【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于環(huán)境保護和精細化工，具體涉及一種煙氣nox資源化與環(huán)戊有機物氧化耦合制取戊二酸的方法。
技術(shù)介紹
1、目前，人們?nèi)粘５纳詈蜕a(chǎn)活動仍需燃燒大量的化石燃料，同時產(chǎn)生大量的含污煙氣，直接排放到大氣中，會對地球生態(tài)環(huán)境帶來嚴重污染，對人類健康產(chǎn)生極大的負面影響。其中的氮氧化物(nox)是導致酸雨、光化學煙霧的主要因素之一，會引發(fā)一系列威脅身體健康的問題，例如：刺激眼睛和喉嚨、引起頭痛和呼吸道感染。甚至可以刺激細胞發(fā)生畸變，加速衰老。此外，nox氣體還會間接破壞平流層臭氧層，導致嚴重的全球氣候變暖問題。
2、現(xiàn)有的工業(yè)脫硝(nox)技術(shù)，主要分為兩種，一種為選擇性催化還原(scr)或活性炭吸附還原，具有經(jīng)濟效益低和處理成本高的問題，會增加工廠運營成本；另一種為氧化-吸收法，其主要生產(chǎn)硝酸鹽/亞硝酸鹽及相關(guān)副產(chǎn)品，產(chǎn)品附加值有限。煙氣nox資源化的經(jīng)濟效益還有待提高。
3、戊二酸又名膠酸，結(jié)構(gòu)式為hooc(ch2)3cooh，外觀為單斜柱狀結(jié)晶或針狀結(jié)晶，由于其結(jié)構(gòu)中的雙羧基結(jié)構(gòu)，可以發(fā)生酯化、酰胺化等反應(yīng)，是重要的有機化工原料和中間體。戊二酸及其衍生物一直被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)、生活、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥等各個領(lǐng)域。在塑料工業(yè)中，戊二酸與一些二元醇/二胺等通過縮聚生產(chǎn)聚酯、聚酰胺等。近年來，戊二酸及其烷基酯類也用作聚氯乙稀、聚氨酯的增塑劑的組成成份。還可以用于對pet(聚酯)纖維進行化學改性，進而提高滌綸類紡織品的上染率。在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，利用其具有的廣譜殺菌能力，不僅可以殺滅動物體表的寄生菌，也可消滅部分植
4、目前，戊二酸的獲取方法主要包括回收法和化學合成法(李國輝等，食品與發(fā)酵工業(yè)，vol.47(20)，2021，297-302、李甜，中國石油大學(北京)研究生學位論文2018)。工業(yè)生產(chǎn)多采用回收法，主要是從生產(chǎn)己二酸工藝或石蠟氧化工藝副產(chǎn)物中分離回收戊二酸，產(chǎn)量和純度沒有保障，存在分離回收工藝流程長、產(chǎn)品收率低、能耗大、設(shè)備成本高等缺點，多以混合酸出售?；瘜W合成法按起始原料不同，主要包括γ-丁內(nèi)酯法、1,3-丙二醇法、二氫呋喃法、戊二腈法、環(huán)己酮法、環(huán)戊醇/環(huán)戊酮/環(huán)戊烯法、二氫吡喃法、丙二酸酯法、乙酰乙酸乙酯+丙烯酸甲酯法、戊二酸二甲酯法、丙二酸酯+丙烯酸酯法等。但是，這些方法使用濃硝酸等強氧化劑，以及氰化物、釩化合物等劇毒物質(zhì)作為催化劑(隋雪，江南大學碩士研究生學位論文2020、中國專利申請cn115445662a)，涉及污染物料、危險化學過程、產(chǎn)品分離效率低或原料昂貴、難以獲得等問題，目前均沒有工業(yè)化，仍停留在實驗室研究階段，各方面均有待提高。近年開發(fā)的過氧化氫催化氧化過程，避免了傳統(tǒng)催化氧化過程中采用的強腐蝕性和劇毒化學品。以環(huán)戊烯為原料、過氧化氫為氧化劑、含鎢化合物為催化劑的催化氧化合成戊二酸的合成過程備受關(guān)注(張國迪，青島科技大學碩士研究生學位論文2018、中國專利申請cn1903823)。但是，盡管過氧化氫本身不燃，但與許多物質(zhì)接觸或混合后發(fā)生反應(yīng)，放出大量熱量和氣體，易引起著火爆炸，存在安全隱患。此外，其催化劑價格相對較高，且穩(wěn)定性差，增加了生產(chǎn)成本，限制了其工業(yè)化應(yīng)用。
5、本專利技術(shù)將預(yù)處理后的nox煙氣通入環(huán)戊有機物、水、乳化劑和銅催化劑的混合體系，按設(shè)定溫度程序，反應(yīng)至設(shè)定時間，制取戊二酸。將煙氣nox資源化與環(huán)戊有機物氧化耦合，不使用強腐蝕性、危險、劇毒化學品及昂貴催化劑，具有對反應(yīng)設(shè)備適應(yīng)性高、生產(chǎn)成本低，安全性強、綠色、經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)點。加入少量乳化劑增加反應(yīng)傳質(zhì)過程，促進反應(yīng)進程。本專利技術(shù)在煙氣nox資源化的同時，將環(huán)戊有機物轉(zhuǎn)化為戊二酸。迄今為止，尚未見類似過程的報道。
6、本專利技術(shù)提供一種煙氣nox資源化和環(huán)戊有機物生產(chǎn)高附加值化學品戊二酸的耦合工藝路線，其優(yōu)秀的環(huán)戊有機物轉(zhuǎn)化率和戊二酸選擇性，有利于分離提純，易于獲得高純度戊二酸，其煙氣nox資源化的處理方式，為煙氣脫硝提供了新的思路，具有廣泛的應(yīng)用前景。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)旨在提供一種煙氣nox資源化與環(huán)戊有機物氧化耦合制取戊二酸的方法，所述方法包括如下步驟：
2、(1)按設(shè)定比例，將催化劑、乳化劑和水在反應(yīng)器內(nèi)充分混合后，加入設(shè)定量的環(huán)戊有機物；
3、(2)開啟吹掃氣進氣閥，通入吹掃氣，充分置換體系空氣；
4、(3)開啟反應(yīng)器乳化裝置，使反應(yīng)器內(nèi)物料形成乳化態(tài)；
5、(4)將反應(yīng)器內(nèi)物料變溫至反應(yīng)起始溫度；
6、(5)關(guān)閉吹掃氣進氣，通入反應(yīng)氣；
7、(6)開啟反應(yīng)器溫控系統(tǒng)，按設(shè)定程序，將反應(yīng)器內(nèi)物料升溫至反應(yīng)終溫溫度；
8、(7)在反應(yīng)終溫溫度停留至設(shè)定停留時間后，關(guān)閉反應(yīng)氣進氣，通入吹掃氣；
9、(8)按設(shè)定溫控程序，將反應(yīng)器內(nèi)物料變溫至室溫后，關(guān)閉溫控系統(tǒng)和乳化裝置；
10、(9)將反應(yīng)器內(nèi)混合物分離提純，得到產(chǎn)品戊二酸。
11、在本專利技術(shù)提供的方法中，步驟(1)所述催化劑為堿式碳酸銅、硝酸銅、氯化銅、氫氧化銅、單質(zhì)銅、氧化銅、硫酸銅中的任意一種或多種的組合；優(yōu)選地，所述催化劑為堿式碳酸銅、硝酸銅、氧化銅中的任意一種或多種的組合。
12、在本專利技術(shù)提供的方法中，步驟(1)所述催化劑加入量為銅:(水+環(huán)戊有機物)＝0.1％～1.0％(質(zhì)量分數(shù))。優(yōu)選的，催化劑加入量為0.1％～0.5％(質(zhì)量分數(shù))。
13、在本專利技術(shù)提供的方法中，步驟(1)所述乳化劑為芐基三丁基溴化銨、三丁基甲基溴化銨、四丁基醋酸銨、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸、四丁基硫酸氫銨中的任意一種或多種的組合；優(yōu)選地，所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、三丁基甲基溴化銨、芐基三丁基溴化銨中的任意一種或多種的組合。
14、在本專利技術(shù)提供的方法中，步驟(1)所述乳化劑濃度為乳化劑:(水+環(huán)戊有機物)＝0.5％～2.5％(質(zhì)量分數(shù))；優(yōu)選地，所述乳化劑濃度為0.7％～2.0％(質(zhì)量分數(shù))。
15、在本專利技術(shù)提供的方法中，步驟(1)所述環(huán)戊有機物為任意純度的環(huán)戊醇、環(huán)戊酮、環(huán)戊烯、有機酸環(huán)戊酯類中的一種、兩種或更多種的組合；優(yōu)選地，所述環(huán)戊有機物為環(huán)戊醇、環(huán)戊酮、環(huán)戊烯、有機酸環(huán)戊酯類中的一種，或者環(huán)戊醇和環(huán)戊酮的組合、環(huán)戊醇和環(huán)戊烯的組合、環(huán)戊醇和有機酸環(huán)戊酯類的組合、環(huán)戊酮和環(huán)戊烯的組合、環(huán)戊酮和有機酸環(huán)戊酯類的組合、環(huán)戊烯和有機酸環(huán)戊酯類的組合。各組合中，組分間的比例是任意的，例如可以是1～10：10-1，優(yōu)選1-5：5～1。
16、其中，所述有機酸環(huán)戊酯類是指有機酸與環(huán)戊醇形成的酯。所述有機酸的選擇并不重要，只要能與環(huán)戊醇形成酯即可。優(yōu)選的，所述有機酸可以是c1-c10烷基cooh、c1-c10烯基cooh、c1-c10炔基cooh、hooc-c1-c10亞本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種戊二酸的合成方法，所述方法包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(1)所述催化劑為堿式碳酸銅、硝酸銅、氯化銅、氫氧化銅、單質(zhì)銅、氧化銅、硫酸銅中的任意一種或多種的組合；優(yōu)選地，所述催化劑為堿式碳酸銅、硝酸銅、氧化銅中的任意一種或多種的組合；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(1)所述乳化劑為芐基三丁基溴化銨、三丁基甲基溴化銨、四丁基醋酸銨、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸、四丁基硫酸氫銨中的任意一種或多種的組合；優(yōu)選地，所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、三丁基甲基溴化銨、芐基三丁基溴化銨中的任意一種或多種的組合；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(1)所述環(huán)戊有機物為任意純度的環(huán)戊醇、環(huán)戊酮、環(huán)戊烯、有機酸環(huán)戊酯類中的一種、兩種或更多種的組合；優(yōu)選地，所述環(huán)戊有機物為環(huán)戊醇、環(huán)戊酮、環(huán)戊烯、有機酸環(huán)戊酯類中的一種，或者環(huán)戊醇和環(huán)戊酮的組合、環(huán)戊醇和環(huán)戊烯的組合、環(huán)戊醇和有機酸環(huán)戊酯類的組合、環(huán)戊酮和環(huán)戊烯的組合、環(huán)戊酮和有機酸環(huán)戊酯類的組合、環(huán)戊烯和有機酸環(huán)戊酯類的組合；各組合中，組分
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(1)所述反應(yīng)器，選自漿態(tài)床(懸浮床)反應(yīng)器、鼓泡反應(yīng)器、攪拌釜式反應(yīng)器的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(7)所述吹掃氣為氮氣、氬氣、氦氣中的一種；優(yōu)選地，所述吹掃氣為氮氣；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(5)所述反應(yīng)氣為NOx煙氣。優(yōu)選地，所述反應(yīng)氣為經(jīng)過脫硫及氧化預(yù)處理后的NOx煙氣；進一步優(yōu)選地，所述氧化預(yù)處理為空氣氧化，處理后的NOx煙氣氧化度為50％～60％；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(6)和步驟(8)所述反應(yīng)器溫控方式，采用一個變溫速率或多個變溫速率，連續(xù)地或間歇地變溫至反應(yīng)終溫溫度或室溫；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(7)所述反應(yīng)終溫停留時間為30～180min；優(yōu)選地，反應(yīng)終溫停留時間為30～90min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(9)所述分離提純，選自濃縮脫氣、離子交換、蒸發(fā)結(jié)片、酯化蒸餾、水解及蒸發(fā)中的一種或多種的組合。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種戊二酸的合成方法，所述方法包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(1)所述催化劑為堿式碳酸銅、硝酸銅、氯化銅、氫氧化銅、單質(zhì)銅、氧化銅、硫酸銅中的任意一種或多種的組合；優(yōu)選地，所述催化劑為堿式碳酸銅、硝酸銅、氧化銅中的任意一種或多種的組合；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(1)所述乳化劑為芐基三丁基溴化銨、三丁基甲基溴化銨、四丁基醋酸銨、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸、四丁基硫酸氫銨中的任意一種或多種的組合；優(yōu)選地，所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、三丁基甲基溴化銨、芐基三丁基溴化銨中的任意一種或多種的組合；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，步驟(1)所述環(huán)戊有機物為任意純度的環(huán)戊醇、環(huán)戊酮、環(huán)戊烯、有機酸環(huán)戊酯類中的一種、兩種或更多種的組合；優(yōu)選地，所述環(huán)戊有機物為環(huán)戊醇、環(huán)戊酮、環(huán)戊烯、有機酸環(huán)戊酯類中的一種，或者環(huán)戊醇和環(huán)戊酮的組合、環(huán)戊醇和環(huán)戊烯的組合、環(huán)戊醇和有機酸環(huán)戊酯類的組合、環(huán)戊酮和環(huán)戊烯的組合、環(huán)戊酮和有機酸環(huán)戊酯類的組合、環(huán)戊烯和有機酸環(huán)戊酯類的組合；各組合中，組分間的比例是任意的，例如可以是1～10：10-...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱效明，郭強，趙寧，楊勇，李永旺，
申請(專利權(quán))人：中科合成油技術(shù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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