[发明专利]一种制备低水含量高浓度过氧乙酸的乙酸溶液的方法及连续化生产装置

说明书

本发明公开了一种制备低水含量高浓度过氧乙酸的乙酸溶液的方法及连续化生产装置，使用过量乙酸与过碳酰胺为原材料，在浓硫酸的催化下生成过氧乙酸及硫酸尿素水合物，然后通过减压短程蒸馏的方式将过氧乙酸的乙酸溶液与硫酸尿素水合物分离，得到低水含量的过氧乙酸的乙酸溶液。连续化生产装置包括搅拌反应釜(1)、混酸储罐(2)、短程蒸馏器(3)、过氧乙酸储罐(4)和副料储罐(5)，原料在搅拌反应釜(1)中反应后输入混酸储罐(2)；将混酸储罐(2)中料液放入短程蒸馏器(3)中，轻组分低含水量高浓度过氧乙酸溶液被分离并流入过氧乙酸储罐(4)，重组分副产物送入副料储罐(5)中。本方法制备的过氧乙酸含量高，水含量低。

技术领域

本发明涉及过氧乙酸的制备，特别是低水含量高浓度过氧乙酸的乙酸溶液的合成方法及装置。

背景技术

过氧乙酸是一种重要的工业氧化剂和医用高效杀菌剂，它被广泛应用于化工行业的材料合成、石油行业的柴油脱硫、轻纺行业的织物漂白以及医疗卫生领域的杀菌消毒。过氧乙酸的主要制备方法有两种：一种是通过使用乙酸在浓硫酸催化下与H₂O₂水溶液反应，经蒸馏后制得过氧乙酸的水溶液；该方法工艺流程简单，但是制备的过氧乙酸溶液中水含量往往高于45wt％。另一种方法是通过使用乙醛的乙酸乙酯或丙酮溶液在催化剂作用下与氧气或空气反应制备过氧乙酸的乙酸乙酯或丙酮溶液；该方法制备的过氧乙酸溶液不含水，但是其工艺流程复杂、设备投资巨大且制备过程爆炸危险性大，不便于规模化生产。

在化工合成中的某些特殊领域，如进行烯烃的环氧化反应和Baeyer-Villiger反应时，过氧乙酸是优良的氧化剂。但是高水含量(水含量高于45wt％)过氧乙酸溶液做氧化剂会导致反应目标产物在生成之后发生部分水解，从而降低目标产物的产率；同时，水解产生的副产物又会增加目标产物提纯及后处理的难度。若采用乙醛氧化法制过氧乙酸，不仅会大大增加工艺复杂性和设备投入，还会加剧生产危险性。因此，设计开发出生产工艺简单且安全的新方法，以便生产出低水含量的高浓度过氧乙酸溶液，具有重要的意义和实际应用价值。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种制备低水含量高浓度过氧乙酸溶液的方法。本方法制备的过氧乙酸含量高，水含量低。

本发明要解决的第二个技术问题是提供该生产方法的连续化生产装置。

为解决第一个技术问题，本发明的技术方案是使用过量乙酸与过碳酰胺为原材料，在浓硫酸的催化下生成过氧乙酸及硫酸尿素水合物，然后通过减压短程蒸馏的方式将过氧乙酸的乙酸溶液与硫酸尿素水合物分离，得到低水含量的过氧乙酸的乙酸溶液。其反应方程式如下：

本发明所述的方法，包括以下步骤：

(1)将过碳酰胺加入反应釜中，然后将浓硫酸与乙酸混合，控温在35-40℃，反应0.5h，混合液中固体逐渐消失变为澄清透明混酸液体。优选过碳酰胺、乙酸与浓硫酸的摩尔比为1∶3-4∶0.25-0.5；

(2)反应得到的澄清透明混酸液体在短程蒸馏器中蒸馏，轻组分过氧乙酸、乙酸和少量的水被蒸发后于内冷却层外壁冷凝后流入过氧乙酸储罐，重组分硫酸尿素水合物沿外加热层内壁流至副料储罐。短程蒸馏器较好的控制条件为：绝对压力1.33-6.33kPa，停留时间2-3min，内冷却层温度为5-15℃，外加热层温度为40-50℃。

通过以上方法得到过氧乙酸含量≥25wt％、水含量≤2wt％的过氧乙酸的乙酸溶液；副产的硫酸尿素水合物可以被用作解磷剂生产复合肥。

为解决第二个技术问题，本发明提供了一套连续化生产装置，该装置包括搅拌反应釜1、混酸储罐2、短程蒸馏器3、过氧乙酸储罐4和副料储罐5，原料在搅拌反应釜1中反应后输入混酸储罐2；将混酸储罐2中料液放入短程蒸馏器3中，轻组分低含水量高浓度过氧乙酸溶液被分离并流入过氧乙酸储罐4，重组分副产物送入副料储罐5中并被作为副产品输出。