[发明专利]一种基于膜分布的无溶剂绿色氨肟化工艺

说明书

技术领域

本发明属于化工工艺过程的领域，涉及一种生产肟的工艺，尤其涉及一种基于膜分布的无溶剂绿色氨肟化工艺。

背景技术

肟，如环己酮肟、丁酮肟、丙酮肟，是一种重要的化学合成中间体，它是合成有机硅交联剂的重要原料，也可用作锅炉除氧剂及油漆、涂料的防结皮剂等，在工业应用中占有极其重要的地位。

肟的传统生产方法主要是羟胺法，此工艺过程流程长、过程复杂，而且需要使用强酸，对设备的耐腐蚀性能要求苛刻，易造成诸多环境问题，正逐渐被淘汰。钛硅分子筛(TS-1)的开发成功开创了以沸石催化剂为基础的环境友好化学过程。在过氧化氢的存在下，TS-1催化酮氨肟化法可以一步合成肟产品，此法由于条件温和、反应效率高等，已受到广泛关注。但是在氨肟化法中需要加入大量的溶剂如叔丁醇，在后续的工艺中需要对溶剂回收利用，增加了工业能耗，同时溶剂的使用增加了环境污染。因此，无溶剂氨肟化工艺的开发具有重要意义与应用价值。氨肟化反应属于多相催化反应，如果不加溶剂，其传质效果将受到很大的影响，因此，要想实现无溶剂氨肟化反应，其核心是实现反应液-反应液、反应液-催化剂之间的有效传递。

关于无溶剂生产肟的方法，国内已开展了一些研究：发明专利CN 103288678A与发明专利CN 103288679A分别采用水作为溶剂进行环己酮氨肟化反应，但是环己酮的转化率只有40.0％左右；发明专利CN 103288677A采用Ti-MWW分子筛和纳米碳纤维复合催化剂、水为溶剂进行环己酮氨肟化反应，此发明需要制备价格昂贵的复合催化剂，且大量水的加入同样增加了后续肟-水分离的能耗；发明专利CN 101318912A在不加有机溶剂的条件下进行丁酮氨肟化反应，丁酮肟的收率只有70.3％。

发明内容

本发明的目的时为了改进现有技术的不足而提供了一种基于膜分布的无溶剂绿色氨肟化工艺，其目的在于降低物料消耗，减少生产能耗与环境污染，实现生产工艺的高效与绿色化。

本发明的技术方案如下：一种基于膜分布的无溶剂绿色氨肟化工艺，其具体步骤如下：

将TS-1催化剂、酮预先加入到反应器内，设定搅拌速率与反应温度，待达到设定温度后，将氨与过氧化氢加入到反应液中进行反应，其中，过氧化氢的进料方式为以膜作分布器进料，氨的进料方式为连续或者半连续的进料方式。

优选所述的酮为环己酮、丁酮或丙酮。所述的氨为氨水或氨气；所述的过氧化氢的质量浓度为25％～99％。

上述物料配比为TS-1催化剂的质量与酮的摩尔量之比为9.0～20.0g/mol；酮：氨：过氧化氢的摩尔比为1.0:(1.3～2.2):(1.1～1.6)。

优选上述设定的搅拌速率优选为600rpm～1000rpm；上述设定反应温度优选为60℃～85℃。

优选上述膜为氧化锆、氧化钛、氧化铝或碳化硅陶瓷膜；膜孔径为50nm～2000nm。优选膜的通量为0.12m³·m^-2·h^-1～0.20m³·m^-2·h^-1。

有益效果：

本发明实现了在无溶剂的条件下，在TS-1的参与下，酮与过氧化氢、氨反应生成肟。此反应过程条件温和，效率高，操作简单；同时，降低了物料用量与生产能耗，对环境友好。在不加溶剂的操作条件下进行酮氨肟化反应，酮的转化率与肟的选择性分别可以达到98.0％以上，水几乎是唯一的副产物。

附图说明

图1为本发明的反应装置示意图；其中a-过氧化氢溶液，b-氨，c-温度计，d-反应釜，e-磁力加热搅拌器，f-冷凝管，g-膜分布器，h-转子；

图2为本发明膜分布器的原理示意图；其中g-膜分布器，a-过氧化氢溶液，i-过氧化氢微滴，j-膜层，k-支撑层。

具体实施方式