本发明专利技术公开了一种采用回路反应器制备壬醛的方法。该方法通过辛烯氢甲酰化反应制备正壬醛；正壬醛的制备方法以1‑辛烯、氢气、一氧化碳为原料，以三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑为催化剂，进行辛烯氢甲酰化反应。通过回路反应器增加水/油/气三相的反应界面，增加反应原料1‑辛烯、合成气(氢气和一氧化碳)和催化剂水溶液间的传质速率，从而提高氢甲酰化反应的转化率，并通过对回路反应器的核心部件文丘里喷射器的设计参数与相关工艺参数进行优化，进一步提高辛烯的转化率，提高产物中正壬醛选择性。
Preparation of nonaldehyde by loop reactor and preparation of venturi injector by nonaldehyde
【技术实现步骤摘要】
采用回路反应器制备壬醛的方法以及壬醛制备用文丘里喷射器
本专利技术属于化学品生产
，具体涉及一种采用新型反应器设备——回路反应器进行氢甲酰化反应制备壬醛的方法。
技术介绍
壬醛广泛应用于香精配方，常作为醛香基的头香，用于调制玫瑰、橙花、铃兰、牡丹、鸢尾、葵花香叶、甜橙、柠檬、茉莉、晚香玉、防风根等香型，工业上主要通过壬醇脱氢的方法制备壬醛。该工艺存在生产成本高、工艺复杂、产品收率低、环境污染严重等问题。烯烃分子与合成气(CO+H2)在一定的温度、压力和催化作用下，可以经氢甲酰化反应得到多一个碳的醛。铑基络合物均相催化剂可以在85℃～90℃、1.8MPa的条件下进行丙烯氢甲酰化反应，该工艺被称为“LPO低压铑法”。低压铑法工艺中，反应产物与催化剂互溶，需经蒸馏操作分离出产物。蒸馏阶段温度过高会导致铑络合物催化剂分解失活，并且存在一定量的催化剂流失。于是人们提出了液/液两相(RCH/RP)工艺，即采用水溶性催化剂进行水油两相反应，反应结束后静置，含有催化剂的水相和含有生产物的有机相会自动分层，含有催化剂的水相可以循环使用，降低生产成本，并成功应用于正丁醛的工业生产。水溶性铑络合催化体系中，氢甲酰化反应发生在两相间的界面，故烯烃和催化剂水溶液间的传质速度成为催化反应速度控制因素。尽管水/油两相催化体系以丙烯为代表的低碳烯烃氢甲酰化得到了较大的成就，但当推广到高碳烯烃氢甲酰化反应时，由于高碳烯烃在水溶性极低，致使水相中反应传质速率慢、限制了反应的进行，工业应用前景较差。目前主要通过“氟两相”、“有机液/液两相”、“温控相分离”或离子液体的等方法，基于“高温混溶、低温分相”的特性，达到“均相反应，两相分离”的效果，提高高碳烯烃的氢甲酰化转化效果。这些改进方法大都在反应体系中额外加入特定结构分子的有机溶剂或使用特定配体的铑催化剂。对于面向实用的工业化生产，应尽可能减少或不使用高成本溶剂，循环套用催化剂以降低生产成本，并充分考虑其工艺方法的放大效应，所以以上改进方法工业应用前景较差，仍停留在研究阶段。且由于“氟两相”、“有机液/液两相”、“温控相分离”或离子液体等方法，最终是为了实现“均相反应”，会使得在反应过程中的催化剂铑从催化剂溶液中转移，从而在“两相分离”时又出现一定程度的催化剂流失。
技术实现思路
本专利技术提供一种正壬醛的新型制备工艺，通过回路反应器增加水/油/气三相的反应界面，增加反应原料1-辛烯、合成气(氢气和一氧化碳)和催化剂水溶液间的传质速率，从而提高氢甲酰化反应的转化率，并通过对回路反应器的核心部件文丘里喷射器的设计参数与相关工艺参数进行优化，进一步提高辛烯的转化率，提高产物中正壬醛选择性。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种采用回路反应器制备壬醛的方法，该方法通过辛烯氢甲酰化反应制备正壬醛；正壬醛的制备方法以1-辛烯、氢气、一氧化碳为原料，以三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑为催化剂，进行辛烯氢甲酰化反应；并在反应过程中控制文丘里喷射器喷嘴处的液体线速度为70m/s～120m/s；并在氢甲酰化反应的起始阶段，将三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑溶于水中形成的催化剂水相溶液、以及有机相1-辛烯一起加入所述回路反应器的反应釜内；所述催化剂水相溶液与1-辛烯的体积比为(0.5～3)：1，三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑的摩尔比为(20～80)：1，1-辛烯与催化剂水相溶液中铑元素的摩尔比为(1000～3000)：1。以上方法采用的回路反应器中文丘里喷射器进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度的比例为38：(1.5～4.5)：(2～7)：(20～70)：(500～1500)，扩散段的开口角度为10°～40°。优选的，催化剂水相溶液的体积大于1-辛烯的体积，小于3倍1-辛烯的体积。最佳的，催化剂水相溶液与1-辛烯的体积比为1.3：1，三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑的摩尔比为50：1，1-辛烯与催化剂水相溶液中铑元素的摩尔比为2000：1。优选的，文丘里喷射器进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度的比例为38：2.5：3.8：40：1000，扩散段的开口角度为21°；控制反应过程中文丘里喷射器喷嘴处的液体线速度为85m/s。同时在辛烯氢甲酰化反应过程中，控制反应体系压力为1.5MPa～2.5MPa，控制反应温度为80℃～130℃。优选的，控制反应体系压力为2.0MPa，控制反应温度为110℃±1℃。并控制辛烯氢甲酰化反应起始状态时，回路反应器的反应釜内液位在整个反应釜高度的75％±2％。进一步的，文丘里喷射器底端伸入反应釜内部下端，其最底端伸入位置位于整个反应釜高度的10％±3％。本专利技术还提供了采用上述方法进行壬醛制备用文丘里喷射器，该文丘里喷射器包括依次相通的进口段、喷嘴、混合段和扩散段；进口段和喷嘴为渐缩管式；所述进口段和喷嘴的外周设有渐缩式环状气室，气室与混合段连通；扩散段为渐扩管式；气室的侧面设有气体循环管，并与反应釜的顶部相连；所述文丘里喷射器进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度的比例为38：2.5：3.8：40：1000，扩散段的开口角度为21°。同时相比现有技术，本专利技术具有以下优点：1.采用回路反应器作为关键工艺设备进行辛烯氢甲酰化反应制备壬醛，利用文丘里喷射器产生的微米级气泡散布到液相，能有效引起局部很高的气液传质速率，同时通过文丘里喷射器喷嘴处的高速喷射，增加了催化剂水相和反应物油相之间的界面接触，进一步提高了催化反应的速率。同时本专利技术研究发现，反应釜内催化剂水相与原料辛烯的有机相的体积比由于对水/油两相的混合界面的影响，从而影响烯烃和催化剂水溶液间的传质速率，是影响氢甲酰化反应的关键因素。在此基础上，本专利技术给出了水相催化剂溶液和有机相辛烯的优选体积比，当水相体积大于有机相体积时，能够明显增加催化反应速率，但当达到最佳体积比1.3后，随着水相体积的增加，催化反应速度被抑制。而影响辛烯氢甲酰化反应的另一个关键因素，是作为反应设备的回路反应器，尤其是组成的关键部件文丘里喷射器，其结构设计对喷嘴处的液体线速度及产生的微米级气泡的控制具有关键性的作用，进而影响多相反应的速度。通过优化文丘里喷射器的结构设计，促进气液传质过程，提高辛烯转化率及产物中正壬醛和异壬醛摩尔比(正异比)。2.本专利技术仍旧以水/油两相催化体系为基础，不使用氟有机溶剂或表面活性剂、离子液体等特定分子结构的有机溶剂，节约生产成本。3.本专利技术使用氯化铑和已商业化TPPTS作为催化剂，催化剂成本较低，且由于整体的工艺过程中液体反应系统始终以水/油两相存在，并不引入“均相反应”，降低了目前使用的改进方法中贵金属铑含量流失率，进一步的降低催化剂成本。附图说明图1为本专利技术1-辛烯氢甲酰化反应制备正壬醛用回路反应器的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中文丘里喷射器的结构示意图。图中，1-反应釜，2-文丘里喷射器，3-热交换器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种采用回路反应器制备壬醛的方法，该方法通过辛烯氢甲酰化反应制备正壬醛；其特征在于：所述正壬醛的制备方法以1-辛烯、氢气、一氧化碳为原料，以三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑为催化剂，进行辛烯氢甲酰化反应；并在反应过程中控制文丘里喷射器喷嘴处的液体线速度为70m/s～120m/s；并在氢甲酰化反应的起始阶段，将三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑溶于水中形成的催化剂水相溶液、以及有机相1-辛烯一起加入所述回路反应器的反应釜内；所述催化剂水相溶液与1-辛烯的体积比为(0.5～3)：1，三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑的摩尔比为(20～80)：1，1-辛烯与催化剂水相溶液中铑元素的摩尔比为(1000～3000)：1。/n
【技术特征摘要】
1.一种采用回路反应器制备壬醛的方法，该方法通过辛烯氢甲酰化反应制备正壬醛；其特征在于：所述正壬醛的制备方法以1-辛烯、氢气、一氧化碳为原料，以三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑为催化剂，进行辛烯氢甲酰化反应；并在反应过程中控制文丘里喷射器喷嘴处的液体线速度为70m/s～120m/s；并在氢甲酰化反应的起始阶段，将三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑溶于水中形成的催化剂水相溶液、以及有机相1-辛烯一起加入所述回路反应器的反应釜内；所述催化剂水相溶液与1-辛烯的体积比为(0.5～3)：1，三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑的摩尔比为(20～80)：1，1-辛烯与催化剂水相溶液中铑元素的摩尔比为(1000～3000)：1。
2.根据权利要求1所述制备壬醛的方法，其特征在于：该制备方法采用的回路反应器中文丘里喷射器进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度的比例为38：(1.5～4.5)：(2～7)：(20～70)：(500～1500)，扩散段的开口角度为10°～40°。
3.根据权利要求2所述制备壬醛的方法，其特征在于：所述催化剂水相溶液的体积大于1-辛烯的体积，小于3倍1-辛烯的体积。
4.根据权利要求3所述制备壬醛的方法，其特征在于：所述催化剂水相溶液与1-辛烯的体积比为1.3：1，三苯基膦三间磺酸钠盐和氯化铑的摩尔比为50：1，1-辛烯与催化剂水相溶液中铑元素的摩尔比为2000：1。
5.根据权利要求4所述制备壬醛的方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅华，蒋流强，汪国辉，
申请(专利权)人：江苏诺盟化工有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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