一种对叔丁基甲苯液相氧化制备对叔丁基苯甲醛的方法技术

本发明专利技术公开一种对叔丁基甲苯液相氧化制备对叔丁基苯甲醛的方法。该方法包括（1）将对叔丁基甲苯和反应溶剂混合物预热后在撞击流反应器内混合形成微米级乳液；（2）将所述微米级乳液经喷射器进入鼓泡塔式反应器内与氧气反应后得到反应料液；（3）将所述反应料液进行油水分离，得到油相和水相；（4）对所述油相进行分离得到产品对叔丁基苯甲醛；其中，所述反应溶剂混合物中含有对叔丁基苯甲酸酯、对叔丁基苯甲醇、水、催化剂、助剂和助氧化剂。本发明专利技术具有对叔丁基苯甲醛选择性高，反应条件温和，催化剂、助剂、溶剂可循环套用，绿色无污染的优点。

Preparation of P tert butylbenzaldehyde by liquid phase oxidation of tert butyl toluene

The invention discloses a method for preparing tert butyl benzaldehyde by liquid phase oxidation of tert butyl toluene. The method comprises the following steps: (1) preheating the tert butyl toluene and the reaction solvent mixture to form a micron sized emulsion in the impinging stream reactor; (2) the micron sized emulsion is injected into the bubble column reactor after being injected with oxygen to obtain the reaction liquid after being reacted with oxygen; (3) the reaction material is separated by oil water separation. Oil phase and water phase; (4) The oil phase is separated to obtain p-tert-butyl benzaldehyde, wherein the reaction solvent mixture contains p-tert-butyl benzoate, p-tert-butyl benzyl alcohol, water, catalyst, promoter and co-oxidant. The invention has the advantages of high selectivity to tert-butyl benzaldehyde, mild reaction conditions, recyclable application of catalysts, additives and solvents, and green pollution-free.

【技术实现步骤摘要】
一种对叔丁基甲苯液相氧化制备对叔丁基苯甲醛的方法
本专利技术属于化学领域，具体而言，涉及一种对叔丁基苯甲醛的制备方法。
技术介绍
对叔丁基苯甲醛可用于医药、食品、香料等领域。国内对叔丁基苯甲醛生产主要采用对叔丁基甲苯氯化水解工艺，该工艺因使用氯气导致生产流程繁冗，污染严重，且产品中残留的氯元素无法完全除去而难以用于食品与医药领域。以醋酸为溶剂、Co/Mn/Br为催化剂催化氧化对叔丁基甲苯是对叔丁基苯甲醛合成工艺的研究热点之一，该方法可提高对叔丁基苯甲醛选择性，但是由于使用溴化物，产物中不可避免的会残留少量溴元素，也限制其在医药、食品等领域中使用，其次使用的醋酸作为溶剂，大幅提高了设备的运行投资成本。因此，需要开发一种腐蚀性低且无溴的对叔丁基苯甲醛制备方法。而以水作为反应溶剂时，由于对叔丁基甲苯与溶剂之间互溶度差，影响气液两相之间的传质，为了强化传质通常在较高的反应压力下进行反应，这不仅会增加设备投资，也存在一定安全隐患。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供一种新的选择性氧化制备对叔丁基苯甲醛的方法。该方法有别传统的液相氧化方法，使用无腐蚀性溶剂替代醋酸降低了设备投资，未使用卤族元素提升了产品的品质。该方法可降低反应压力，使反应条件更加温和，同时提高对叔丁基苯甲醛的选择性。本专利技术通过如下技术方案来现实：一种对叔丁基甲苯液相氧化制备对叔丁基苯甲醛的方法，包括如下步骤：（1）将对叔丁基甲苯和反应溶剂混合物预热后在撞击流反应器内混合形成微米级乳液；（2）将所述微米级乳液经喷射器进入鼓泡塔式反应器内与氧气反应后得到反应料液；（3）将所述反应料液进行油水分离，得到油相和水相；（4）对所述油相进行分离得到产品对叔丁基苯甲醛；其中，所述反应溶剂混合物中含有对叔丁基苯甲酸酯、对叔丁基苯甲醇、水、催化剂、助剂和助氧化剂。所述催化剂为金属络合物，所述金属优选为钴（II）、锰（II）、钒（IV）、镍（II）、铝（III）中的一种或几种，所述络合物的配体优选为苯并嘧啶、苯并吡啶、苯并吡唑及其衍生物的一种或几种。所述助剂为叔丁基苯甲酸碱金属盐、直链烷基苯磺酸钠、重烷基苯磺酸盐中的一种或几种。所述助氧化剂为过氧碳酸钠。步骤（1）中所述的对叔丁基甲苯和反应溶剂混合物的流量质量比为1:1~1:9。所述微米级乳液含催化剂5~500ppm。所述微米级乳液含所述助剂5~50ppm。所述反应溶剂混合物中对叔丁基苯甲酸酯的质量分数为0.5%~10%，对叔丁基苯甲醇的质量分数为1%~15%，且对叔丁基苯甲酸酯与对叔丁基苯甲醇的质量分数之和大于等于5%，水的质量分数为75%~95%，所述助氧化剂的质量分数为0.1%~5%。步骤（2）中所述反应，其反应压力为0.1~0.3MPa，反应温度为40~80℃，反应时间为20~50分钟。所述微米级乳液粒径分布范围为50μm~100μm。所述撞击流反应器两喷嘴喷射出的液体流速范围为7m/s~25m/s，两喷嘴之间距离为两喷嘴直径之和的2~4倍，出口速度大于等于4m/s。所述撞击流反应器两嘴喷同轴，连接反应溶剂混合物的喷嘴直径大于等于连接对叔丁基甲苯的喷嘴直径。所述的撞击流反应器出口与喷射器进口连接，喷射器卷吸的氧气一部分来自鼓泡反应器顶部的，一部分来自新补充的。所述的喷射反应器出口与鼓泡塔式反应连接，连接位置位于鼓泡塔式反应器侧面，距离鼓泡塔式反应器底部1/3范围内。本专利技术的有益效果在于：1.使用无腐蚀性的反应溶剂混合物替代了醋酸作为溶剂，大幅降低设备的投资成本。2.使用不含卤族元素助剂，提升了产品的品质。3.将油水两相制成微米级乳液，有助于气液两相之间的传质，使得反应条件温和，催化剂、溶剂可再生利用。附图说明图1是对叔丁基甲苯液相氧化制备对叔丁基苯甲醛的工艺流程图。其中，1、9、17、21和22为计量泵，2是原料储罐，3是原料缓冲罐，4、8、12和13为阀门，5、8和15是换热器，6是撞击流反应器，7是溶剂缓冲罐，10是溶剂储罐，11是喷射器，14是气体分布器，15是鼓泡塔式反应器，16是分相器，18是分离系统。图2是撞击流反应器的结构示意图。其中101和104为入口，102和103是喷嘴，105是腔体。具体实施方式实施例1称取对叔丁基甲苯1.48kg置于原料储罐，称取水1.41kg、对叔丁基苯甲酸酯0.007kg、叔丁基苯甲醇0.063kg、助剂15mg、催化剂15mg、助氧化剂过氧碳酸钠0.0015kg溶于溶剂储罐，其中助剂为对叔丁基苯甲酸钠10mg和十二烷基苯磺酸钠5mg，催化剂为苯并嘧啶钴络合物，通过对应的计量泵输送至对应的储罐，经换热器升温至40℃，两股流体在撞击流反应器内碰撞，产生的微米级乳液经喷射器输送至鼓泡塔式反应器，喷射器卷吸鼓泡反应器顶部的氧气和新鲜氧气，在鼓泡塔式反应器进行氧化反应，通过气体分布器向鼓泡反应器内输送氧气，保证在表压0.1MPa条件下反应50分钟，反应结束后，得到的反应料液进入分相器进行油水分离得到油相和水相，水相进入溶剂储罐，油相经分离系统分离，产品对叔丁基苯甲醛采出，原料返回至原料储罐，对叔丁基苯甲酸及对叔丁基苯甲醇返回至对应储罐，再经计量泵输送至溶剂储罐。取样检测，对叔丁基苯甲醛收率58.5%，选择性85.8%。实施例2称取对叔丁基甲苯1065g置于原料储罐，称取水7.1kg，对叔丁基苯甲酸酯460g，对叔丁基苯甲醇1.42kg，助剂0.4g、催化剂0.4g、助氧化剂过氧碳酸钠480g溶于溶剂储罐，其中助剂为对叔丁基苯甲酸钠0.1g、对叔丁基苯甲酸钾0.1g和重烷基苯磺酸盐0.2g，催化剂为苯并吡唑镍络合物0.2g，苯并吡啶钒络合物0.2g，通过对应的计量泵输送至对应的储罐，经换热器升温至80℃，两股流体在撞击流反应器内碰撞，产生的微米级乳液经喷射器输送至鼓泡塔式反应器，喷射器卷吸鼓泡反应器顶部的氧气和新鲜氧气，在鼓泡塔式反应器进行氧化反应，通过气体分布器向鼓泡反应器内输送氧气，保证在表压0.3MPa条件下反应20分钟，反应结束后，得到的反应料液进入分相器进行油水分离得到油相和水相，水相进入溶剂储罐，油相经分离系统分离，产品对叔丁基苯甲醛采出，原料返回至原料储罐，对叔丁基苯甲酸及对叔丁基苯甲醇返回至对应储罐，再经计量泵输送至溶剂储罐。取样检测，对叔丁基苯甲醛收率69.5%，选择性80.1%。实施例3称取对叔丁基甲苯1.48kg置于原料储罐，称取水9.99kg，对叔丁基苯甲酸酯1.131kg，对叔丁基苯甲醇114g，助剂0.103g、催化剂0.5g、助氧化剂过氧碳酸钠0.069kg溶于溶剂储罐，其中助剂为对叔丁基苯甲酸锂0.05g、对叔丁基苯甲酸钾0.0.5g和重烷基苯磺酸盐0.003g，催化剂为苯并吡唑铝络合物0.2g，苯并吡啶铜络合物0.3g，通过对应的计量泵输送至对应的储罐，经换热器升温至60℃，两股流体在撞击流反应器内碰撞，产生的微米级乳液经喷射器输送至鼓泡塔式反应器，喷射器卷吸鼓泡反应器顶部的氧气和新鲜氧气，在鼓泡塔式反应器进行氧化反应，通过气体分布器向鼓泡反应器内输送氧气，保证在表压0.2MPa条件下反应30分钟，反应结束后，得到的反应料液进入分相器进行油水分离得到油相和水相，水相进入溶剂储罐，油相经分离系统分离，产品对叔丁基苯甲醛采出，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对叔丁基甲苯液相氧化制备对叔丁基苯甲醛的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将对叔丁基甲苯和反应溶剂混合物预热后在撞击流反应器内混合形成微米级乳液；（2）将所述微米级乳液经喷射器进入鼓泡塔式反应器内与氧气反应后得到反应料液；（3）将所述反应料液进行油水分离，得到油相和水相；（4）对所述油相进行分离得到产品对叔丁基苯甲醛；其中，所述反应溶剂混合物中含有对叔丁基苯甲酸酯、对叔丁基苯甲醇、水、催化剂、助剂和助氧化剂。

【技术特征摘要】
1.一种对叔丁基甲苯液相氧化制备对叔丁基苯甲醛的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将对叔丁基甲苯和反应溶剂混合物预热后在撞击流反应器内混合形成微米级乳液；（2）将所述微米级乳液经喷射器进入鼓泡塔式反应器内与氧气反应后得到反应料液；（3）将所述反应料液进行油水分离，得到油相和水相；（4）对所述油相进行分离得到产品对叔丁基苯甲醛；其中，所述反应溶剂混合物中含有对叔丁基苯甲酸酯、对叔丁基苯甲醇、水、催化剂、助剂和助氧化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂为金属络合物，所述金属优选为钴（II）、锰（II）、钒（IV）、镍（II）、铝（III）中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述络合物的配体为苯并嘧啶、苯并吡啶、苯并吡唑及其衍生物的一种或几种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助剂为对叔丁基苯甲酸碱金属盐、直链烷基苯磺酸钠、重烷基苯磺酸盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫先坤，张锋，戴建军，周腾腾，
申请(专利权)人：南京大学盐城环保技术与工程研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32