一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法。所述方法将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液以特定混合后，在超声波条件下充分反应，所得反应产物将大部分水分脱除后，进行减压蒸馏，获得四氢糠醇乙醚。本发明专利技术还涉及一种工业化生产四氢糠醇乙醚的装置。本发明专利技术提供的技术方案在反应原料中使用了氢氧化钾水溶液，为反应提供了强碱环境，提高反应速率，利用了超声波进行反应，进行较彻底的脱水，消除生产工艺的危险因素，减少生产过程中污染排放及产品分离的难度，并且有效的降低生产成本，整个生产过程简单、转化率高、运转稳定，产品性质优，可以适用有机化工醚类化合物的生产过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机化工醚类化合物的生产方法，特别涉及工业化生产四氢糠醇乙醚的方法。
技术介绍
四氢糠醇乙醚，又称乙基四氢糠基醚、2-(乙氧甲基)四氢呋喃等，分子式为C7H14O2，其结构如下所示：现有的合成工艺中，多采用金属催化剂反应得到乙基四氢糠醚。例如，可以以糠醛为原料，以Ni为催化剂，在170～180℃、7.3～7.8MPa压力条件下连续加压氢化而得；也可以由卤代烃与醇钠在无水体系通过取代反应制备。由于金属催化剂的成本高，且化学性质活泼，在生产操作中存在一定风险，操作条件比较苛刻，且反应要求条件高，危险性大，并会造成严重的环境污染和危害操作者身体健康。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是克服现有技术的缺陷，通过对反应原料以及反应条件的全面优化，提供一种适用于工业化大批量生产的、安全、环保、高效的四氢糠醇乙醚生产方法。具体的，本专利技术提供了一种工业化生产四氢糠醇乙醚的方法，所述方法包括以下步骤：将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液混合，在超声波条件下充分反应，所得反应物依次进行脱水、精馏，即得四氢糠醇乙醚。本专利技术所述反应的方程式为：C5H10O2+C2H5Br+KOH→C7H14O2+H2O+KBr主要反应机理为：在氢氧化钾水溶液提供的强碱环境下，超声波催化反应生成醚。本专利技术使用的氢氧化钾水溶液的浓度为45～55％，优选为50％。采用该浓度的氢氧化钠水溶液作为原料可以在确保生产安全的同时为反应提供适宜的pH值环境，促进反应充分进行。在实际的工业化生产中，为了确保反应的充分进行，所述四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液的质量比为1～3.5：1～3.2：0.8～5；优选为1.7～3.5：1.5～3.2：2～5，或为1～1.7：1～1.5：1～2。本专利技术为了确保反应能够在安全、环保的条件下充分进行，优选在反应过程中进行超声波处理。具体而言，所述超声波的频率优选为300～500khz，进一步优选为400khz。在超声波反应条件下，反应的温度为15～105℃，优选为45～90℃，进一步优选为65～85℃；反应的压力为0.15～0.5MPa，优选为0.2～0.35MPa。本专利技术所述反应可以在能够实现上述条件要求的超声波反应器内进行，例如，可采用标称功率30000W、标称频率400khz、处理量(单位时间内加入超声波反应器的物料量)≤5t/h的超声波反应器。本专利技术所述脱水优选采用膜分离脱水方法进行，脱水至含水量为0.03～0.05％。在实际生产过程中，优选以物料流速1.5～3t/h输入膜分离脱水系统。所述膜分离脱水系统包含膜脱水装置，优选由脱水泵和膜分离脱水装置相连接组成，所述脱水泵可以以特定的速度将原料泵入膜分离脱水装置，以实现最佳的脱水效果。。所述精馏优选采用减压蒸馏方法，在-0.25～1.5MPa的减压蒸馏条件下收集85～115℃的馏分，即高纯度的四氢糠醇乙醚。在实际生产过程中，优选以物料流速1.8～2.5t/h输入精馏系统。所述精馏过程具体为：将减压蒸馏塔釜温度控制在95～130℃，减压蒸馏塔顶温度控制在85～115℃，系统压力控制在-0.25～1.5MPa，以1.8～2.5t/h的速度进料，待减压蒸馏塔顶温度稳定在85～115℃时进行采出，此段组分即为产品四氢糠醇乙醚。本专利技术进一步提供了一种工业化化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的优选方法，包括以下步骤：(1)将四氢糠醇、溴乙烷和50％氢氧化钾水溶液以质量比1～1.7：1～1.5：1～2混合后，以流速≤5t/h输入超声波反应器，在超声频率350～450khz、温度65～85℃、压力0.2～0.35Mpa的条件下充分反应，输出反应产物；(2)将所述反应产物以流速1.5～3t/h输入膜分离脱水系统，得含水量为0.03～0.05％的脱水产物；(3)将所述脱水产物以流速1.8～2.5t/h输入减压蒸馏系统，在压力-0.25～1.5MPa条件下蒸馏，收集85～115℃的馏分，即得终产物。本专利技术的第二目的是提供一种工业化超声反应生产四氢糠醇乙醚的装置。具体的，所述装置包括依次顺序相连的原料储蓄-计量输送系统、超声波反应器、中间产品储罐、脱水系统、粗产品储罐、精馏系统和终产品储罐。所述原料储蓄-计量输送系统包括并列的四氢糠醇储蓄-计量输送单元、溴乙烷储蓄-计量输送单元和氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单元。其中，所述四氢糠醇储蓄-计量输送单元由依次相连的四氢糠醇储罐和四氢糠醇计量输送泵组成，溴乙烷储蓄-计量输送单元由依次相连的溴乙烷储罐和溴乙烷计量输送泵组成，氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单元由依次相连的氢氧化钾水溶液储罐和氢氧化钾水溶液计量输送泵组成；所述四氢糠醇计量输送泵、溴乙烷计量输送泵和氢氧化钾水溶液计量输送泵分别与超声波反应器相连。所述脱水系统包括膜分离脱水装置，通过膜分离原理实现对反应产物的脱水。所述脱水系统还可以包括设置于所述膜分离脱水装置前端的脱水泵，所述脱水泵的一端可与中间产品储罐相连，另一端与膜分离脱水装置相连，可以以特定的速度将反应产物泵入膜脱水装置中，实现高效脱水。所述精馏系统包括减压蒸馏塔，通过减压蒸馏原理实现对粗产品的精制，以获得高纯度的四氢糠醇乙醚。所述精馏系统可进一步包括设置于所述减压蒸馏塔前端的减压蒸馏塔进料泵和塔釜加热器。所述减压蒸馏塔进料泵的一端可与粗产品储罐相连，另一端经塔釜加热器与减压蒸馏塔相连，可以以特定的速度将粗产品泵入减压蒸馏塔，实现高效精馏。所述减压蒸馏塔的顶端可设有回流系统，包括依次相连的塔顶冷凝器、塔顶回流罐和精馏塔回流泵。由于精馏后的产物从所述减压蒸馏塔的顶部输出，所述终产品储罐与减压蒸馏塔的顶部相连。本专利技术进一步保护所述方法和装置在工业化超声波反应生产醚类化合物中的应用。本专利技术提供的方法原料易得、环保、安全，可以应用于工业化生产。本专利技术通过化工业化生产统计，所得到的目的产物综合收率为90～93％，且所得目的产物纯度可达99～99.5％，远远高于现有方法合成四氢糠醇乙醚可以达到的收率和纯度。附图说明图1为实施例1所述终产物的1H-NMR共振峰归属图。图2为实施例1所述终产物的红外谱图。图3为实施例3所述装置的示意图；其中，1、四氢糠醇储罐，2、溴乙烷储罐，3、氢氧化钾水溶液储罐，4、四氢糠醇计量输送泵，5、溴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法，其特征在于，包括以下步骤：将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液混合，在超声波条件下充分反应，反应产物依次进行脱水、精馏，即得四氢糠醇乙醚。

【技术特征摘要】
1.一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法，其特征在
于，包括以下步骤：将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液混合，
在超声波条件下充分反应，反应产物依次进行脱水、精馏，即得四
氢糠醇乙醚。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢氧化钾水
溶液的浓度为45～55％；
所述四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液的质量比为1～3.5：
1～3.2：0.8～5，或为1.7～3.5：1.5～3.2：2～5，或为1～1.7：1～1.5：1～2。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述超声波的
频率为300～500khz，优选为400khz。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超声波条件
下反应的温度为15～105℃，优选为45～90℃；
所述超声波条件下反应的压力为0.15～0.5MPa，优选为
0.2～0.35MPa。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，所述
脱水采用膜分离脱水法，脱水至含水量为0.03～0.08％。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于，所述
精馏采用减压蒸馏法，具体为：在压力-0.25～1.5MPa条件下蒸馏，
收集85～115℃的馏分。
7.一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法，其特征在

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昱，丁晓蓓，牛文平，
申请(专利权)人：新疆诺金化工有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65