[发明专利]在连续流微通道反应器中由乙苯氧化制备苯乙酮的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成应用技术领域，具体涉及一种以乙苯为原料氧化制备苯乙酮的方法，更具体的说是在连续流的微通道反应器中，利用双氧水氧化乙苯制备苯乙酮。

背景技术

苯乙酮是一种重要的化工原料，也是合成其它香料的中间体，主要用作溶剂、有机合成、烯烃聚合催化剂，溶解能力与环己酮相似。苯乙酮主要用作制药及其他有机合成的原料，也用于配制香料、香皂和香烟，也可用做纤维素醚，纤维素酯和树脂等的溶剂以及塑料的增塑剂。

目前，工业上常采用乙苯空气氧化法制苯乙酮。苯乙酮可以在三氯化铝催化下，由苯与乙酰氯、乙酐或乙酸反应来制得。苯乙酮的生产方法有苯与乙酐酰化法、苯与乙酰氯反应法、乙苯多相氧化法。

最常见的一般是均相反应，即在无水三氯化铝催化下由苯与乙酰氯、乙酸酐或乙酸反应制取。这种方法产生了大量的废酸，对环境的污染很严重，催化剂用量很大，苯乙酮的产率一般较低。而且苯既是反应物又是溶剂，用苯作溶剂毒性大。另外，工业上常采用金属配合物在均相高温条件下通过乙苯氧化制备苯乙酮，这类方法对催化剂要求很高，且反应温度高，资源利用率低。JP07196573中公开了以环烷基羧酸钴或醋酸钴在氧气作用下催化氧化乙苯制备苯乙酮，乙苯转化率低，苯乙酮选择性也低。CN101125806A中公开了α-甲基苯乙烯在无催化剂条件下直接光氧化制备苯乙酮的方法，该方法在间歇釜中进行，反应时间较长，且苯乙酮选择性不高，产率较低，不能满足大规模的工业化生产的需求。另外，CN101759543A中公布了以乙苯为原料在无溶剂下，以氧气为氧化剂，贵金属为催化剂，在高温下氧化得到苯乙酮，该法反应时间较长，反应收率不高，使用贵金属催化剂，成本大大增加，给工业化生产带来困难。乙苯在KMnO₄、O₃等氧化剂存在下同样可以氧化乙苯生成苯乙酮，但该类方法易产生大量废液。另外，还有一种清洁的绿色氧化方法，利用氧气或者双氧水为氧化剂，该反应体系产物为水，对环境没有危害，且乙苯转化率和苯乙酮的收率都提高不少。

迄今为止，尚未见以微通道连续流的方式进行乙苯液相催化氧化合成苯乙酮的研究，本发明提供一种连续流的方式氧化乙苯制备苯乙酮的工艺路线，该工艺路线优点在于精确控制了反应的温度，原料及氧化剂的摩尔比及反应的停留时间等等，在几十秒至几分钟时间内较高收率的得到氧化产物苯乙酮。

发明内容

本发明的目的是提供一种微通道连续流的反应方式进行乙苯氧化制备苯乙酮，与现有的工艺相比较，该工艺具有反应条件精确控制，减少有机废液的排放，连续的方式生产，且在极短的时间内乙苯转化率很高，苯乙酮选择性有很大提高。

本发明在连续流微通道反应器中由乙苯氧化制备苯乙酮的方法，按照下述步骤进行：

（1）原料的配制：在室温下，将催化剂，助催化剂及原料乙苯溶于溶剂中，在不断的搅拌下，将乙苯配制成均相溶液。

（2）反应过程中所采用的连续流微通道反应器，原料与氧化剂按照一定比例，经计量泵打入微通道反应器，两股物料在设定的温度下进行混和反应，在停留时间为200秒，产物经过冷却得到。

其中钴盐为催化剂，优选醋酸钴、硝酸钴、氯化钴；溴盐为助催化剂，优选KBr、NaBr；低沸点的常用溶剂，优选冰乙酸、丙酮；双氧水为氧化剂，

进料中溶剂与原料乙苯的体积比为1:1~10:1，优选3:1~8:1；

反应温度为20～140℃，优选40～130℃；

双氧水与原料乙苯的摩尔比为1:1~12:1，优选1.2:1~10:1；

双氧水的体积浓度范围为27%~85%，优选30%~85%；

催化剂与乙苯摩尔比为3%~15%，优选5%~14%；助催化剂摩尔比以Br/Co计为1.0:1~1.97:1，优选1.5:1~1.9:1。

其中所述的微通道反应器中的微通道可以为加强混合结构和直道结构。