本发明属于化学反应工程和催化剂的应用领域，具体涉及一种利用氢氰酸（天然气氨裂解或丙烯腈装置副产的氢氰酸，或其他来源的氢氰酸）和甲醛反应制造羟基乙腈的方法。
背景技术：
羟基乙腈，又称乙醇腈，作为氢氰酸的深加工产品，现已成为大吨位产量的有机化工原料之一。氢氰酸因其沸点低，剧毒，常压下25.7℃，易汽化，使用中受到极大的限制。羟基乙腈由氢氰酸与甲醛的经加成反应后产物，通常为50%水溶液，虽也剧毒，相对而言使用方便，安全可靠。羟基乙腈现已广泛应用于医药、电镀、选矿、农药、表面活性剂等行业，可作为生产甘氨酸、亚氨基二乙酸（草甘膦的中间体）、丙二腈、靛蓝染料、聚乙醇酸、海因、乙二胺四乙酸钠（edta）等的中间体。
文献报道的羟基乙腈的制备方法主要有：
①丙烯腈在以钒氧化物为催化剂和水蒸气共同作用下氧化制得，如美国专利us4634789（1987年）公开了这一方法，但该方法也同时生成羟基乙酰胺，反应的转化率和目标产物的选择性均不是太高，产物分离较为困难。
②以氢氰酸和甲醛为原料，在催化剂作用下经加成反应制取羟基乙腈，如美国专利us2890238（1959年）、us2175805（1939年）分别报道了采用甲醛（或多聚甲醛、三聚甲醛）与工业氢氰酸在冷却和0~10℃条件下于密闭反应器中合成羟基乙腈的方法，合成产物可在压力1.5~1.6kpa、温度125~92℃下蒸馏得到无色的纯羟基乙腈产品，该产物需使用磷酸或硫酸作为稳定剂进行储存。文献【孙芳等，辽宁化工，2003，32（5）：207-208】报道了日本三菱化成工业公司将原料氢氰酸和甲醛以双滴加的方式进料，通过液相反应连续化生产羟基乙腈，滴加进料时间为3h，收率可达到99.8%，产品经过甲苯共沸蒸馏，得到纯度99.5%的最终产品。该方法的优点是生产成本低，产品质量稳定；缺点是氢氰酸易挥发，生产过程安全性要求高，设备检修存在一定的困难。中国专利cn200610048135.0（2006年）公开了以丙烯腈副产的氢氰酸与甲醛在催化剂，如催化剂亚硫酸钠等作用下，以摩尔比氢氰酸:甲醛:催化剂=1:（1.0~1.5）:（0.001~0.015）、温度0~40℃、间歇反应1~6h，可得含量≧50%的羟基乙腈水溶液产品，其中产品中游离甲醛和氢氰酸含量均小于0.05%。文献【刘兰，川化，2010，(3)：37-40】发表了带反应液循环的降膜吸收器连续生产羟基乙腈的在线控制方法，工艺的特点在于以双反应釜轮流切换的方式实现连续生产，操作时单釜仅以35~37%wt.甲醛水溶液作为初始吸收液，直至甲醛反应趋于完全，单釜的总反应时间约4.5~5h。
以上这些方法的共同特点是以甲醛水溶液为初始吸收液，氢氰酸与甲醛间加成反应为强放热反应，热效应巨大，温度控制极为重要，且原料氢氰酸、甲醛，及产物羟基乙腈均极易自身爆聚，反应温度、催化剂用量等对反应影响很大，反应热的移出和生产安全性有时较难掌控，产品的质量也受的很大影响。一方面，反应温度低，反应速率慢，需要的反应时间长；另一方面，反应温度高，反应速率快，自聚/共聚几率大，反应过程难以控制。使用亚硫酸钠或其他亚硫酸盐作为催化剂，其在所得的产品中有残留，且溶液ph值等波动较大，残留甲醛较高，使得其作为后续的用途受到较大程度的影响。
根据甲醛（气体，常压沸点-19.5℃；37%水溶液，常压沸点98℃）与氢氰酸（常压下沸点25.7℃）的物性和加成反应生成羟基乙腈的特点，理想的反应器应是连续操作的管道式反应器，该管道式反应器的原料进口可以设计成甲醛与氢氰酸一股/或两股原料雾化/或对碰撞击流式雾化吸收，优点是接触比表面积大，易于移出该强放热反应的热效应，反应温度易于控制，且管式反应器可承受较高的压力（即耐压性好），生产易于控制，产品好，质量稳定。甲醛和氢氰酸的加成生成羟基乙腈的反应是在中性偏碱性条件下的催化反应，理想的催化剂可选氢氧化钠、氰化钠的水溶液作为催化剂。
技术实现要素：
本发明的目的是利用工业甲醛水溶液与催化剂氰化钠或氢氧化钠水溶液混合后，在管式反应器先雾化，吸收来自于氢氰酸生产装置送来的氢氰酸气体，而后连续地流入管式反应器与之反应。本法提供一种高转化率和高收率、连续稳定生产羟基乙腈的技术和方法。
附图说明：
附图1、管式反应器生产羟基乙腈装置及工艺流程简图
1—甲醛泵；2,4,9,10,12—阀门；3-甲醛与催化剂混合器；5-喷嘴；6—反应器中喷雾吸收区；7—氢氰酸进料管；8—管式反应器；11—料液循环泵；13—羟基乙腈产品贮槽
本发明的技术解决方案如下：
本发明所述的反应是利用37%甲醛水溶液预先与催化剂（氰化钠、氢氧化钠）的水溶液混合器（3）中快速混合后一并进入反应器的上部，经喷嘴（5）雾化与氢氰酸气体在反应器上部喷雾吸收区（6）快速接触、吸收和反应，其中的反应热分别由设置于喷雾吸收区（6）和管式反应器（8）中的低温冷冻盐水或冷却水移出，使得反应控制于一定的温度和压力下较为快速地生成羟基乙腈。其中在该反应器的雾化吸收区（6），温度易控制在0~20℃，管式反应器的温度易控制于20~25℃，所使用的催化剂为30%wt.氰化钠水溶液或30%wt.的氢氧化钠溶液，使用量为甲醛进料量的2.5~7.5%。
具体实施方式
实施例1
附图中喷雾吸收区（6），其尺寸为
实施例2
操作条件同于实施例1，将催化剂改为30%wt.氢氧化钠溶液，所获得的产品为近无色至淡绿色透明液体，含量51.6%，甲醛含量低于0.05%，氰根离子浓度低于0.05%。
实施例3
对比实验：工艺生产流程采用双釜（搪瓷反应搅拌釜）并联操作式不间断连续生产，先在一个反应釜（10m3）内投入一定量甲醛（6500kg/批）并添加少量亚硫酸钠（8.5kg/批）调整ph至碱性（ph8~9），再向反应釜里逐步连续加入氢氰酸（550kg/h，共4h）合成羟基乙腈，合成的反应热通过循环泵将反应釜内反应物料进行外循环冷却移热，反应结束后添加稳定剂硫酸（0.28%wt.）分析合格后送至成品中间槽，而后送往灌装区。同时另一个相同尺寸反应釜开始投入甲醛仿前述方法和各物料量进行生产，以尽可能做到单釜间歇、双釜不间断连续生产。产品质量的控制指标为近无色至淡绿色透明液体，含量49.5%~52.5%，甲醛含量低于0.05%，氰根离子浓度低于0.05%。该法的特点是单釜间歇生产，操作过程影响因素多，难以做到个操作条件稳定，尤其是残留甲醛、溶液ph值等波动较大，使得产品的品质受到影响，其作为后续的用途受到较大程度的影响。另外，还可能引起爆聚反应，影响安全生产。