[发明专利]一种生产异龙脑的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种生产异龙脑的方法。

背景技术

异龙脑又称异莰醇，外观为白色半透明的晶体，有着特殊的气味，是冰片的同分异构体，分子式为C₁₀H₁₈O，分子量154.25，熔点208-214℃。异龙脑是合成樟脑的中间体，在香料和医药等领域也有着广泛的应用。

目前工业上异龙脑合成方法主要有间接法和直接法两种工艺：

第一种是莰烯和醋酸酯化反应生成乙酸异龙脑酯，之后皂化生成异龙脑；第二种是在酸性催化剂作用下莰烯直接水合生成异龙脑。间接法工艺较成熟，但是过程复杂，原料消耗高；直接法虽简化了步骤，节省了原料，但转化率和选择性相对较低。因此选择合适的反应器、水合溶剂和催化剂是提高该反应效率的关键。

中国专利CN1408696A公开了一种以硫酸为催化剂一步水合制异龙脑的方法，采用搅拌釜反应器，该法简化了合成步骤，降低了原料使用量，但由于硫酸腐蚀性强，对设备的材质要求较高，且后续分离的难度较大，易对环境造成污染。

中国专利ZL90104209.9公开了一种以干型大孔强酸性阳离子交换树脂为催化剂合成异龙脑的方法，采用连续分离循环反应器，以二丙酮醇和丙酮为溶剂，在反应温度89℃下，反应50h后，莰烯的转化率95.2％，异龙脑产率73％，水合莰烯为16.9％；反应80h后，莰烯的转化率98.1％，异龙脑产率85.1％，水合莰烯为8.8％。该法虽然获得了较高的莰烯转化率和异龙脑收率，但反应时间过长，反应效率偏低。

中国专利ZL89109500也公开了一种以天然丝光沸石为催化剂合成异龙脑的方法，采用连续分离循环反应器，在温度为65℃下，反应50h、120h、200h后，莰烯的转化率分别为52％、75％、90％，异龙脑的的选择性为92.9％。该法虽然具有较高的莰烯转化率和异龙脑的选择性，但是反应时间长，能耗高，而且天然丝光沸石的结构、组成受产地影响较大，其性能的不稳定和波动会导致生产难以稳定。另外，采用连续分离循环反应器需要加入大量的溶剂，操作复杂，反应时间长，工业实际生产成本将会较高。

中国专利CN101973851A公开了一种以合成分子筛为催化剂合成异龙脑的方法，采用固定床反应器，在反应温度120-180℃下反应，莰烯的转化率80%-90%，异龙脑的选择性73.3%-86.4%，该方法未使用溶剂，环境上较为友好，降低了下游工段的分离难度，但是反应温度较高，选择性较低，工业上也会造成较高的生产成本。

此外，中国专利CN203112713U也公开了一种莰烯水合制异龙脑的反应装置，该装置相较于传统莰烯水合反应及分离装置，在固定床反应器与分离系统之间增加了膜分离装置，该装置可浓缩反应液，提高异龙脑的含量，减少了后续能耗，但是由于产品混合物中通常均含有少量细小的催化剂颗粒，它们极易对分离膜材料和组件造成堵塞，因此工业实际应用时会出现麻烦。

因此，有必要发明转化率、选择性更高，环境更友好、能耗和生产成本更低、工业上可靠性更强的异龙脑生产方法，以满足现代工业生产的需要。

发明内容

本发明的目的是解决上述背景方法中的不足，提出一种异龙脑新的工艺合成方法。本发明的方法是：在中低温、低压（或常压）下，以莰烯为原料，采用一定量的低粘度复合溶剂，并以复合固体酸为催化剂，直接催化水合得到异龙脑。该反应在专门设计的液流强化浸没式固定床反应器（参见专利申请CN201110422157.X）中进行，连续操作。

本发明所述的液流强化浸没式固定床反应器组成的强化径向流反应系统（以下简称IRR）如附图1所示。它主要由下列单元组成：反应器；催化剂床层M-1；液相强制循环回路V-1～3，E-1、L-1、L-2；产物分离系统S-1；离子交换系统T-1；喷射混合器J-1；以及系统管道等。

本发明的技术方案如下：

一种异龙脑生产方法，它是在液流强化浸没式固定床反应器中进行，它包括下列步骤：