产品采用减压蒸馏，将异佛尔酮蒸出得出成品。
2.根据权利要求1所述的一种丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备方法，其特征是技术配方：原料：丙酮；催化剂：氢氧化钠或氢氧化钾水溶液；辅助催化剂：氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化钡以及镧稀有金属元素。
3.根据权利要求1所述的一种丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备方法，其特征是原料丙酮1000Kg、含3 Kg催化剂NaOH水溶液100Kg、辅助催化剂氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化钡以及镧稀有金属元素各0.2 Kg。
4.根据权利要求1所述的一种丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备方法，其特征是上述反应温度是150℃，反应压力是1.2MPa。
5.根据权利要求1所述的一种丙酮合成异佛尔酮的环保简易制备方法，其特征是上述高压釜是大于3 MPa的耐腐蚀的，并且有加热系统和冷却系统的反应釜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130320 |