本发明专利技术公开了一种2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的连续化生产方法，采用两步法固定床连续化反应工艺和固体碱催化剂，所述的催化剂是以球型氧化硅为载体负载铯和钾双碱金属活性组分制备而成的固体碱催化剂Cs-K/SiO2；所述的方法采用两台串联列管式固定床反应器，其中经预热的异丁醛原料首先进入第一台列管式固定床反应器，发生羟醛缩合反应，然后得到的羟醛缩合物进入第二台列管式固定床反应器，发生分子内Cannizzaro反应，连续反应得到目的产物。本发明专利技术采用两步法固定床连续化反应工艺，不仅异丁醛转化率和产品选择性高，而且生产效率高，反应操作简单，有利于节能减排，具有大规模连续化工业生产前景。
【技术实现步骤摘要】
—种2, 2, 4-三甲基-1, 3-戊二醇单异丁酸酯的连续化生产方法
[0001 ] 本专利技术属于精细化工领域，涉及一种2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯的连续化制备方法。
技术介绍
2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯(简称醇酯_12)是一种高沸点、含多官能团的二元醇酯，在常温下为无色透明液体，沸点为255°C，不溶于水，可直接或间接用作涂料助剂、润滑剂、溶剂、塑料添加剂等，用途非常广泛。随着环境保护法规的日益严格和水性建筑涂料行业标准要求的不断提高，醇酯-12因具有优异的成膜作用、无毒无害等优点，已成为全球著名的水性建筑涂料(通常为乳胶漆)的成膜助剂，广泛适用于醋酸乙烯酯均聚及共聚乳液、丙烯酸酯均聚及共聚乳液、醋酸乙烯/丙烯酸酯共聚乳液、苯乙烯/甲基丙烯酸酯共聚乳液、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚乳液、苯乙烯/丙烯酸酯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯多元共聚乳液等多种涂料系统。 众所周知，醇酯-12的合成路线主要有以下两种:(I)异丁酸和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇直接酯化制得；(2)异丁醛经羟醛缩合反应和分子内Cannizzaro反应制得。与前者相比，采用异丁醛经羟醛缩合反应和分子内Cannizzaro反应合成醇酯-12，因原料成本低和产品选择性高，更具有经济性，有关醇酯-12的合成方法已有如下专利公开。 中国专利CN1098712A公开了以NaOH为催化剂的两步法间歇釜式工艺的合成方法，所谓两步法即第一步工序是在稀碱液作用下，异丁醛进行低温羟醛缩合反应，第二步工序是在浓碱液作用下，进行分子内Cannizzaro反应，异丁醛转化率可达69%，产品选择性可达89%，但该方法存在许多缺点:转化率低、反应过程中形成大量副产物，产品难分离，且工艺过程复杂,需要水洗工序,废水排放大。 中国专利CN1429809A公开了以浓NaOH溶液为催化剂的两段管式反应工艺的合成方法，第一段管式反应温度低，为30~40°C ;第二段管式反应温度较高，约为90°C，该方法可实现液液非均相连续反应，但单程转化率很低，只有60%，选择性也不高，约88%，并且后处理过程复杂,需要分相和水洗工序,废水排放大。 中国专利CN1325841A公开了一种改进的两步法间歇釜式工艺的合成方法，即第一步轻醒缩合工序采用稀NaOH溶液作催化剂，第二步分子内Cannizzaro反应工序采用以Ba(OH)2.8Η20作催化剂。该合成方法明显优于上述中国专利CN1098712A，在单程转化率相当(58~64%)的情况下，产品选择性从89%提高到96%，产品色号(钼钴比色)从50号降低到20号,色泽更浅。然而该方法也存在许多缺点:采用稀NaOH溶液作第一步反应工序的催化剂，会产生大量废水，污染环境；采用Ba(OH)2.SH2O作第二步反应工序的催化剂，由于Ba(OH)2* SH2O属于高毒性的物质，反应中催化剂用量又较多，会产生的大量有毒废渣，不符合绿色环保理念。 中国专利CN1417195A公开了以粉末Ba(OH)2.H2O为催化剂的一步法间歇釜式工艺的合成方法，所谓一步法即在同一反应器中同时进行羟醛缩合和分子内Cannizzaro反应。该方法的单程转化率达86.9%，选择性可达98%以上，但催化剂Ba(OH)2 -H2O,也属于高毒性的物质，而且该工艺对原料的质量要求高，异丁醛含水、异丁酸时，则异丁醛转化率、目的产品选择性偏低，不具工业化前景。反应中催化剂用量较大，产生的有毒废渣较多，也不符合绿色环保理念。 中国专利CN101948386A公开了以醇钠为催化剂的一步法间歇釜式工艺的合成方法。与中国专利CN1098712A相比，单程转化率和选择性都有明显提高，但反应后处理需要水洗，有大量废水排放，设备腐蚀严重。 美国专利US6794325B公开了以氢氧化钠改性KlO蒙脱土为粉末状固体碱催化剂的一步法间歇工艺的合成方法。该方法的单程转化率达94.5%，选择性可达95.3%以上，但该工艺需要的反应时间过长，达200小时。 近年来，固体碱在精细化学品合成方面的应用越来越引起人们的关注，其优点是操作方便、后处理简单、节能、三废排放少，因此在提倡环境友好和节能减排的今天，固体碱可望成为新一代环境友好的催化材料。 中国专利CN1817850A公开了采用类水滑石作为分子内Cannizzaro反应的固体碱催化剂，采用两步法间歇釜式工艺合成醇酯-12，取得较好效果:单程收率可达87%，反应条件温和，催化剂可循环使用。中国专利CN101838197A公开了采用碱改性的金属氧化物作为分子内Cannizzaro反应的固体碱催化剂,采用两步法间歇爸式工艺合成醇酯-12,也取得较好效果:单程收率可达80%，反应条件温和，催化剂可回收循环使用。 综上所述，现有技术中无论是一步法间歇釜式工艺，还是二步法间歇釜式工艺，都存在生产效率低、生产成本高、能耗大或三废排放多等不同方面问题，很难实现大规模连续化清洁化工业生产。上述以NaOH溶液为催化剂的两段管式反应工艺也存在后处理工艺复杂，需要分相、水洗等工序，不具有工业化前景。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯的连续化生产方法，以一种新型高活性固体碱为催化剂，采用两步法固定床连续化反应工艺制备目的物。 本专利技术的技术方案是这样实现的:一种2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯的连续化生产方法，包括异丁醛羟醛缩合反应和分子内Cannizzaro反应,其特征在于，以固体碱为催化剂采用两步法固定床连续化反应工艺，所述的固体碱催化剂是以球型氧化硅为载体负载铯和钾双碱金属活性组分制备而成的固体碱催化剂Cs-K/Si02 ;所述的两步法固定床连续化反应工艺采用两台装填所述固体碱催化剂的串联列管式固定床反应器，其中经预热的异丁醛原料首先进入第一台列管式固定床反应器，发生羟醛缩合反应，然后得到的羟醛缩合物进入第二台列管式固定床反应器，发生分子内Cannizzaro反应，连续反应得到目的物2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯。 优选地，所述的方法中，第一台列管式固定床反应器入口温度控制在35~50°C之内，出口温度在50~65°C范围内；第二台列管式固定床反应器入口温度控制在110~150°C之内，出口温度在120~160°C范围内。 优选地，所述的方法中，两台列管式固定床反应器的空速为0.3~I h—1，两台反应器的反应压力为0.3~IMPa。 因为该反应为较强放热反应，本专利技术的连续化反应工艺所选用的固定床反应器为两台串联的列管式固定床反应器，以解决反应过程中的取热问题。本专利技术采用的新型高活性的固体碱催化剂，是以球型氧化硅为载体负载铯和钾双碱金属活性组分制备而成的固体碱催化剂Cs-K/Si02。 具体地，本专利技术所述的两步法固定床连续化反应工艺的工艺流程如图1所示。两台串联列管式固定床反应器内均装填高活性的固体碱催化剂Cs-K/Si02，在反应器的壳程通入冷却介质。 第一步反应工序为:异丁醛原料经输送泵I送到换热器I预热，然后以空速0.3~ 0.5 h—1从第一台列本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种2,2,4‑三甲基‑1,3‑戊二醇单异丁酸酯的连续化生产方法，包括异丁醛羟醛缩合反应和分子内Cannizzaro反应，其特征在于，以固体碱为催化剂采用两步法固定床连续化反应工艺，所述的催化剂是以球型氧化硅为载体负载铯和钾双碱金属活性组分制备而成的固体碱催化剂Cs‑K/SiO2；所述的两步法固定床连续化反应工艺采用两台装填所述固体碱催化剂的串联列管式固定床反应器，经预热的异丁醛原料首先进入第一台列管式固定床反应器，发生羟醛缩合反应，然后得到的羟醛缩合物进入第二台列管式固定床反应器，发生分子内Cannizzaro反应，连续反应得到目的产物2,2,4‑三甲基‑1,3‑戊二醇单异丁酸酯。
【技术特征摘要】
1.一种2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯的连续化生产方法，包括异丁醛羟醛缩合反应和分子内Cannizzaro反应,其特征在于，以固体碱为催化剂采用两步法固定床连续化反应工艺，所述的催化剂是以球型氧化硅为载体负载铯和钾双碱金属活性组分制备而成的固体碱催化剂Cs-K/Si02 ;所述的两步法固定床连续化反应工艺采用两台装填所述固体碱催化剂的串联列管式固定床反应器，经预热的异丁醛原料首先进入第一台列管式固定床反应器，发生羟醛缩合反应，然后得到的羟醛缩合物进入第二台列管式固定床反应器，发生分子内Cannizzaro反应，连续反应得到目的产物2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯。2.根据权利要求1所述的连续化生产方法，其特征在于:第一台列管式固定床反应器入口温度控制在35~50°C之内，出口温度在50~65°C范围内；第二台列管式固定床反应器入口温度控制在110~150°C之内，出口温度在120~160°C范围内。3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦怡生，秦旭东，杨建国，朱红伟，陈荣福，王伟，哈健，张学军，段启伟，
申请(专利权)人：德纳化工滨海有限公司，江苏天音化工有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。