采用回路反應器制備壬醛的方法以及壬醛制備用文丘里噴射器技術

本發明專利技術公開了一種采用回路反應器制備壬醛的方法。該方法通過辛烯氫甲酰化反應制備正壬醛；正壬醛的制備方法以1?辛烯、氫氣、一氧化碳為原料，以三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠為催化劑，進行辛烯氫甲酰化反應。通過回路反應器增加水/油/氣三相的反應界面，增加反應原料1?辛烯、合成氣(氫氣和一氧化碳)和催化劑水溶液間的傳質速率，從而提高氫甲酰化反應的轉化率，并通過對回路反應器的核心部件文丘里噴射器的設計參數與相關工藝參數進行優化，進一步提高辛烯的轉化率，提高產物中正壬醛選擇性。

Preparation of nonaldehyde by loop reactor and preparation of venturi injector by nonaldehyde

【技術實現步驟摘要】
采用回路反應器制備壬醛的方法以及壬醛制備用文丘里噴射器
本專利技術屬于化學品生產
，具體涉及一種采用新型反應器設備——回路反應器進行氫甲酰化反應制備壬醛的方法。
技術介紹
壬醛廣泛應用于香精配方，常作為醛香基的頭香，用于調制玫瑰、橙花、鈴蘭、牡丹、鳶尾、葵花香葉、甜橙、檸檬、茉莉、晚香玉、防風根等香型，工業上主要通過壬醇脫氫的方法制備壬醛。該工藝存在生產成本高、工藝復雜、產品收率低、環境污染嚴重等問題。烯烴分子與合成氣(CO+H2)在一定的溫度、壓力和催化作用下，可以經氫甲酰化反應得到多一個碳的醛。銠基絡合物均相催化劑可以在85℃～90℃、1.8MPa的條件下進行丙烯氫甲酰化反應，該工藝被稱為“LPO低壓銠法”。低壓銠法工藝中，反應產物與催化劑互溶，需經蒸餾操作分離出產物。蒸餾階段溫度過高會導致銠絡合物催化劑分解失活，并且存在一定量的催化劑流失。于是人們提出了液/液兩相(RCH/RP)工藝，即采用水溶性催化劑進行水油兩相反應，反應結束后靜置，含有催化劑的水相和含有生產物的有機相會自動分層，含有催化劑的水相可以循環使用，降低生產成本，并成功應用于正丁醛的工業生產。水溶性銠絡合催化體系中，氫甲酰化反應發生在兩相間的界面，故烯烴和催化劑水溶液間的傳質速度成為催化反應速度控制因素。盡管水/油兩相催化體系以丙烯為代表的低碳烯烴氫甲酰化得到了較大的成就，但當推廣到高碳烯烴氫甲酰化反應時，由于高碳烯烴在水溶性極低，致使水相中反應傳質速率慢、限制了反應的進行，工業應用前景較差。目前主要通過“氟兩相”、“有機液/液兩相”、“溫控相分離”或離子液體的等方法，基于“高溫混溶、低溫分相”的特性，達到“均相反應，兩相分離”的效果，提高高碳烯烴的氫甲酰化轉化效果。這些改進方法大都在反應體系中額外加入特定結構分子的有機溶劑或使用特定配體的銠催化劑。對于面向實用的工業化生產，應盡可能減少或不使用高成本溶劑，循環套用催化劑以降低生產成本，并充分考慮其工藝方法的放大效應，所以以上改進方法工業應用前景較差，仍停留在研究階段。且由于“氟兩相”、“有機液/液兩相”、“溫控相分離”或離子液體等方法，最終是為了實現“均相反應”，會使得在反應過程中的催化劑銠從催化劑溶液中轉移，從而在“兩相分離”時又出現一定程度的催化劑流失。
技術實現思路
本專利技術提供一種正壬醛的新型制備工藝，通過回路反應器增加水/油/氣三相的反應界面，增加反應原料1-辛烯、合成氣(氫氣和一氧化碳)和催化劑水溶液間的傳質速率，從而提高氫甲酰化反應的轉化率，并通過對回路反應器的核心部件文丘里噴射器的設計參數與相關工藝參數進行優化，進一步提高辛烯的轉化率，提高產物中正壬醛選擇性。為了達到上述目的，本專利技術提供了一種采用回路反應器制備壬醛的方法，該方法通過辛烯氫甲酰化反應制備正壬醛；正壬醛的制備方法以1-辛烯、氫氣、一氧化碳為原料，以三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠為催化劑，進行辛烯氫甲酰化反應；并在反應過程中控制文丘里噴射器噴嘴處的液體線速度為70m/s～120m/s；并在氫甲酰化反應的起始階段，將三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠溶于水中形成的催化劑水相溶液、以及有機相1-辛烯一起加入所述回路反應器的反應釜內；所述催化劑水相溶液與1-辛烯的體積比為(0.5～3)：1，三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠的摩爾比為(20～80)：1，1-辛烯與催化劑水相溶液中銠元素的摩爾比為(1000～3000)：1。以上方法采用的回路反應器中文丘里噴射器進口段開口內徑：噴嘴內徑：氣室收口內徑：混合段長度：擴散段長度的比例為38：(1.5～4.5)：(2～7)：(20～70)：(500～1500)，擴散段的開口角度為10°～40°。優選的，催化劑水相溶液的體積大于1-辛烯的體積，小于3倍1-辛烯的體積。最佳的，催化劑水相溶液與1-辛烯的體積比為1.3：1，三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠的摩爾比為50：1，1-辛烯與催化劑水相溶液中銠元素的摩爾比為2000：1。優選的，文丘里噴射器進口段開口內徑：噴嘴內徑：氣室收口內徑：混合段長度：擴散段長度的比例為38：2.5：3.8：40：1000，擴散段的開口角度為21°；控制反應過程中文丘里噴射器噴嘴處的液體線速度為85m/s。同時在辛烯氫甲酰化反應過程中，控制反應體系壓力為1.5MPa～2.5MPa，控制反應溫度為80℃～130℃。優選的，控制反應體系壓力為2.0MPa，控制反應溫度為110℃±1℃。并控制辛烯氫甲酰化反應起始狀態時，回路反應器的反應釜內液位在整個反應釜高度的75％±2％。進一步的，文丘里噴射器底端伸入反應釜內部下端，其最底端伸入位置位于整個反應釜高度的10％±3％。本專利技術還提供了采用上述方法進行壬醛制備用文丘里噴射器，該文丘里噴射器包括依次相通的進口段、噴嘴、混合段和擴散段；進口段和噴嘴為漸縮管式；所述進口段和噴嘴的外周設有漸縮式環狀氣室，氣室與混合段連通；擴散段為漸擴管式；氣室的側面設有氣體循環管，并與反應釜的頂部相連；所述文丘里噴射器進口段開口內徑：噴嘴內徑：氣室收口內徑：混合段長度：擴散段長度的比例為38：2.5：3.8：40：1000，擴散段的開口角度為21°。同時相比現有技術，本專利技術具有以下優點：1.采用回路反應器作為關鍵工藝設備進行辛烯氫甲酰化反應制備壬醛，利用文丘里噴射器產生的微米級氣泡散布到液相，能有效引起局部很高的氣液傳質速率，同時通過文丘里噴射器噴嘴處的高速噴射，增加了催化劑水相和反應物油相之間的界面接觸，進一步提高了催化反應的速率。同時本專利技術研究發現，反應釜內催化劑水相與原料辛烯的有機相的體積比由于對水/油兩相的混合界面的影響，從而影響烯烴和催化劑水溶液間的傳質速率，是影響氫甲酰化反應的關鍵因素。在此基礎上，本專利技術給出了水相催化劑溶液和有機相辛烯的優選體積比，當水相體積大于有機相體積時，能夠明顯增加催化反應速率，但當達到最佳體積比1.3后，隨著水相體積的增加，催化反應速度被抑制。而影響辛烯氫甲酰化反應的另一個關鍵因素，是作為反應設備的回路反應器，尤其是組成的關鍵部件文丘里噴射器，其結構設計對噴嘴處的液體線速度及產生的微米級氣泡的控制具有關鍵性的作用，進而影響多相反應的速度。通過優化文丘里噴射器的結構設計，促進氣液傳質過程，提高辛烯轉化率及產物中正壬醛和異壬醛摩爾比(正異比)。2.本專利技術仍舊以水/油兩相催化體系為基礎，不使用氟有機溶劑或表面活性劑、離子液體等特定分子結構的有機溶劑，節約生產成本。3.本專利技術使用氯化銠和已商業化TPPTS作為催化劑，催化劑成本較低，且由于整體的工藝過程中液體反應系統始終以水/油兩相存在，并不引入“均相反應”，降低了目前使用的改進方法中貴金屬銠含量流失率，進一步的降低催化劑成本。附圖說明圖1為本專利技術1-辛烯氫甲酰化反應制備正壬醛用回路反應器的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例1中文丘里噴射器的結構示意圖。圖中，1-反應釜，2-文丘里噴射器，3-熱交換器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種采用回路反應器制備壬醛的方法，該方法通過辛烯氫甲酰化反應制備正壬醛；其特征在于：所述正壬醛的制備方法以1-辛烯、氫氣、一氧化碳為原料，以三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠為催化劑，進行辛烯氫甲酰化反應；并在反應過程中控制文丘里噴射器噴嘴處的液體線速度為70m/s～120m/s；并在氫甲酰化反應的起始階段，將三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠溶于水中形成的催化劑水相溶液、以及有機相1-辛烯一起加入所述回路反應器的反應釜內；所述催化劑水相溶液與1-辛烯的體積比為(0.5～3)：1，三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠的摩爾比為(20～80)：1，1-辛烯與催化劑水相溶液中銠元素的摩爾比為(1000～3000)：1。/n

【技術特征摘要】
1.一種采用回路反應器制備壬醛的方法，該方法通過辛烯氫甲酰化反應制備正壬醛；其特征在于：所述正壬醛的制備方法以1-辛烯、氫氣、一氧化碳為原料，以三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠為催化劑，進行辛烯氫甲酰化反應；并在反應過程中控制文丘里噴射器噴嘴處的液體線速度為70m/s～120m/s；并在氫甲酰化反應的起始階段，將三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠溶于水中形成的催化劑水相溶液、以及有機相1-辛烯一起加入所述回路反應器的反應釜內；所述催化劑水相溶液與1-辛烯的體積比為(0.5～3)：1，三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠的摩爾比為(20～80)：1，1-辛烯與催化劑水相溶液中銠元素的摩爾比為(1000～3000)：1。


2.根據權利要求1所述制備壬醛的方法，其特征在于：該制備方法采用的回路反應器中文丘里噴射器進口段開口內徑：噴嘴內徑：氣室收口內徑：混合段長度：擴散段長度的比例為38：(1.5～4.5)：(2～7)：(20～70)：(500～1500)，擴散段的開口角度為10°～40°。


3.根據權利要求2所述制備壬醛的方法，其特征在于：所述催化劑水相溶液的體積大于1-辛烯的體積，小于3倍1-辛烯的體積。


4.根據權利要求3所述制備壬醛的方法，其特征在于：所述催化劑水相溶液與1-辛烯的體積比為1.3：1，三苯基膦三間磺酸鈉鹽和氯化銠的摩爾比為50：1，1-辛烯與催化劑水相溶液中銠元素的摩爾比為2000：1。


5.根據權利要求4所述制備壬醛的方法，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梅華，蔣流強，汪國輝，
申請(專利權)人：江蘇諾盟化工有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32