一种ε-癸内酯合成香料的生产装置的制作方法

本实用新型属于有机合成的生产装置技术领域，具体涉及一种ε-癸内酯合成香料的生产装置。

背景技术：

ε-癸内酯，又名6-癸内酯，c10h18o2，分子量170.25，化学名称4-丁基-2-氧杂卓酮，cas号：5579-78-2，英文名：epsilon-decalactone、7-butyl-2-oxooxacycloheptane，沸点268℃(117℃/3mmhg)，闪点106℃，相对密度0.976g/ml，折光指数1.460。

ε-癸内酯为无色至淡黄色液体，呈甜稀奶油似香气，可用于食用香料，得到了美国食用香料与提取物制造者协会的认可(femano.3613)，并经fda批准可以食用，广泛应用于牛奶、奶油香精和烘焙食品中。在fema的使用范围和使用限量要求为(mg/kg)：焙烤制品10.0；布丁类、小吃食品、无醇饮料、肉汁和调味汁、糖霜、仿生食品，均5.0。

现有的ε-癸内酯的合成路线采用正丁醛和环己酮为原料，经碱性缩合，选择性加氢，过氧化氢扩环为ε-癸内酯，该反应在碱性缩合时，反应慢，且反应产率低，分离提纯处理繁琐，导致整个合成路线存在着成本高、反应条件苛刻、操作复杂、产率低等缺点。

也有采用正丁醛、环己酮为起始原料，通过在相转移催化剂作用下的羟醛碱性缩合反应，随后经催化加氢、baeyer-villiger氧化得到ε-癸内酯。该反应在利用在室温下利用相转化催化剂缩合，后续需要加入溶剂脱水，导致整个合成路线存在着成本高、反应条件苛刻、操作复杂、产率低等缺点。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种ε-癸内酯合成香料的生产装置，提高反应的产率。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种ε-癸内酯合成香料的生产装置，所述的生产装置包括：

碱性溶液高位槽；

正丁醛高位槽；

环己酮高位槽；

搅拌锅a；

缩合反应釜，所述的缩合反应釜上设有自来水管道接口用于接入自来水；

其中，所述的正丁醛高位槽通过管道与搅拌锅a连通，所述的环己酮高位槽通过管道分别与所述的搅拌锅a、缩合反应釜连通；所述的碱性溶液高位槽通过管道与所述的缩合反应釜连通，所述的搅拌锅a通过滴加泵a将正丁醛与环己酮的混合物滴加到所述的缩合反应釜中进行反应；

水洗釜a，所述的水洗釜a与所述的缩合反应釜之间设有管道且在该管道上设有缩合产物物料泵，所述的缩合产物物料泵用于将缩合反应釜中的反应产物泵入到所述的水洗釜a中；

所述的水洗釜a上还连接有自来水进口管道和分别连通至碱性溶液高位槽和缩合产物高位槽的第二管道，所述的第二管道上设有物料泵a且在连通至所述碱性溶液高位槽和所述缩合产物高位槽的第二管道上设有阀门用于控制物料流向；

釜式蒸馏塔a，所述釜式蒸馏塔a的蒸馏釜与所述的缩合产物高位槽连通，且该釜式蒸馏塔a的塔顶通过依次相连的冷凝器a、环己酮真空接收罐和环己酮物料泵连通至所述的环己酮高位槽；所述釜式蒸馏塔a的蒸馏釜底通过管道及设置在管道上的2-丁烯基环己酮物料泵连通至2-丁烯基环己酮高位槽；

石油醚高位槽；

加氢反应釜，所述的加氢反应釜上设有投料手孔和带有阻火器的排空管；

自动反冲洗精密过滤器；

釜式蒸馏塔b；所述釜式蒸馏塔b的塔顶通过依次相连的冷凝器b、石油醚真空接收罐和石油醚物料泵连通至所述的石油醚高位槽；

其中，所述自动反冲洗精密过滤器的一端通过设置在所述加氢反应釜内的u型管与所述的加氢反应釜连通，另一端通过管道连通至釜式蒸馏塔b的蒸馏釜；所述的2-丁烯基环己酮高位槽和石油醚高位槽分别通过管道连通至所述的加氢反应釜，且在加氢反应完成后，反应液通过自动反冲洗精密过滤器滤出加氢催化剂，剩余反应液通过管道输送到所述釜式蒸馏塔b的蒸馏釜中；

所述的石油醚高位槽与所述的自动反冲洗精密过滤器之间设有管道且在所述的管道上设有物料泵b用于将加氢催化剂反冲洗至加氢反应釜内；

过氧乙酸高位槽；

氧化反应釜；

水洗釜b，所述的水洗釜b上连接有自来水进口管道用于接入自来水；

其中，所述釜式蒸馏塔b的釜底通过管道及设置在管道上的2-丁基环己酮物料泵连通至氧化反应釜中；所述的过氧乙酸高位槽通过管道及设置在管道上的滴加泵c连通至氧化反应釜中；所述的氧化反应釜通过管道及设置在管道上的氧化产物物料泵连通至水洗釜b；

ε-癸内酯粗品高位槽，所述ε-癸内酯粗品高位槽通过管道及设置在管道上的ε-癸内酯粗品物料泵连通至水洗釜b，且所述的ε-癸内酯粗品高位槽上还设有管道连通至釜式精馏塔的精馏釜，所述釜式精馏塔的塔顶通过依次连接的冷凝器d和ε-癸内酯真空接收罐连通至ε-癸内酯产品暂存罐。

优选的，所述的生产装置还包括：

碱性溶液配制釜，所述的碱性溶液配制釜上设有投料手孔和自来水管道进口，且在该碱性溶液配制釜与所述的碱性溶液高位槽之间设有防腐泵用于将配制好的碱性溶液泵入碱性溶液高位槽备用。

优选的，所述的生产装置还包括：

浓硫酸高位槽；

双氧水高位槽；

乙酸高位槽；

搅拌锅b；

其中，所述的双氧水高位槽和乙酸高位槽分别通过管道与所述的搅拌锅b连通，所述的浓硫酸高位槽通过管道及设置在管道上的滴加泵b连通至所述的搅拌锅b；所述的搅拌锅b与所述的过氧乙酸高位槽之间还设有管道且在该管道上设有过氧乙酸物料泵用于将配制好的过氧乙酸泵入过氧乙酸高位槽内。

优选的，所述的生产装置还包括：

盐酸高位槽；所述的盐酸高位槽通过管道连通至所述水洗釜a。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型提供的ε-癸内酯合成香料的生产装置，适用于以正丁醛和环己酮为起始原料，经羟醛缩合反应、加氢反应和氧化扩环内酯生产ε-癸内酯合成香料产品；通过管道将环己酮高位槽分别与搅拌锅a、缩合反应釜连通，如此，在具体的生产时，先将部分环己酮作为底料与碱性溶液在缩合反应釜中进行混合，接着将搅拌锅a内环己酮与正丁醛的混合物逐步滴加到缩合反应釜中进行反应，采用本实用新型这种生产装置的布置以及配套的环己酮的加入方式，明显的提高了羟醛缩合反应的产率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

附图说明

图1为本实用新型提供的ε-癸内酯合成香料的生产装置的示意图；

图中标号说明：1-碱性溶液配制釜，2-防腐泵，3-碱性溶液高位槽，4-正丁醛高位槽，5-环己酮高位槽，6-搅拌锅a，7-滴加泵a，8-缩合反应釜，9-缩合产物物料泵，10-水洗釜a，11-盐酸高位槽，12-物料泵a，13-缩合产物高位槽，14-釜式蒸馏塔a，15-冷凝器a，16-环己酮真空接收罐，17-环己酮物料泵，18-2-丁烯基环己酮物料泵，19-2-丁烯基环己酮高位槽，20-加氢反应釜，21-自动反冲洗精密过滤器，22-石油醚高位槽，23-物料泵b，24-釜式蒸馏塔b，25-冷凝器b，26-石油醚真空接收罐，27-石油醚物料泵，28-2-丁基环己酮物料泵，29-浓硫酸高位槽，30-双氧水高位槽，31-乙酸高位槽，32-滴加泵b，33-搅拌锅b，34-过氧乙酸物料泵，35-过氧乙酸高位槽，36-滴加泵c，37-氧化反应釜，38-氧化产物物料泵，39-水洗釜b，40-ε-癸内酯粗品物料泵，41-ε-癸内酯粗品高位槽，42-釜式精馏塔，43-冷凝器d，44-ε-癸内酯真空接收罐，45-ε-癸内酯产品暂存罐。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本实用新型。

需要说明的是，在本实用新型中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型提供了一种ε-癸内酯合成香料的生产装置，所述的生产装置包括碱性溶液高位槽3、正丁醛高位槽4、环己酮高位槽5、搅拌锅a6、缩合反应釜8、水洗釜a10、釜式蒸馏塔a14、石油醚高位槽22、加氢反应釜20、自动反冲洗精密过滤器21、釜式蒸馏塔b24、过氧乙酸高位槽35、氧化反应釜37、水洗釜b39和ε-癸内酯粗品高位槽41。

所述的碱性溶液高位槽3、正丁醛高位槽4和环己酮高位槽5分别用于储存碱性溶液、正丁醛和环己酮，所述的缩合反应釜8上设有自来水管道接口用于接入自来水；所述的正丁醛高位槽4通过管道与搅拌锅a6连通，所述的环己酮高位槽5通过管道分别与所述的搅拌锅a6、缩合反应釜8连通；所述的碱性溶液高位槽3通过管道与所述的缩合反应釜8连通，所述的搅拌锅a6通过滴加泵a7将正丁醛与环己酮的混合物滴加到所述的缩合反应釜8中进行反应；

所述的水洗釜a10与所述的缩合反应釜8之间设有管道且在该管道上设有缩合产物物料泵9，所述的缩合产物物料泵9用于将缩合反应釜8中的反应产物泵入到所述的水洗釜a10中；所述的水洗釜a10上还连接有自来水进口管道和分别连通至碱性溶液高位槽3和缩合产物高位槽13的第二管道，所述的第二管道上设有物料泵a12且在连通至所述碱性溶液高位槽3和所述缩合产物高位槽13的第二管道上设有阀门用于控制物料流向。

在具体的生产过程中，通过缩合产物物料泵9将缩合反应釜8中的反应产物泵入到水洗釜a10中，在静置后使得水洗釜a10中的油水分层，接着通过控制阀门和物料泵a12；使得水洗釜a10中的水层经由物料泵a12泵入到碱性溶液高位槽3中进行回收套用，水洗釜a10中的油层经由物料泵a12泵入到缩合产物高位槽13中备用。通过该装置的设置，使得缩合反应阶段的碱性溶液被回收套用作为下一批次的生产使用，提高了碱性溶液的利用率；同时，在本实用新型提供的生产装置中，环己酮高位槽5通过管道分别与所述的搅拌锅a6、缩合反应釜8连通，如此，在具体的生产时，先将部分环己酮作为底料与碱性溶液在缩合反应釜8中进行混合，接着将搅拌锅a6内环己酮与正丁醛的混合物逐步滴加到缩合反应釜8中进行反应，采用本实用新型这种生产装置的布置以及配套的环己酮的加入方式，明显的提高了羟醛缩合反应的产率。

本实用新型中，所述碱性溶液的作用在于营造碱性的反应条件，本实用新型对其没有特殊的要求，可以为所属领域技术人员所公知的，例如，所述的碱性溶液采用无机碱和/或有机碱配制而成，具体可以为碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、脲及其衍生物和有机胺中的至少一种；进一步优选的，所述的碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种。

所述釜式蒸馏塔a14的蒸馏釜与所述的缩合产物高位槽13连通，且该釜式蒸馏塔a14的塔顶通过依次相连的冷凝器a15、环己酮真空接收罐16和环己酮物料泵17连通至所述的环己酮高位槽5；所述釜式蒸馏塔a14的蒸馏釜底通过管道及设置在管道上的2-丁烯基环己酮物料泵18连通至2-丁烯基环己酮高位槽19。

所述的加氢反应釜20上设有投料手孔和带有阻火器的排空管。

所述釜式蒸馏塔b24的塔顶通过依次相连的冷凝器b25、石油醚真空接收罐26和石油醚物料泵27连通至所述的石油醚高位槽22。

所述自动反冲洗精密过滤器21的一端通过设置在所述加氢反应釜20内的u型管与所述的加氢反应釜20连通，另一端通过管道连通至釜式蒸馏塔b24的蒸馏釜；所述的2-丁烯基环己酮高位槽19和石油醚高位槽22分别通过管道连通至所述的加氢反应釜20，且在加氢反应完成后，反应液通过自动反冲洗精密过滤器滤出加氢催化剂，剩余反应液通过管道输送到所述釜式蒸馏塔b24的蒸馏釜中；所述的石油醚高位槽22与所述的自动反冲洗精密过滤器21之间设有管道且在所述的管道上设有物料泵b23用于将加氢催化剂反冲洗至加氢反应釜20内。

所述的水洗釜b39上设有自来水管道接口用于接入自来水。

所述釜式蒸馏塔b24的釜底通过管道及设置在管道上的2-丁基环己酮物料泵28连通至氧化反应釜37中；所述的过氧乙酸高位槽35通过管道及设置在管道上的滴加泵c36连通至氧化反应釜37中；所述的氧化反应釜37通过管道及设置在管道上的氧化产物物料泵38连通至水洗釜b39。

所述ε-癸内酯粗品高位槽41通过管道及设置在管道上的ε-癸内酯粗品物料泵40连通至水洗釜b39，且所述的ε-癸内酯粗品高位槽41上还设有管道连通至釜式精馏塔42的精馏釜，所述釜式精馏塔42的塔顶通过依次连接的冷凝器d43和ε-癸内酯真空接收罐44连通至ε-癸内酯产品暂存罐45。

进一步的，根据本实用新型，所述的生产装置还包括碱性溶液配制釜1，所述的碱性溶液配制釜1上设有投料手孔和自来水管道进口，且在该碱性溶液配制釜1与所述的碱性溶液高位槽3之间设有防腐泵2用于将配制好的碱性溶液泵入碱性溶液高位槽3备用。

进一步的，根据本实用新型，所述的生产装置还包括浓硫酸高位槽29、双氧水高位槽30、乙酸高位槽31和搅拌锅b33。

所述的双氧水高位槽30和乙酸高位槽31分别通过管道与所述的搅拌锅b33连通，所述的浓硫酸高位槽29通过管道及设置在管道上的滴加泵b32连通至所述的搅拌锅b33；所述的搅拌锅b33与所述的过氧乙酸高位槽35之间还设有管道且在该管道上设有过氧乙酸物料泵34用于将配制好的过氧乙酸泵入过氧乙酸高位槽35内。

进一步的，根据本实用新型，所述的生产装置还包括盐酸高位槽11，所述的盐酸高位槽11通过管道连通至所述水洗釜a10。

本实用新型中所述ε-癸内酯合成香料的生产装置的具体应用如下：

a)先向碱性溶液配制釜1中计量加入清水，开启搅拌器，然后通过手孔计量投入氢氧化钠，搅拌均匀后，用防腐泵2将氢氧化钠溶液打到碱性溶液高位槽3中备用；

b)分别通过正丁醛高位槽4和环己酮高位槽5将正丁醛和环己酮计量加入到搅拌锅a6中，搅拌均匀后，配制成正丁醛和环己酮混合物；

c)通过碱性溶液高位槽3将a步的氢氧化钠溶液加入到缩合反应釜8中，再通过环己酮高位槽5将底料环己酮计量加入到缩合反应釜8中混合均匀；

d)开启缩合反应釜8的蒸汽阀门，控制缩合反应釜8温度为50～85℃，采用多段多管式滴加技术，通过搅拌锅a6向缩合反应釜8中滴加b步的正丁醛和环己酮混合物，进行羟醛缩合反应，边滴加边搅拌，滴加时间控制在8～12h，滴加结束后继续搅拌，保温反应至检测的反应物中正丁醛含量在1％以下结束反应；

e)将d)步的反应产物通过缩合产物物料泵9转移到水洗釜a10中，静置2h后分出油层，回收下层的水层作为下一批次反应套用，检测釜内油层的ph值，再通过计算，从0.5％盐酸高位槽11向水洗釜a10中加入中和所需要的稀盐酸量，洗涤至中性，静置2h分层，分出下层水层至污水处理站进行处理，然后向水洗釜a10内油层加入清水进行水洗，静置2h分层，分出下层水层至污水处理站处理，收集油层通过物料泵a12转入到缩合产物高位槽13中；

f)将e)步的缩合产物通过管道重力流方式转移到釜式蒸馏塔a14的蒸馏釜中，开启釜式蒸馏塔a14的蒸汽阀门和真空泵，减压蒸馏，通过冷凝器a15和环己酮真空接收罐16回收过量的环己酮，用环己酮物料泵17转移到环己酮高位槽5中进行下一批次反应时套用，得到釜底的缩合产物2-丁烯基环己酮，通过2-丁烯基环己酮物料泵18转移到2-丁烯基环己酮高位槽19中；

g)在带有自动反冲洗精密过滤器21的加氢反应釜20中一次性装填pd/c加氢催化剂，分别通过石油醚高位槽22和2-丁烯基环己酮高位槽19向加氢反应釜20中计量加入石油醚和2-丁烯基环己酮，关闭加氢反应釜20、开启搅拌器，通入氮气置换5次，然后开启氢气阀门向加氢反应釜20内通入氢气，进行加氢反应至不吸氢为止；

h)加氢结束后关闭氢气阀门，开启氮气阀门，用氮气置换3次，随后启动自动反冲洗精密过滤器21，将石油醚高位槽22的石油醚通过物料泵b23反冲洗进过滤器，使得加氢催化剂反冲洗至釜内继续下一批次反应时套用，反应液利用氮气压力转入到釜式蒸馏塔b24的蒸馏釜中；

i)开启h)步釜式蒸馏塔24的蒸汽阀门和塔顶冷凝器循环冷却水阀门，在常压、塔顶温度60～90℃条件下蒸馏，回收的石油醚经冷凝器b25和石油醚真空接收罐26，通过石油醚物料泵28转移到石油醚高位槽22中进行套用，得到加氢产物2-丁基环己酮，通过2-丁基环己酮物料泵28转移到搪瓷氧化反应釜37中；

j)开启搅拌锅b33搅拌器和循环冷却水，通过双氧水高位槽30和乙酸高位槽31向搅拌锅b33中分别计量加入双氧水和乙酸，搅拌均匀后，从浓硫酸高位槽29通过滴加泵b32向搅拌锅b33内缓慢计量滴加浓硫酸，滴加结束后继续搅拌，制备成过氧乙酸通过过氧乙酸物料泵34打入到过氧乙酸高位槽35中备用；

k)开启i)步搪瓷氧化反应釜37的循环冷却水和搅拌器，通过滴加泵c36将j)步的过氧乙酸高位槽35向氧化反应釜37内滴加过氧乙酸，控制反应温度20～30℃，滴加时间4～12h，滴加结束后继续搅拌保温反应2h，然后向氧化反应釜33内计量加入清水终止反应，将反应液通过氧化产物物料泵38转移到水洗釜b39中；

l)开启k)步水洗釜b39搅拌器，搅拌2h后静置分层，分出水层至污水处理站处理，在收集的油层中继续计量加入清水至水洗釜b39洗涤至中性，静置2h分层后分出水层至污水处理站处理，收集油层得到ε-癸内酯粗品，通过ε-癸内酯粗品物料泵40转移到ε-癸内酯粗品高位槽41中；

m)将l)步ε-癸内酯高位槽41中的ε-癸内酯粗品计量加入到釜式精馏塔42的蒸馏釜中，开启蒸汽阀门、真空机组和塔顶循环冷却水，在温度为115～120℃，真空压力为400pa条件下减压精馏，经冷凝器d43和ε-癸内酯真空接收罐44将收集的ε-癸内酯转移到ε-癸内酯产品暂存罐45中，至塔顶温度下降或不出料，降温结束精馏，得到ε-癸内酯香料产品。

经过检测，采用本实用新型提供的生产装置生产的ε-癸内酯香料产品的纯度达到98％以上。

本实用新型提供了一种以正丁醛和环己酮为起始原料，经羟醛缩合、加氢和氧化扩环反应生产ε-癸内酯合成香料的生产装置，该工艺装置安全可靠，产品得率高；具体的，通过环己酮的不同加入方式，提高羟醛缩合反应产率，并在本实用新型的温度条件下，一步得到羟醛缩合的产物；本实用新型的静置分层水相和加氢反应的加氢溶剂及催化剂实现回收套用，不影响反应的产率，并减少了废水产生。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的特点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。