采用微通道反应器工业生产巴豆酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用微通道反应器工业生产巴豆酸的方法，涉及巴豆酸的化工生产技术领域。采用碳化硅陶瓷板式微通道反应器，将巴豆醛、催化剂、引发剂按照一定的比例混合预热，同时向反应器内通入气态氧化剂，当反应器内压力达到0.6~2.0MPa时，将混合液通过计量泵注入到微通道反应器内进行反应，物料停留时间8~30min，经过物料氧化、粗品结晶、粗品精洗、精品结晶、烘干造粒、催化剂再生等工艺即可得到巴豆酸成品，产品一次收率可达60%，套用收率可达95%。本方法具有传质和传热效果好、氧化反应时间短、产品收率高、安全程度高、工艺步骤少、催化剂可回收使用、生产成本低、各步骤原料可以回收套用、反应速度快、废水能耗少等优点。废水能耗少等优点。废水能耗少等优点。

【技术实现步骤摘要】
采用微通道反应器工业生产巴豆酸的方法


[0001]本专利技术涉及巴豆酸的化工生产
，尤其涉及一种采用微通道反应器工业生产巴豆酸的方法。

技术介绍

[0002]巴豆酸是一种重要的化工中间体，广泛应用于医药、农药、染料、香料、感光化学品、聚合物催化剂、生物柴油添加剂等众多领域。
[0003]现有的巴豆酸制备方法主要分为两种：非催化氧化生产和催化氧化生产。（1）非催化氧化生产：公开号CN1396148和CN101979371A的专利文本分别公开了未采用任何催化剂氧化制备巴豆酸的方法，利用公开号CN1396148专利文件中实施例的数据计算得知巴豆醛利用率仅为20
±
2%左右。（2）催化氧化生产：公开号CN101003473A的专利文件中催化剂制备工序繁琐；CA595170A使用的催化剂溶于溶剂不能回收；CN101003472A公开的方法涉及重金属污染问题；其他相关公开资料提到的催化氧化法生产巴豆酸还存在生产成本偏高、生产条件苛刻、后续处理工艺复杂、溶剂具有毒性、产品收率第等弊端，严重制约了生产工艺发展。
[0004]巴豆酸的生产方法属于“氧化工艺”，是重点监管的危险工艺之一，上述专利公开的方法均采用传统的“釜式反应器”生产方法，由于“釜式反应器”存在接口多、材质差、釜体容积大等缺陷，给整个生产工艺埋下了安全隐患。
[0005]微通道反应器最初是指一种用于催化剂评价和动力学研究的小型管式反应器。随着科技的进步，微通道反应器因其具有的比表面积大（是常规反应器的10~500倍）、导热性能好、传质速度快、持液量少、安全性高、原料利用率高、副反应少、可“同级放大”等独特优势，逐步应用到化工领域的各个方面，尤其是气液固三相催化微反应器，更是众多化工研究机构和生产企业优选的必备设备。
[0006]目前，国内尚无采用微通道反应器进行巴豆醛氧化生产巴豆酸的相关论文和专利报道，在该领域尚处于空白阶段。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种采用微通道反应器工业生产巴豆酸的方法，具有传质和传热效果好、氧化反应时间短、产品收率高、安全程度高、工艺步骤少、催化剂可回收使用、生产成本低、各步骤原料可以回收套用、反应速度快、废水能耗少等优点。
[0008]为实现此技术目的，本专利技术采用如下方案：一种采用微通道反应器工业生产巴豆酸的方法，包括：物料氧化工艺、粗品结晶工艺、粗品精洗工艺、精品结晶工艺、烘干造粒工艺、催化剂再生工艺，按如下步骤进行：S1、物料氧化工艺：将巴豆醛、催化剂、引发剂按照1:0.005~0.025:0.1~0.3的重量比混合，混合后注入到预热釜中预热到30~35℃，得到混合液；同时向碳化硅陶瓷微通道反应器内通入气态氧化剂；当碳化硅陶瓷微通道反应器内气态氧化剂压力达到0.6~2.0MPa
时，利用计量泵将混合液注入碳化硅板式微通道反应器内进行反应，得到初级氧化反应液；S2、粗品结晶：初级氧化反应液先经过滤分离出固体催化剂，催化剂进入催化剂回收再生工艺流程；分离出催化剂的初级氧化反应液在55~60℃保温条件下进行气液分离，得到气体和氧化反应液，气体收集备用，氧化反应液注入第一结晶釜中在3~7℃结晶，过滤得到巴豆酸粗品结晶和母液Ⅰ，母液Ⅰ回收至物料回收罐中，巴豆酸粗品结晶进入粗品精洗工艺；S3、粗品精洗：将溶剂A升温到25~45℃，将巴豆酸粗品结晶溶解在溶剂A中，巴豆酸粗品结晶与溶剂A的重量比为1:0.5~2.0，溶解后过滤去除杂质，油水分离得到巴豆酸混合溶液和母液Ⅱ，母液Ⅱ回收至物料回收罐中，巴豆酸混合溶液进入精品结晶工艺；S4、精品结晶：将巴豆酸混合溶液注入第二结晶釜中在3~7℃结晶，过滤分离得到母液Ⅲ和精品结晶，母液Ⅲ收集备用，精品结晶进入烘干造粒工艺；S5、烘干造粒：在氮气保护下进行精品结晶旋转造粒，同时对造粒产品进行高温鼓风吹扫烘干，得到巴豆酸纯品；S6、催化剂再生：利用溶剂B对S2分离出的废催化剂进行洗涤再生，洗涤再生后的催化剂用高温氮气吹扫干燥即可。
[0009]本专利技术的优选方案为：碳化硅陶瓷微通道反应器采用碳化硅陶瓷材质的板式微通道反应器，优选设备型号为金德C1
‑
300
‑
8型，该反应器内设置有心型微通道结构，通道内径为1.6~2.2mm，物料流速800~1000ml/min，反应器夹套温度50~95℃，气态氧化剂进口压力0.6~2.0MPa，物料出口压力0.1~0.3MPa。
[0010]催化剂为醋酸铜（Cu(Ac)2）、醋酸钴（Co(Ac)2）、醋酸锰（Mn(Ac)2）、活性氧化铝（Al2O3）、正磷酸（H3PO4）、二氧化锰（MnO2）、磷钼酸（H3[P(Mo3O
10
)4]）、磷铁酸（H3[Fe(PO4)2]）、磷钼酸铁（Fe(PMo
12
O
40
)）中的一种或两种以上，并且催化剂为纳米级颗粒，粒径在200~500nm，催化剂的用量为底物巴豆醛质量的0.5~2.5%。优选的，催化剂选取醋酸钴、活性氧化铝、磷钼酸铁按照重量比1:1:1组成复合催化剂。
[0011]引发剂为乙腈（C2H3N）、二甲基甲酰胺（C3H7NO）、二甲基乙酰胺（C4H9NO）中的一种或两种以上，引发剂的用量为底物巴豆醛质量的10.0~30.0%。优选的，引发剂选取乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺按照重量比1:1:2组成复合引发剂。
[0012]气态氧化剂为空气N2+O2、氧气O2中的一种或两种；按照O2形态的摩尔重量计算，气态氧化剂用量为底物巴豆醛质量的22.0~45.0%。优选的，气态氧化剂选取氧气+空气的两种混合，气态氧化剂的用量（按照气态氧化剂中O2形态的摩尔重量计算）为巴豆醛质量的22~45%。
[0013]S1中碳化硅微通道反应器内的反应温度60~95℃，物料停留时间10~20min。
[0014]S2得到气体为过量的气态氧化剂，将其收集到物料储罐中进行物料的预氧化处理。
[0015]S3中溶剂A为纯净水（H2O）、乙醚（C4H
10
O）、异丙醚（C6H
14
O）、石油醚（30~60℃、60~90℃、90~120℃）、正戊烷（C5H
12
）、异辛烷（C8H
18
）中的一种或两种以上；溶剂A用量为巴豆酸粗品结晶质量的50~200%。优选的，溶剂A选取石油醚（60~90℃）、正戊烷、异辛烷按照重量比3:1:1复合而成。
[0016]S5中烘干温度45~60℃，烘干时间2~4小时。
[0017]母液Ⅰ和母液Ⅱ回收至巴豆醛物料回收罐，物料回收罐内的液体注入碳化硅陶瓷微通道反应器中再次利用。母液Ⅲ中含有一定含量巴豆酸，将其回收至溶剂A回收罐中。
[0018]S6中溶剂B为丙酮C3H6O、环己酮C6H
10
O、二乙基酮C5H
10
O中的一种或两种以上；优选的，溶剂B选取丙酮、环己酮、二乙基酮按照重量比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用微通道反应器工业生产巴豆酸的方法，其特征在于，按如下步骤进行：S1、物料氧化：将巴豆醛、催化剂、引发剂按照1:0.005~0.025:0.1~0.3的重量比混合，并注入到预热釜中预热，得到混合液；同时向碳化硅陶瓷微通道反应器内通入气态氧化剂；当碳化硅陶瓷微通道反应器内压力达到0.6~2.0MPa时，利用计量泵将混合液注入碳化硅板式微通道反应器内进行反应，得到初级氧化反应液；S2、粗品结晶：初级氧化反应液在55~60℃保温条件下进行气液分离，得到气体和氧化反应液，气体收集备用，氧化反应液注入第一结晶釜中在3~7℃结晶，得到巴豆酸粗品结晶和母液Ⅰ，母液Ⅰ收集备用；S3、粗品精洗：将溶剂A升温到25~45℃，将巴豆酸粗品结晶溶解在溶剂A中，巴豆酸粗品结晶与溶剂A的重量比为1:0.5~2.0，溶解后去除杂质，分离得到巴豆酸混合溶液和母液Ⅱ，母液Ⅱ收集备用；S4、精品结晶：将巴豆酸混合溶液注入第二结晶釜中在3~7℃结晶，过滤分离母液Ⅲ和精品结晶，母液Ⅲ收集备用；S5、烘干造粒：在氮气保护下进行精品结晶旋转造粒的同时鼓风吹扫烘干，得到巴豆酸纯品；S6、催化剂再生：利用溶剂B进行催化剂洗涤再生，洗涤再生后的催化剂用氮气吹扫干燥。2.根据权利要求1所述的采用微通道反应器工业生产巴豆酸的方法，其特征在于，碳化硅陶瓷微通道反应器采用板式微通道反应器，通道内径为1.6~2.2mm，物料流速800~1000ml/min，反应器夹套温度50~95℃，气态氧化剂进口压力0.6~2.0MPa，物料出口压力0.1~0.3MPa。3.根据权利要求1所述的采用微通道反应器工业生产巴豆酸的方法，其特征在于，催化剂为醋酸铜、醋酸钴、醋酸锰、活性氧化铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：程克，黄晓磊，田宇，程敏润，韦悦，梁顺香，徐荣贵，黄国科，韩桂军，吴进辉，
申请(专利权)人：广西金源生物化工实业有限公司，
类型：发明
国别省市：