[发明专利]一种连续生产异佛尔酮腈的方法

说明书

本发明提供一种连续生产异佛尔酮腈的方法，原料甲酰胺、碱性助催化剂与预热升温后的异佛尔酮、循环反应液按一定比例混合送入填充固体催化剂的反应器内，反应得到含有异佛尔酮腈的反应液，后经分离得到异佛尔酮腈产品。与传统氢氰酸为原料生产异佛尔酮腈相比，一方面原料更加易得，剧毒的氰作为反应中间体以较低浓度在反应体系中，安全性大大提高；另一方面节约了生产液体氢氰酸的能耗，降低了异佛尔酮腈的生产成本，异佛尔酮腈摩尔收率(以甲酰胺计)大于96％。

技术领域

本发明涉及一种连续生产异佛尔酮腈的方法，具体地说是一种以甲酰胺为原料连续化制备异佛尔酮腈的方法。

背景技术

3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮，俗称异佛尔酮腈(IPN)，是一种重要的工业中间体，经过氨化加氢可转化为异佛尔酮二胺(IPDA)。IPDA可用于环氧树脂涂料的固化剂，交联剂；在聚氨酯行业中还可用于制备异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，IPDI在聚氨酯生产中作为交联剂、耦合剂、羟基稳定剂及特殊单体使用。

异佛尔酮腈一般通过异佛尔酮(IP)与氢氰酸在碱性催化剂条件下加成反应而得，再经中和精馏或结晶得到异佛尔酮腈纯品，反应方程式如下所示：

目前制备异佛尔酮腈的方案中均以异佛尔酮和氢氰酸为主要原料，如公开专利US3270044A1、US4299775、US5091554A1、CN201010559261.9、US5235089等描述，同时，反应均采用间歇反应模式。以氢氰酸为原料，具有反应催化体系相对简单，同时间歇反应模式具有工艺适应性较强，设备简单，原料转化率和产物得率均较高的优点。但同时由于使用剧毒的液体氢氰酸，且该物质难以运输，一方面增加了生产过程中的危险性，人员更易接触到高浓度氢氰酸，另一方面，异佛尔酮腈的生产也受限于氢氰酸的供给。同时，间歇反应模式也存在着所需配套设备多、所需溶剂量大、能量消耗大、占用空间大、频繁开停车人员操作复杂、人员更易接触有毒物质，不利于安全生产、产能有限不适宜大规模生产等缺点。

工业上生产氢氰酸的方法，主要有安氏法(Andrussow Process)、BMA法(德国Degussa公司法)、丙烯腈副产法和甲酰胺法。安氏法是由甲烷、氨、氧气用接近化学反应量(1：1：1.5)的配比，通过含有10％的铂钢催化剂催化，在反应温度1000-1100℃反应得到，是目前世界上广泛采用的生产路线；BMA法与安氏法相比，不引入大量氧，反应需要的热量不像安氏法那样用燃烧补给，而是采用外部加热的办法。这两种方法都不可避免的会产生大量的硫酸铵副产物，设备投资与原料要求均较高。丙烯腈副产法生产氢氰酸，是在丙烯或丙烷在进行氨氧化反应制备丙烯腈过程中形成约10％(以丙烯或丙烷计)的氢氰酸作为副产物。以上方法在生产氢氰酸的同时均会有大量的其他产物。

甲酰胺法制氢氰酸是用一氧化碳和氨间接合成，中间经过甲酰胺合成，甲酰胺一般以气相形式，在300-600℃范围进行脱水反应。原料利用率高，副产物较少。专利EP-A0209039中公开氧化铝或氧化铝-二氧化硅的成型体上或者高温耐腐蚀的铬-镍不锈钢成型体上热解甲酰胺的方法，其引入空气以抑制气相甲酰胺脱水过程中发生的副反应；专利CN1735560A中公开使用包含铁和铬以及镍的钢制成的内反应器表面的反应器中对气态甲酰胺进行催化脱水制备氢氰酸的方法；专利CN102015532A中公开一种气态甲酰胺催化脱水制备氢氰酸的反应器，反应温度在350-650℃；专利CN105164051A中公开气态甲酰胺脱水的反应温度在350-700℃，脱水催化剂是高度烧结的由氧化铝和任选地氧化硅制成的成型体和铬-镍不锈钢成型体，或在多孔载体材料上由钢或氧化铁组成的填料，或由钢组成的有序填料和/或主反应器表面是由钢制成。同时，以上方法均优选在减压条件下进行脱水反应制氢氰酸，绝压为70-500mmbar之间。

甲酰胺为原料制备氢氰酸的方法中，反应温度较高，负压条件下进行，运行能耗大，工艺条件苛刻，对设备要求也较高；同时若用于制备异佛尔酮腈仍需将其低温液化，增加能耗，间接增加了异佛尔酮腈的成本。