[发明专利]一种低色号、低酸值的异佛尔酮制备方法

说明书

本发明公开了一种低色号、低酸值的异佛尔酮的合成方法。该方法包括，丙酮在碱性催化剂作用下在液相条件进行缩合反应；缩合产物在加压、升温的反应精馏塔中与水充分接触，水解有价值的物流；产物经相分离分为有机相和水相,有机相在水存在下经与CO₂体系充分接触处理；处理后的有机相经精馏操作获得低色号、低酸值的优质异佛尔酮产品。

技术领域

本发明涉及一种低色号、低酸值的异佛尔酮的合成方法。

背景技术

异佛尔酮，化学名:3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮，英文名称：Isophorone(简称IP)，分子式为C₉H₁₄O。异佛尔酮是丙酮深加工的重要产品之一，具有广泛的用途。其溶解能力强，分散性好，流平性好，是一种优良的高沸点绿色溶剂。由于其具有共轭不饱和酮的结构，可进一步发生反应得到醇、酸、胺、酯及异氰酸酯等重要产品，特别是下游衍生物异佛尔酮腈(IPN)、异佛尔酮二胺(IPDA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和氧代异佛尔酮(KIP)，在特种胺、聚氨酯和营养化学品领域具有重要意义。

工业上异佛尔酮主要是通过丙酮缩合法制备。根据反应物的接触状态，丙酮缩合制备异佛尔酮的方法可分为两种：一种是在碱性溶液中进行的加压液相缩合法；另一种是气态丙酮在固体催化剂表面上的气相催化缩合法。目前，液相法工艺是目前国际上主流的工业化方法。

液相法工艺的难点在于反应条件下，反应为一典型的连串反应，生成的副产物较多，且体系内存在双液相，从而造成异佛尔酮的选择性较低，也大大降低了丙酮的单程转化率。历史上研究者开发了很多方法试图解决这些问题。

早期工艺采用带强力搅拌的釜式反应器，通过强力的搅拌作用使反应物充分接触，未反应的丙酮在后续的精馏塔中分离并循环使用。如美国公开专利US344226中公开的方法，将5份质量的丙酮和4份质量的浓度为20％的NaOH水溶液,加入搅拌釜中,在150℃、160PSI下反应3小时,丙酮的转化率为17％,异佛尔酮的选择性为39％。英国公开专利GB583863中公开的方法中，采用25％的NaOH溶液作催化剂，由90％的丙酮水溶液在170℃下反应37min，丙酮转化率为13.6％，异佛尔酮选择性为51％。这种工艺一般需采用较高的催化剂浓度，副反应较多，单程收率低，且流程较长，能耗高。

BP公司在DE2520681、US2399976和US3981918中公开了一种反应精馏制备异佛尔酮的方法。将反应和精馏集成到一个加压反应精馏塔内，利用气相的扰动起到强力搅拌作用，丙酮与催化剂充分接触在反应段发生反应，生成的产物随即进入分离段回收未反应的丙酮，同时丙酮缩合生成的一些高沸物将分解成丙酮和异佛尔酮，最终塔釜得到异佛尔酮粗产品。US2399976中公开的技术，使用NaOH做催化剂，异佛尔酮的收率78％；用KOH作催化剂，异佛尔酮收率74％～83％。US3981918中丙酮转化率最高为10.4％时，异佛尔酮的选择性为82％。国际上英国BP公司，德国赢创公司，日本大赛璐公司都发展了基于反应精馏工艺的丙酮缩合制IP的工业装置。国内企业在CN201110325830和CN201110325843中公开了基于碱性催化剂、分段缩合的反应精馏工艺，通过优化工艺进一步提高了IP的收率。

加压反应精馏的技术一定程度上解决了丙酮缩合反应产物复杂、收率低等问题，代表了现有工业技术的先进水平。但现有丙酮在均相碱作用下液相缩合的产物中有很多有色物质，特别是深度缩合产物如，木糖酮(Xylitone)和异木糖酮(Isoxylitone)等，因为分子性质的原因与目标产品IP的分离非常困难，造成现有技术条件下IP产品的色号经常偏高，影响一些高端用途。

BP公司在DE2520681、US2399976公开了一种改进的催化精馏制备异佛尔酮的方法，包括在加压反应精馏塔的中部应用侧线采出技术，在中间组分富集的位置集中采出并在酸性环境中进行处置并精馏分离，可显著的消除一部分有色物质，降低产品色号。当然，带来的代价也是显而易见的，流程更加复杂，能耗增加，成本上升。