一种γ-丁内酯的高收率低能耗脱氢生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种γ

【技术实现步骤摘要】
一种
γ
‑
丁内酯的高收率低能耗脱氢生产工艺


[0001]本专利技术涉及γ
‑
丁内酯生产制备领域，尤其涉及一种γ
‑
丁内酯的高收率低能耗脱氢生产工艺。

技术介绍

[0002]γ
‑
丁内酯为含氧五元杂环化合物，是一种重要的精细化工有机原料、药物合成中间体和优良的强力溶剂。它被广泛应用于制药、香料、纺织和石油化工等化工领域。现有的γ
‑
丁内酯合成技术有糠醛法、顺酐加氢法、1,4
‑
丁二醇脱氢法、烯丙醇法、列普法、丁二烯乙酰氧基化法等，其中1,4
‑
丁二醇脱氢法历史悠久，生产过程基本没有污染，是现有工业中最常规的合成制备技术之一，但是现有1,4
‑
丁二醇脱氢法存在催化剂生产复杂且催化效率不高，生产工艺能耗高、收率较低通常仅为80％，副产物氢气提纯效果不佳等问题，因此在使用脱氢法生产γ
‑
丁内酯时如何制备具有高活性的催化剂，提高收率、降低生产能耗，且对副产物氢气进行高质量提纯回收利用是技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术旨在提供一种γ
‑
丁内酯的高收率低能耗脱氢生产工艺，以解决现有1,4
‑
丁二醇脱氢法制备γ
‑
丁内酯中的不足，为了实现本专利技术的上述目的，采用如下技术方案：
[0004]一种γ
‑
丁内酯的高收率低能耗脱氢生产工艺，所述生产工艺包括供热系统、反应系统、精馏系统、产品存储系统和副产物氢气提纯系统，所述生产工艺原料为1,4丁二醇，纯度≥99％，所述反应系统中使用的催化剂为铜系催化剂，具体制备步骤如下：步骤1、将Na2Cr2O7·
2H2O溶解在蒸馏水中，在溶液中加入氨水，制得溶液A；步骤2、将Cu(NO3)2·
3H2O溶解在蒸馏水中，加热，制得溶液B；步骤3、边搅拌边向溶液A中加入溶液B，将反应生成的沉淀物过滤分离、水洗、干燥，然后研磨粉碎；步骤4：将步骤3中得到的粉末加热至特定温度进行热分解，热分解后的粉体用乙酸水溶液清洗、水洗、干燥，得到催化剂前体；步骤5：将催化剂前体进行高温烧结，然后添加一定量的石墨，将混合物烧结成型为成直径3mm、高度3mm的圆柱形颗粒；步骤6：将所述圆柱形颗粒在氮气气氛中加压、升温，然后通入氢气进行还原反应，最终制得所需催化剂；
[0005]所述副产物氢气提纯系统采用吸收洗涤后再经过变温吸附的工艺对副产品氢气进行处理，其中吸收洗涤设备为吸收洗涤塔，吸收剂为1，4－丁二醇；所述变温吸附装置包括净化塔、再生气加热器、冷却器、精密过滤器和磁力泵；所述净化塔有两根，一根为吸附塔，另一根为再生塔，两者交替工作；
[0006]所述精馏系统中，包括利用酸性化合物对粗制γ
‑
丁内酯进行处理的步骤，所述酸性化合物为硫酸、磷酸、磺酸任意一种或几种；或者所述酸性化合物为氯化铝、三氟化硼、氯化锌或五氟化磷中任意一种或几种；或者所述酸性化合物为沸石、硅酸盐、铝酸盐、硅铝酸盐、粘土任意一种或几种。
[0007]上述铜系催化剂制备过程中，Cu与Cr的原子比优选为0.8
‑
1.4；每100重量份的Cu和Cr对应的Na的重量份优选为0.5
‑
7；所述步骤2中加热温度为80℃；所述热分解温度为350℃；所述乙酸水溶液质量比为10％；所述高温烧结温度为450℃，时间为3小时；添加石墨重量比为0.5％。
[0008]进一步地，步骤6中氮气加压压力为5Kg/cm2,升温至120℃，然后氢气，通入氢气与氮气的体积比为3％，待还原反应完全后缓慢升温至150℃，再次等待还原反应完全，然后逐渐增加氢气浓度至体积比为30％，接着缓慢升温且逐渐增加氢气浓度，直至温度为200℃，氢气体积比为100％，等至还原反应完全结束制得所需催化剂。
[0009]进一步地，所述氢气提纯系统中吸收洗涤塔为填料塔，全塔分两段填料，各段填料高度2500mm，填料为散装鲍尔环，填料段上方设槽式液体分布器，两段填料之间设收集式槽盘分布器；所述副产物氢气的进气量优选为1900Nm3/h，吸收剂流量设为3
‑
5m3/h。
[0010]进一步地，所述吸附塔和再生塔均装填球状和柱状活性炭吸附剂13.5m3，所述吸附塔温度为45℃，再生塔温度为200℃，循环时间为15
‑
18h，再生气量为250Nm3。
[0011]进一步地，所述精馏系统中，酸性化合物以0.05
‑
1重量份的量加入到粗制γ
‑
丁内酯中，反应温度为80
‑
200℃，反应后通过蒸馏方式分离得到纯化的γ
‑
丁内酯。
[0012]进一步地，所述酸性化合物悬浮在粗制γ
‑
丁内酯中，反应时间为0.1
‑
6小时。
[0013]有益效果：
[0014]1、本专利技术采用的催化剂除了Cu和Cr元素以外，还包含Na元素，由于催化剂中包含作为碱金属的Na，因此能够在保持脱氢反应活性的情况下，仅抑制作为副反应的脱水反应，从而即使在高温下进行反应，γ
‑
丁内酯的选择率也不会降低，因此可提高1，4
‑
丁二醇的平衡转化率，提高γ
‑
丁内酯的收率。并且，相比于Li、Cs等其他碱金属，Na碱性即不过弱也不过强，既能控制Cu
‑
Cr系催化剂的酸性，又能保证脱氢反应的活性，极大提高γ
‑
丁内酯的产率。
[0015]2、本专利技术在副产物氢气提纯时，采用吸收洗涤后再经过变温吸附的工艺，并对所述工艺中涉及到的反应参数进行优化设置，处理后的副产氢气产品纯度达到99.99％，提纯效果良好，实现了副产物氢气的有效回收利用。
[0016]3、以1，4－丁二醇为原料利用脱氢法制备γ
‑
丁内酯时，粗制γ
‑
丁内酯中往往会存在3
‑
四氢呋喃
‑2‑
基
‑
丙
‑1‑
醇和/或1,3
‑
二氧杂环庚烷
‑2‑
基
‑
甲醇等杂质，本专利技术的精馏系统中，利用酸性化合物对粗制γ
‑
丁内酯进行处理，可有效除去上述杂质。通过上述技术，本专利技术可使γ
‑
丁内酯的产率提升至97％。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面以实施例的方式对本专利技术进一步详细说明。
[0018]实施例1
[0019]一种γ
‑
丁内酯的高收率低能耗脱氢生产工艺，所述生产工艺包括供热系统、反应系统、精馏系统、产品存储系统和副产物氢气提纯系统，所述生产工艺原料为1,4丁二醇，纯度99.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种γ
‑
丁内酯的高收率低能耗脱氢生产工艺，所述生产工艺包括供热系统、反应系统、精馏系统、产品存储系统和副产物氢气提纯系统，所述生产工艺原料为1,4丁二醇，其特征在于：所述反应系统中使用的催化剂为铜系催化剂，具体制备步骤如下：步骤1、将Na2Cr2O7·
2H2O溶解在蒸馏水中，在溶液中加入氨水，制得溶液A；步骤2、将Cu(NO3)2·
3H2O溶解在蒸馏水中，加热，制得溶液B；步骤3、边搅拌边向溶液A中加入溶液B，将反应生成的沉淀物过滤分离、水洗、干燥，然后研磨粉碎；步骤4：将步骤3中得到的粉末加热至特定温度进行热分解，热分解后的粉体用乙酸水溶液清洗、水洗、干燥，得到催化剂前体；步骤5：将催化剂前体进行高温烧结，然后添加一定量的石墨，将混合物烧结成型为成直径3mm、高度3mm的圆柱形颗粒；步骤6：将所述圆柱形颗粒在氮气气氛中加压、升温，然后通入氢气进行还原反应，最终制得所需催化剂；所述副产物氢气提纯系统采用吸收洗涤后再经过变温吸附的工艺对副产品氢气进行处理，其中吸收洗涤设备为吸收洗涤塔，吸收剂为1，4－丁二醇；所述变温吸附装置包括净化塔、再生气加热器、冷却器、精密过滤器和磁力泵；所述净化塔有两根，一根为吸附塔，另一根为再生塔，两者交替工作；所述精馏系统中，包括利用酸性化合物对粗制γ
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丁内酯进行处理的步骤，所述酸性化合物为硫酸、磷酸、磺酸任意一种或几种；或者所述酸性化合物为氯化铝、三氟化硼、氯化锌或五氟化磷中任意一种或几种；或者所述酸性化合物为沸石、硅酸盐、铝酸盐、硅铝酸盐、粘土任意一种或几种。2.根据权利要求1所述的一种γ
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丁内酯的高收率低能耗脱氢生产工艺，其特征在于：所述铜系催化剂制备过程中，Cu与Cr的原子比优选为0.8
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1.4；每100重量份的Cu和Cr对应的Na的重量份优选为0.5
‑
7；所述步骤2中加热温度为80℃；所述热分解温度为350℃；所述乙酸水溶液质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬，冯献书，迟松涛，孙思坤，
申请(专利权)人：濮阳市光明化工有限公司，
类型：发明
国别省市：