[发明专利]一种低温液相反应固定床连续合成三丙酮胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种受阻胺光稳定剂中间体和制药中间体三丙酮胺的合成方法，具体涉及一种低温液相反应固定床连续合成三丙酮胺的方法。

背景技术

三丙酮胺化学名为2,2,6,6-四甲基哌啶酮，是一种重要的受阻胺光稳定剂中间体和医药中间体，尤其在受阻胺光稳定剂领域，三丙酮胺是受阻胺光稳定剂哌啶衍生物的唯一母核，是合成四甲基哌啶醇、四甲基哌啶胺、阻聚剂702的重要原料。对三丙酮胺的研究始于20世纪50年代，在70，80年代达到顶峰，合成方法主要有两步法和一步法。

两步法先以丙酮和氨为原料合成二丙酮醇、丙酮宁、佛尔酮等中间体，然后再以中间体、丙酮、氨为原料合成三丙酮胺。

专利US3943139中介绍了以佛尔酮和液氨为原料，在加热加压条件下合成三丙酮胺。专利US3960875介绍了以丙酮宁与过量的丙酮或是丙酮和二丙酮醇的混合物为原料合成三丙酮胺。

以上反应原料佛尔酮、二丙酮醇、丙酮宁合成与分离困难，步骤长，生产成本较高，未见有工业化报道，目前，国内外主要采用一步法进行生产。

一步法采用丙酮和氨为原料，在酸催化剂作用下合成三丙酮胺，按反应器形式不同分为釜式反应和固定床反应。

黄光斗等人报道了以氯化铵、盐酸羟胺、羟胺氢溴酸盐、氯化钙、间苯二磺酸以及自制酸性环状磷氢化合物为催化剂，丙酮和氨为原料，在反应釜中一步法合成三丙酮胺的情况，其收率均低于现行工业生产三丙酮胺中硝酸铵为催化剂，丙酮和氨为原料的工艺，同样存在催化剂难以分离，分离过程产生有机含盐碱废水，生产间歇进行，不能连续化生产的问题。

CN102516158A公开了一种以丙酮和氨气为原料，用固定床连续生产三丙酮胺的方法，该方法虽然解决了有机含盐碱废水产生和不能连续生产的弊端，但该方法需要在120-240℃下进行，反应温度高，能耗高，对设备要求高。另外，该方法需要配以水、苯、环己烷、二氧六环等作溶剂，在反应中加入水会降低反应收率，加入有机溶剂均会污染最终产品并增加废水处理的难度。

CN103224465A报道了一种以丙酮和氨气为原料，用固定床连续生产三丙酮胺的方法，该方法解决了含盐碱废水、不能连续化生产的弊端，反应温度适宜，反应过程无需额外加入溶剂。但该方法丙酮和氨分开单独控制流量，合成三丙酮胺的反应收率对丙酮和氨的配比非常敏感，在连续化工业生产中丙酮和氨气的计量均会受计量设备、工作环境的影响，尤其是对气体流量的计量在我国现行工业水平上很难做到连续精确计量，不精确的氨气计量势必造成化学反应配比发生偏离，最终造成反应收率波动。另外，三丙酮胺粗品中含有反应水，后继分离水的过程势必要使用精馏分水或浓碱分水，前者效率低，大量耗能，后者消耗碱，形成高碱难处理废水。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种催化剂易分离、不产生高盐碱有机废水、连续生产、原料配比精确、分水效率高且能耗低无污染的低温液相反应固定床连续合成三丙酮胺的方法。

本发明目的采用下述方案来实现：

一种低温液相反应固定床连续合成三丙酮胺的方法，包括以下步骤：

（1）向固定床填充非均相催化剂；

（2）向配料釜加入丙酮，加热配料釜丙酮温度至10-50℃；

（3）向配料釜通氨，控制物料温度10-50℃；

（4）由配料釜向固定床进料；

（5）加热进料预热器，使进固定床的物料温度为45-65℃，控制固定床床层温度60-70℃；

（6）三丙酮胺粗品在固定床顶部经膜管分水器分水，经精馏塔精馏得到高纯三丙酮胺产品。

上述方案中，所述步骤（1）中的非均相催化剂为不溶于水和丙酮的多孔路易斯酸催化剂，其包括离子交换树脂、分子筛型催化剂、金属氧化物及其掺杂改性体、金属氢氧化物及其掺杂改性体、固体有机磺酸、固体有机羧酸、负载金属卤化物、负载有机铵盐或固体超强酸中的一种或两种以上的复合物。

上述方案中，所述步骤（1）中的固定床为管壳式列管结构，管程填充催化剂走原料液，壳程走冷热媒。

上述方案中，所述固定床为一级反应器。

上述方案中，所述固定床为多级反应器串联，相邻反应器间采用增压装置给物料加压。

上述方案中，所述步骤（2）和（3）中的配料釜为搅拌釜，其包括外夹套、内盘管及插底管。外夹套和内盘管用于控温，插底管用于通氨。

上述方案中，所述步骤（3）中通入配料釜的氨量同丙酮的摩尔比为1:4到1:10。

上述方案中，所述步骤（3）中通入配料釜的氨以气相、液相或气液混合的形态进入配料釜。