一种制备低水含量高浓度过氧乙酸的乙酸溶液的方法及连续化生产装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种制备低水含量高浓度过氧乙酸的乙酸溶液的方法及连续化生产装置，使用过量乙酸与过碳酰胺为原材料，在浓硫酸的催化下生成过氧乙酸及硫酸尿素水合物，然后通过减压短程蒸馏的方式将过氧乙酸的乙酸溶液与硫酸尿素水合物分离，得到低水含量的过氧乙酸的乙酸溶液。连续化生产装置包括搅拌反应釜(1)、混酸储罐(2)、短程蒸馏器(3)、过氧乙酸储罐(4)和副料储罐(5)，原料在搅拌反应釜(1)中反应后输入混酸储罐(2)；将混酸储罐(2)中料液放入短程蒸馏器(3)中，轻组分低含水量高浓度过氧乙酸溶液被分离并流入过氧乙酸储罐(4)，重组分副产物送入副料储罐(5)中。本方法制备的过氧乙酸含量高，水含量低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过氧乙酸的制备，特别是低水含量高浓度过氧乙酸的乙酸溶液的合成方法及装置。
技术介绍
过氧乙酸是一种重要的工业氧化剂和医用高效杀菌剂，它被广泛应用于化工行业的材料合成、石油行业的柴油脱硫、轻纺行业的织物漂白以及医疗卫生领域的杀菌消毒。过氧乙酸的主要制备方法有两种：一种是通过使用乙酸在浓硫酸催化下与H2O2水溶液反应，经蒸馏后制得过氧乙酸的水溶液；该方法工艺流程简单，但是制备的过氧乙酸溶液中水含量往往高于45wt％。另一种方法是通过使用乙醛的乙酸乙酯或丙酮溶液在催化剂作用下与氧气或空气反应制备过氧乙酸的乙酸乙酯或丙酮溶液；该方法制备的过氧乙酸溶液不含水，但是其工艺流程复杂、设备投资巨大且制备过程爆炸危险性大，不便于规模化生产。在化工合成中的某些特殊领域，如进行烯烃的环氧化反应和Baeyer-Villiger反应时，过氧乙酸是优良的氧化剂。但是高水含量(水含量高于45wt％)过氧乙酸溶液做氧化剂会导致反应目标产物在生成之后发生部分水解，从而降低目标产物的产率；同时，水解产生的副产物又会增加目标产物提纯及后处理的难度。若采用乙醛氧化法制过氧乙酸，不仅会大大增加工艺复杂性和设备投入，还会加剧生产危险性。因此，设计开发出生产工艺简单且安全的新方法，以便生产出低水含量的高浓度过氧乙酸溶液，具有重要的意义和实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种制备低水含量高浓度过氧乙酸溶液的方法。本方法制备的过氧乙酸含量高，水含量低。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供该生产方法的连续化生产装置。为解决第一个技术问题，本专利技术的技术方案是使用过量乙酸与过碳酰胺为原材料，在浓硫酸的催化下生成过氧乙酸及硫酸尿素水合物，然后通过减压短程蒸馏的方式将过氧乙酸的乙酸溶液与硫酸尿素水合物分离，得到低水含量的过氧乙酸的乙酸溶液。其反应方程式如下：本专利技术所述的方法，包括以下步骤：(1)将过碳酰胺加入反应釜中，然后将浓硫酸与乙酸混合，控温在35-40℃，反应0.5h，混合液中固体逐渐消失变为澄清透明混酸液体。优选过碳酰胺、乙酸与浓硫酸的摩尔比为1∶3-4∶0.25-0.5；(2)反应得到的澄清透明混酸液体在短程蒸馏器中蒸馏，轻组分过氧乙酸、乙酸和少量的水被蒸发后于内冷却层外壁冷凝后流入过氧乙酸储罐，重组分硫酸尿素水合物沿外加热层内壁流至副料储罐。短程蒸馏器较好的控制条件为：绝对压力1.33-6.33kPa，停留时间2-3min，内冷却层温度为5-15℃，外加热层温度为40-50℃。通过以上方法得到过氧乙酸含量≥25wt％、水含量≤2wt％的过氧乙酸的乙酸溶液；副产的硫酸尿素水合物可以被用作解磷剂生产复合肥。为解决第二个技术问题，本专利技术提供了一套连续化生产装置，该装置包括搅拌反应釜1、混酸储罐2、短程蒸馏器3、过氧乙酸储罐4和副料储罐5，原料在搅拌反应釜1中反应后输入混酸储罐2；将混酸储罐2中料液放入短程蒸馏器3中，轻组分低含水量高浓度过氧乙酸溶液被分离并流入过氧乙酸储罐4，重组分副产物送入副料储罐5中并被作为副产品输出。本专利技术装置操作过程：(1)将过碳酰胺加入反应釜1，将浓硫酸与乙酸混合后加入反应釜1，加完硫酸乙酸混合液后控制反应液温度并搅拌，混合液中固体逐渐消失变为澄清透明混酸液体；(2)将反应釜1中反应好的澄清透明混酸液体输送入混酸储罐2，反应釜1中继续进行步骤(1)的反应；控制阀开度将混酸储罐2中的混酸缓慢放入短程蒸馏器3中，控制液体在短程蒸馏器3中的停留时间；(3)控制短程蒸馏器3中绝对压力、外加热层温度、内冷却层温度，混酸在短程蒸馏器外加热层内壁被加热，轻组分过氧乙酸、乙酸和少量的水被蒸发后于内冷却层外壁冷凝后流入过氧乙酸储罐4，重组分硫酸尿素水合物沿外加热层内壁流至副料储罐5。利用本专利技术所述方法和装置可以方便地制备出高浓度低水含量的过氧乙酸的乙酸溶液。本方法将过氧乙酸在蒸馏过程中的受热时间缩短为普通蒸馏方法的1/10，生产安全性大大提高，活性氧转化率相应提高；同时本方法从原材料选材出发就避免了生产过程中夹带水的引入，生产的过氧乙酸的乙酸溶液水含量小于2wt％，远低于传统方法高于45wt％的水含量；并且本方法从分子经济学的角度考虑了反应流程，生产过程没有三废产生，一步反应两个产品，绿色环保无污染。附图说明图1为本专利技术所述连续生产低含水量高浓度过氧乙酸的乙酸溶液的装置示意图。其中1.反应釜2.混酸储罐3.短程蒸馏器4.过氧乙酸储罐5.副料储罐。图2为薄板层析对比图。其中薄板(a)：左点为纯ε-己内酯，右点为对比例1中过氧乙酸溶液氧化环己酮后样品层析结果；薄板(b)：左点为纯ε-己内酯，右点为实施例2中过氧乙酸溶液氧化环己酮后样品层析结果；展开剂为乙酸乙酯与正己烷的体积比1∶1。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式作详细说明。实施例1将290g活性氧含量16.5wt％的过碳酰胺加入2000ml反应器中，再将98wt％浓硫酸75g加入540g冰乙酸中混匀后缓慢加入反应器中，开启搅拌并加热混合液至40℃反应0.5h，得到无色透明混酸液体；反应完毕后，将混酸液体送入分子蒸馏器溶液储槽，调节分子蒸馏器进料阀开度，开启真空泵使分子蒸馏器内绝对压力为1.33kPa，控制液体在分子蒸馏器中停留时间3min，分子蒸馏器外加热层温度40℃，通入内冷却层的冷却液温度5℃，将混酸液体进行短程蒸馏；得到过氧乙酸的乙酸溶液约593g、硫酸尿素水合物约310g。按照国标GB19104-2008检测过氧乙酸溶液中过氧乙酸的含量约为37.5wt％，活性氧转化率约97.8％，水含量低于1.1wt％。实施例2将290g活性氧含量16.5wt％的过碳酰胺加入2000ml反应器中，再将98％浓硫酸110g加入600g冰乙酸中混匀后缓慢加入反应器中，开启搅拌并水浴加热混合液至38℃反应0.5h，得到无色透明混酸液体；反应完毕后，将混酸液体用恒流泵送入分子蒸馏器溶液储槽，调节分子蒸馏器进料阀开度，开启真空泵使分子蒸馏器内绝对压力为4.33kPa，控制液体在分子蒸馏器中停留时间2.5min，分子蒸馏器外加热层温度45℃，通入内冷却层的冷却液温度10℃，将混酸进行短程蒸馏；得到过氧乙酸的乙酸溶液约654g、硫酸尿素水合物约343g。按照国标GB19104-2008检测过氧乙酸溶液中过氧乙酸的含量约为33.8w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备低水含量高浓度过氧乙酸的乙酸溶液的方法，使用过量乙酸与过碳酰胺为原材料，在浓硫酸的催化下生成过氧乙酸及硫酸尿素水合物，然后通过减压短程蒸馏的方式将过氧乙酸的乙酸溶液与硫酸尿素水合物分离，得到低水含量的过氧乙酸的乙酸溶液。

【技术特征摘要】
1.一种制备低水含量高浓度过氧乙酸的乙酸溶液的方法，使用过量乙酸与
过碳酰胺为原材料，在浓硫酸的催化下生成过氧乙酸及硫酸尿素水合物，然后
通过减压短程蒸馏的方式将过氧乙酸的乙酸溶液与硫酸尿素水合物分离，得到
低水含量的过氧乙酸的乙酸溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：
(1)将过碳酰胺加入反应釜中，然后将浓硫酸与乙酸混合，控温在35-40℃，
反应0.5h，混合液中固体逐渐消失变为澄清透明混酸液体；
(2)反应得到的澄清透明混酸液体在短程蒸馏器中蒸馏，轻组分过氧乙酸、
乙酸和少量的水被蒸发后于内冷却层外壁冷凝后流入过氧乙酸储罐，重组分硫
酸尿素水合物沿外加热层内壁流至副料储罐。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是过碳酰胺、乙酸与浓硫酸的摩尔
比为1∶3-4∶0.25-0.5。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征是短程蒸馏器的控制条件为：绝对
压力1.33-6.33kPa，停留时间2-3min，内冷却层温度为5-15℃，外加热层温度为
40-50℃。
5.一种实现权利要求1～4之一所述方法的连续化生产装置，包括搅拌反应<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李韶峰，何红振，宋世平，程磊，于文杰，王宏伟，
申请(专利权)人：黎明化工研究设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41