制备甲基异戊基酮的装置和方法制造方法及图纸

本申请提供一种制备甲基异戊基酮的装置和方法。该方法在氢气存在条件下，令丙酮以及异丁醛在缩合催化剂以及加氢催化剂的催化下发生反应，以获得所述甲基异戊基酮，所述缩合催化剂包括有机碱；所述缩合催化剂与所述异丁醛的摩尔比为(0.02～0.15)：1。该方法获得的MIAK具有转化率高、工艺流程简单、生产成本低、副反应产物易于分离、产品纯度高等优点的至少之一。之一。

【技术实现步骤摘要】
制备甲基异戊基酮的装置和方法


[0001]本专利技术属于化工领域，具体涉及制备甲基异戊基酮的装置和方法。

技术介绍

[0002]甲基异戊基酮(Methyl Isoamyl Ketone简称MIAK)，化学名为5
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甲基
‑2‑
己酮，为淡香气的无色透明液体。主要用作醋酸纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂等的溶剂。MIAK也是制备对苯二胺类橡胶防老剂7PPD、77PD、TMPPD的主要原料，目前国内外合成甲基异戊基酮的工业化方法主要为异丁醛
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丙酮法，该方法可以采用两步法合成，亦可以采用缩合加氢一步法。
[0003]缩合加氢一步法合成甲基异戊基酮是将两种原料首先发生羟醛缩合，随后经脱水、加氢形成目标产物。具体地，异丁醛和丙酮在碱或酸的催化下发生羟醛缩合反应生成4
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羟基
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甲基
‑2‑
己酮，经脱水生成5
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甲基
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己烯
‑2‑
酮和5
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甲基
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己烯
‑2‑
酮两种同分异构体，然后两者加氢都得到目标产物5
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甲基
‑2‑
己酮，反应式如下：
[0004][0005]然而，由于两种原料中都含有α
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H原子，故在缩合过程中可能发生自身缩合，也可以发生交叉缩合。多种缩合反应在体系中发生，导致副反应增多，降低了目标产物的选择性，造成后处理过程复杂等缺点。
[0006]虽然相关技术中可通过选择碱性的缩合催化剂提高缩合过程的选择性，但多采用的是水溶性的无机碱，如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等碱金属或者碱土金属氢氧化物等。上述缩合催化剂一方面对缩合反应的选择性仍旧有限，另一方面在原料(丙酮和异丁醛)中的溶解度较低，为了催化剂能够充分和原料接触，需要在反应体系中引入大量水性溶剂。但反应生成的缩合产物并不溶于水，因此随着反应的进行逐渐形成了两相体系，在碱浓度高时还会发生析出。因此通常需要在反应过程中剧烈搅拌。并且，强碱性的催化剂也增加了对设备的腐蚀，加之剧烈的搅拌以及反应加热等条件，对生产设备的抗腐蚀性要求较高，也会产生较大量的碱性废水。
[0007]因此，目前制备甲基异戊基酮的方法以及装置仍有待改进。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备甲基异戊基酮的方法，以至少在一定程度上缓解甚至解决上述问题中的至少之一。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种制备甲基异戊基酮的方法。该方法在氢气存在条件下，令丙酮以及异丁醛在缩合催化剂以及加氢催化剂的催化下发生反应，以获得所述甲基异戊基酮，所述缩合催化剂包括有机碱，所述缩合催化剂与所述异丁醛的摩尔比为(0.02～0.15)：1。
[0010]本专利技术以有机碱作为羟醛缩合反应的催化剂，缩合反应的选择性更强，可以更有效的避免了丙酮和异丁醛自身的缩合反应，从而更好的提高了反应的选择性和反应收率。加之缩合催化剂在反应物中溶解性较好，因此反应过程中无需引入大量水性溶剂，反应结束后通过加水萃取即可分离有机碱催化剂并反复套用，更好的降低了生产成本。
[0011]进一步地，所述有机碱包括三乙胺、乙二胺、吡啶、哌啶、吡咯烷、季胺碱中的至少之一。
[0012]其中，更进一步地，所述季胺碱包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵以及四丁基氢氧化铵中的至少之一。其中，季胺碱易溶于水和有机溶剂，兼有相转移催化作用，能更有效地抑制丙酮和异丁醛自身的缩合反应，可以在较低的反应温度下即可达到满意的转化率和选择性，因此反应条件更加温和，对设备腐蚀性低。具体地，上述季胺碱对具有强活泼亚甲基的4
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羟基
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甲基
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己酮具有更强的选择性，使其脱质子转变为碳负离子，而对于亚甲基相对不够活泼的异丁醛或丙酮的选择性稍差，因此不易使它们脱质子转变为碳负离子，可以大幅提升缩合反应的选择性。
[0013]进一步地，所述缩合催化剂包括所述有机碱含量为3～15wt％的水溶液。
[0014]更进一步地，所述缩合催化剂包括所述有机碱含量为3～6wt％的水溶液。
[0015]更进一步地，所述缩合催化剂包括所述有机碱含量为10～15wt％的水溶液。
[0016]例如，所述缩合催化剂包括所述有机碱含量为3wt％、5wt％、6wt％、10wt％、12wt％或者15wt％的水溶液。
[0017]当缩合催化剂中的有机碱含量在上述范围内时可以起到较好的催化效果，且后续可通过加水萃取对有机碱进行回收重复利用。其中有机碱用量的过多或过少都不利于提高目标产物的收率。
[0018]进一步地，所述丙酮与异丁醛的摩尔比为(1～5)：1。摩尔比中丙酮的含量可以为1～5中的任意整数或非整数，例如1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5或5。
[0019]进一步地，所述缩合催化剂与所述异丁醛的摩尔比为(0.02～0.1)：1，例如为0.02：1，0.025：1，0.03：1，0.035：1，0.04：1或0.09：1。
[0020]进一步地，所述加氢催化剂包括载体以及负载于所述载体上的活性金属。
[0021]其中，更进一步地，相对于所述载体的质量，所述活性金属的质量百分比为0.1～5％；优选为0.3～2％，例如为0.1％，0.5％，0.8％，1％，1.5％，2％，2.5％，3％，3.5％，4％，4.5％或者5％。
[0022]换句话说，加氢催化剂的负载量为0.1～5％。
[0023]其中，更进一步地，所述载体包括椰壳活性炭。
[0024]其中，更进一步地，所述载体的粒径为6～8目。
[0025]其中，更进一步地，所述加氢催化剂的比表面积不低于1000m2/g，由此可提高反应物和催化剂的接触面积，促进催化效果。
[0026]其中，更进一步地，所述活性金属包括铂、钯、镍、铜中的至少之一。
[0027]其中，更进一步地，所述活性金属的粒径为3.5～10nm，优选为3.5～6nm，进一步地优选为3.5～5nm，例如为3.5，4，4.5，5，5.5，6，6.5，7，7.5，8，8.5，9，9.5或者10。
[0028]其中，更进一步地，加氢催化剂可以为钯炭催化剂；钯的负载量可以为0.3～1.5％。
[0029]专利技术人惊奇地发现，导致相关技术中异丁醛选择性较低的原因一方面是前述的原料发生自身缩合的副反应，另一方面，脱水之后形成的主产物在加氢还原时也容易由于选择性不高而生成副产物：脱水后的主产物5
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甲基
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己烯
‑2‑
酮分子结构中C＝C双键和C＝O双键共轭存在。在非共轭体系中，C＝C双键比C＝O双键更容易发生加氢反应，C＝C双键经过加氢还原后即可得到MIAK产物。但是由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备甲基异戊基酮的方法，其特征在于，在氢气存在条件下，令丙酮以及异丁醛在缩合催化剂以及加氢催化剂的催化下发生反应，以获得所述甲基异戊基酮，所述缩合催化剂包括有机碱；所述缩合催化剂与所述异丁醛的摩尔比为(0.02～0.15)：1。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机碱包括三乙胺、乙二胺、吡啶、哌啶、吡咯烷、季胺碱中的至少之一；任选地，所述季胺碱包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵以及四丁基氢氧化铵中的至少之一。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下条件的至少之一：所述缩合催化剂包括所述有机碱含量为3～15wt％的水溶液；优选地，所述缩合催化剂包括所述有机碱含量为3～6wt％的水溶液；优选地，所述缩合催化剂包括所述有机碱含量为10～15wt％的水溶液；所述丙酮与所述异丁醛的摩尔比为(1～5)：1；所述缩合催化剂与所述异丁醛的摩尔比为(0.02～0.1)：1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加氢催化剂包括载体以及负载于所述载体上的活性金属，任选地，所述加氢催化剂满足以下条件的至少之一：相对于所述载体的质量，所述活性金属的质量百分比为0.1～5％；所述载体包括椰壳活性炭；所述载体的粒径为6～8目；所述加氢催化剂的比表面积不低于1000m2/g；所述活性金属包括铂、钯、镍、铜中的至少之一；所述活性金属的粒径为3.5～10nm；优选地，所述活性金属的粒径为3.5～6nm；更优选地，所述活性金属的粒径为3.5～5nm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下条件的至少之一：所述反应的温度为50～150℃；优选地，所述反应的温度为65～145℃；所述氢气的压力为1.0～4.0MPa；优选地，所述氢气的压力为2.0～3.0MPa；所述丙酮、所述异丁醛以及所述缩合催化剂供给至反应装置中的速度分别独立地为0.1～3mL/min；优选地，所述丙酮和所述异丁醛供给至反应装置中的速度为1.5～3mL/min；所述缩合催化剂供给...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪振敢，唐志民，李世伍，李春生，项颖杰，
申请(专利权)人：圣奥化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：