[发明专利]一种氢甲酰化反应制备醛的连续反应装置和方法

说明书

本申请公开了一种氢甲酰化反应制备醛的连续反应装置，所述反应装置包括反应单元、分离单元、循环单元；所述循环单元位于所述反应单元与分离单元之间；所述反应单元与所述分离单元连接；催化剂通过循环单元在所述反应单元和所述分离单元之间循环。本申请还公开了采用该反应装置制备醛的方法，催化剂可以不经过外部设备分离就可以不间断的连续循环使用，能够实现连续生产醛，并且能够快速移出反应热，有利于氢甲酰化反应的进行，原料转化率高，目标产物收率高，产品正异比高。

技术领域

本申请涉及一种氢甲酰化反应制备醛的连续反应装置及采用该装置制备醛的方法，属于化学化工及化学合成领域。

背景技术

氢甲酰化反应是烯烃与合成气(CO和H₂)在过渡金属络合催化剂作用下生成比原烯烃多一分子的醛或醇的反应过程。由此生产的醛、醇，及其衍生物被大量用作增塑剂、织物添加剂、表面活性剂、溶剂和香料等。这类反应最早是由O.罗兰(O.Roelen)于1938年在德国鲁尔化学公司从事费托合成中发现的，由合成气和乙烯得到丙醛和乙二酮，并很快应用于丙烯制丁辛醇的工艺。然而均相络合催化工艺因产品分离、催化剂分离过程复杂一直受到限制，近年来水-有机两相催化体系和负载型催化体系的研究有所进展。

目前工业生产氢甲酰化过程反的方法有十几种，且大多数以醛、醇为主要产品。具有代表性的有德国鲁尔化学公司，巴斯夫公司，三菱化成公司，壳牌公司，UCC，RCH/RP等。德国鲁尔化学公司的丙烯为原料生产2-基乙己醇副产丁辛醇工艺，使用钴基催化剂，反应条件为温度100～160度，20～30MPa。为保持催化剂活性和较高的转化率，该工艺必须采用很高的合成气压力和较高的温度，且所得产品的正异比较低，副反应多，整体工艺能耗高，催化剂回收和再生过程复杂。巴斯夫公司的工艺过程与德国鲁尔的相似，采用了更高的反应温度以提高甲酰化反应的速度，但副反应随之增加更多。三菱化成公司对工艺过程做了改进，采用自动控制且较低的温度(100～150度)使得反应釜内温度均匀，以丙烯生产丁醛为例，选择性可以达到85～88％，正异比4:1；不足之处是反应压力依然很高(15～30MPa)，催化剂分离效果复杂。壳牌公司的使用的是三烷基膦和羰基钴配位的催化剂，稳定性高，操作压力低(2.0～5.0MPa)，加氢活性高，产品中正构醇含量高；但改性的钴膦催化剂的氢甲酰化反应活性比传统羰基钴要低的多，只有羰基钴的1/5到1/6，同时烷烃副产物大大增加，可达10～15％。UCC工艺由美国联合碳化公司和英国戴维电气公司及庄信万丰公司共同开发，采用大量过剩三苯基膦作为配体，三苯膦羰基氢化铑为催化剂的体系，可使反应在较温和的条件下进行，操作压力大大降低，缺点是铑价格昂贵，且催化剂中毒失活，这种工艺仅限于低碳烯烃作为原料，乙烯、丙烯生产丙醛、丁醛的装置。RCH/RP工艺的核心优势为采用了一种特殊的反应釜，当反应产物离开反应釜时，已完成了催化剂的分离过程，催化剂始终留在反应釜内，但缺点为反应温度和反应压力较高，有大量水循环，能耗大。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种氢甲酰化反应制备醛的连续反应装置，该反应装置中催化剂可以不经过外部设备分离就可以不间断的连续循环使用，能够实现连续生产醛，并且能够快速移出反应热，有利于氢甲酰化反应的进行。

所述反应装置包括反应单元、分离单元、循环单元；

所述循环单元位于所述反应单元与分离单元之间；

所述反应单元与所述分离单元连接；

催化剂通过所述循环单元在所述反应单元和所述分离单元之间循环。

可选地，所述反应单元包括出料口；

所述出料口与所述分离单元的进料口I连接。

可选地，所述出料口位于所述反应单元的上部。

可选地，所述分离单元包括催化剂出口；

所述催化剂出口与所述循环单元连接。