[发明专利]一种分子筛膜反应器制备丙酮缩甘油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是精细化工产品的合成制备技术领域，具体的说是一种分子筛膜反应器制备丙酮缩甘油的方法。

背景技术

丙酮缩甘油，又称1,2-异丙叉甘油(英文名为solketal)，是一种重要的有机溶剂、增塑剂以及重要的有机合成中间体。2010年巴西的研究人员首次用丙酮缩甘油代替甲基叔丁基醚(MTBE)作为汽油燃料的添加剂，与普通汽油相调和，汽油的辛烷值提高2.5个单位同时减少胶质物质的生成，同时不会使汽油的蒸馏曲线产生明显变化，为甘油的高附加值加工提供了一条新的途径。丙酮缩甘油的合成大体分为直接法和间接法两种。在酸性条件下丙酮与甘油直接发生的缩合称为直接法；在某种条件下，一种中间物与甲醇或丙酮的反应称为间接法，通常采用的是直接法，其反应式如下:

此反应为平衡反应，当反应中水的量达到一定比例式，反应达到平衡，无法继续进行下去。

分子筛膜是一类具有规则微孔道结构的无机膜材料，主要成分为硅铝酸盐，具有高的渗透通量、高的水选择性和稳定性，成为新一代有机溶剂透水膜材料。分子筛膜脱水技术在组分蒸汽分压差的推动下，利用组分在膜孔道的溶解(吸附)-扩散速率的不同和分子大小差别。实现组分间的分离，不受分离体系汽液平衡的限制、单级分离效率高，特别适合恒沸、近沸混合物的分离。具有高效节能与传统的精馏、吸附技术相比可节能30-50％以上；回收率高收率不低于98％，渗透液回收利用可达到99％以上；环境友好不需要引入第三种组分，同时渗透液可以回收处理并循环使用；操作简单通过PLC进行生产过程控制，采用HMI进行实时监控，自动化程度高；占地空间小，安装维护方便装备高度低，模块化设计，安装维护简单，无土建要求；膜性能优与有机膜相比，通量大、分离系数高、耐有机溶剂、不溶胀、膜寿命长。

我们结合分子筛膜的优点和此反应的特点，将分子筛膜反应器应用到此反应中，提高了反应的单程转化率，甘油的单程转化率达80％以上，经过精馏得到含量99％的合格产品。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种分子筛膜反应器制备丙酮缩甘油的方法，以负载型固体酸，杂多酸或酸性离子交换树脂为催化剂；该方法具有催化剂容易回收，重复利用寿命长，单程转化率高，不需要添加带水剂和干燥剂，收率高，生产中基本上不产生废水等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种分子筛膜反应器制备丙酮缩甘油的方法是：以丙酮和甘油为原料，在催化剂作用下利用膜反应器制备丙酮缩甘油，物料通过催化层反应，反应过程中产生的水通过分子筛膜渗透出，使反应向正向进行。

进一步，所述膜反应器为列管式透水型3A分子筛膜，膜厚度为0.1-0.5cm，长度为宽度的10-50倍。

进一步，所述催化剂选自杂多酸催化剂，固体酸催化剂或离子交换树脂催化剂，催化剂的孔隙率为40％-50％。

进一步，所述丙酮和甘油的配比为0.6:1-10:1，反应温度为：35-120℃，反应压力为-0.5-1.5MPa，质量空速为：0.5-3.0。

采用上述结构后，本发明的有益效果为：本发明以负载型固体酸，杂多酸或酸性离子交换树脂为催化剂；本发明具有催化剂容易回收，重复利用寿命长，单程转化率高，不需要添加带水剂和干燥剂，收率高，生产中基本上不产生废水等优点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

反应器为列管式3A分子筛膜反应器，膜厚1cm，内径为30mm，管长1000mm，管内装填酸性树脂催化剂100g，200g的甘油和500g丙酮加热后以100g/h速度进入温度为54℃的分子筛膜反应器，控制内外压差为0.5MPa，反应段结束后直接进行精馏，甘油的单程转化率为90.5％，合成丙酮缩甘油的选择性为93.5％。

实施例2

反应器为列管式3A分子筛膜反应器，膜厚1cm，内径为30mm，管长1000mm，管内装填酸性树脂催化剂100g，200g的甘油和800g丙酮加热后以100g/h速度进入温度为54℃的分子筛膜反应器，控制内外压差为0.5MPa，反应段结束后直接进行精馏，甘油的单程转化率为86.2％，合成丙酮缩甘油的选择性为94.4％。

实施例3