一种电解银连续催化异戊醇氧化制备异戊醛的方法与流程

1.本发明涉及异戊醛生产领域，具体是涉及一种电解银连续催化异戊醇氧化制备异戊醛的方法。


背景技术：

2.异戊醛别名：3
‑
甲基丁醛，分子式：c5h10o，相对分子质量：86.11。无色液体，与乙醇、醚混溶，微溶于水。沸点93.5℃，相对密度0.797～0.798，折射率1.390～1.391。具有强烈的令人恶心的气息，稀释后具有令人愉快的水果香气。主要用途：用于橡胶促进剂、有机合成和人造香料。异戊醛是制造异戊酸的原料，合成香料的中间体，食品工业及制药工业中的原料。尤其是做为维生素e的合成原料，用量极大。异戊醛天然存在于柑桔、柠檬等精油中。高度稀释时有似苹果香气，浓度低于10ppm时呈桃子香味。异戊醛主要用于食品香精，在日用香精中很少使用，适量用于烟草香精。在烟气中能提调烟香，修饰可可、焦糖、坚果和辛香风味。我国gb2760
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86规定为允许使用的食用香料，主要用于配制各种水果型香精。目前实际生活中大量需要异戊醛，因此异戊醛的制备十分关键。
3.异戊醛制备目前主要有二种制备方法：一是利用化学试剂氧化，二是利用黄铜高温脱氢氧化，利用化学试剂氧化，如重铬酸钠，工艺危险性大，环境污染大，收率低；利用黄铜高温脱氢氧化，该工艺能耗大，且不易规模化生产，收率低。为解决上述问题，有必要提供一种电解银连续催化异戊醇氧化制备异戊醛的方法


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，提供一种电解银连续催化异戊醇氧化制备异戊醛的方法，本技术方案解决了上述背景技术中提出的利用化学试剂氧化，如重铬酸钠，工艺危险性大，环境污染大，收率低和利用黄铜高温脱氢氧化，该工艺能耗大，且不易规模化生产，收率低的问题。
5.为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种电解银连续催化异戊醇氧化制备异戊醛的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
7.(1)常温下，将异戊醇和水按7:3的重量比例进行混合，混合时，将异戊醇缓慢倒入水中，在混合过程中，不断搅拌混合液，混合液温度与室温差距不超过5℃，若温差超过5℃，减缓混合速度；
8.(2)氧化床铺上18～40目规格的电解银作为催化剂，电解银催化剂的厚度为15～20mm；
9.(3)距电解银催化剂上部40～60mm处设置点火器支撑在一个球形绝缘支架，作为反应初始的点火，推动初始反应的进行，开点火器加热电解银温度至300
±
20℃后，关点火器；
10.(4)过热器加热至135℃；
11.(5)将上述配好的异戊醇混合液体转入蒸发器中，加热至95℃～100℃汽化，同时通入空气，控制通入空气的速度为800～1000l/s，条件压力控制在0～1.2mpa；
12.(6)将通入空气的异戊醇混合蒸气转入过热器中，将异戊醇混合蒸气逐步加热至135℃，异戊醇混合蒸气在过热器中停留的时间控制在0.1～0.2s；
13.(7)反应过程中，氧化床温度很快上升，氧化床内空气占比控制在10～20％，当温度过高时，提升空气占比，空气占比不高于20％，当温度过低时，降低空气占比，空气占比不低于10％，从而控制氧化床中异戊醇混合蒸气的浓度，调节氧化温度至360～400℃并保持，异戊醇混合蒸气通过氧化床，异戊醇混合蒸气通过电解银催化剂层发生化学反应，使异戊醇发生氧化反应和脱氢反应生成异戊醛，氧化反应的条件为压力0～1.0mpa，优选0.2～0.4mpa，电解银反应温度为380
±
20℃，并控制通过银催化剂层的异戊醇混合蒸气停留的时间，一般控制在0.1～0.2s；
14.(8)流经氧化床的高温汽流经一级冷凝器，一级冷凝器内不断流入冷水，对流经氧化床的高温汽流进行冷却，并且一级冷凝器收集来自氧化床的高温工艺蒸汽，将高温工艺蒸汽推送至过热器和蒸发器中；
15.(9)流经氧化床的高温汽流经二级冷凝器，二级冷凝器内不断流入冷水，对流经氧化床的高温汽流进行二次冷却，然后收集至接受槽；
16.(10)尾气经处理后排放。
17.优选的，所述异戊醇和水混合成的混合液含异戊醇70％。
18.优选的，所述电解银温度加热升高的速度为5～10℃/min。
19.优选的，所述一级冷凝器中冷水温度控制在0～15℃，一级冷凝器中气压控制在0.5～1mpa之间。
20.优选的，所述二级冷凝器中冷水温度控制在0～10℃，二级冷凝器中气压控制在0.4～0.8mpa之间。
21.优选的，所述一级冷凝器和二级冷凝器中冷水的流速均控制为1000～2000l/s。
22.优选的，所述尾气处理包括以下步骤：
23.(1)将尾气通入用氢氧化钠、碳酸钠和磷酸三钠按1:1:2的体积份数配制成的高强度碱液中，尾气在液体中停留的时间控制为1～1.5s；
24.(2)将碱洗后的尾气通入到臭氧中，臭氧和尾气按1:1的体积份数进行催化氧化反应；
25.(3)将催化后的尾气通过活性炭，对尾气反应后存在的颗粒物进行吸附。
26.与现有技术相比，本发明提供了一种电解银连续催化异戊醇氧化制备异戊醛的方法，具备以下有益效果：
27.1、该制备方法利用鼓入的空气与电解银催化异戊醇氧化脱出的氢气燃烧所产生的热能维持反应所需的温度，第一级冷却器通过吸收高温工艺蒸汽中的热能可自产蒸汽，供蒸发器和过热器使用，大大节省能耗，无需外部提供能量；
28.2、该制备方法通过导入一定比例的水份，进而控制、调节氧化床温度，与传统的方法比，该工艺具有更强的稳定性和安全性；
29.3、该制备方法一次性产生异戊醛的转化率高达80％，并且该制备方法的具体步骤可操作性强，易于标准化，因而有助于企业实现连续化、自动化、规模化生产。
附图说明
30.图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
31.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
32.参照图1所示，
33.实施例1
34.一种电解银连续催化异戊醇氧化制备异戊醛的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
35.(1)常温下，将异戊醇和水按7:3的重量比例进行混合，混合时，将异戊醇缓慢倒入水中，在混合过程中，不断搅拌混合液，混合液温度与室温差距不超过5℃，若温差超过5℃，减缓混合速度；
36.(2)氧化床铺上18目规格的电解银作为催化剂，电解银催化剂的厚度为15mm；
37.(3)距电解银催化剂上部40～60mm处设置点火器支撑在一个球形绝缘支架，作为反应初始的点火，推动初始反应的进行，开点火器加热电解银温度至280℃后，关点火器；
38.(4)过热器加热至135℃；
39.(5)将上述配好的异戊醇混合液体转入蒸发器中，加热至95℃～100℃汽化，同时通入空气，控制通入空气的速度为800l/s，条件压力控制在0.4mpa；
40.(6)将通入空气的异戊醇混合蒸气转入过热器中，将异戊醇混合蒸气逐步加热至135℃，异戊醇混合蒸气在过热器中停留的时间控制在0.1s；
41.(7)反应过程中，氧化床温度很快上升，氧化床内空气占比控制在10～20％，当温度过高时，提升空气占比，空气占比不高于20％，当温度过低时，降低空气占比，空气占比不低于10％，从而控制氧化床中异戊醇混合蒸气的浓度，调节氧化温度至360℃并保持，减少副反应，提升异戊醛的单耗，异戊醇混合蒸气通过氧化床，异戊醇混合蒸气通过电解银催化剂层发生化学反应，使异戊醇发生氧化反应和脱氢反应生成异戊醛，氧化反应的条件为压力0.4mpa，电解银反应温度为360℃，控制通过银催化剂层的异戊醇混合蒸气停留的时间，一般控制在0.1s，时间过于短，反应不充分，时间过于长，则副反应增加；
42.(8)流经氧化床的高温汽流经一级冷凝器，一级冷凝器内不断流入冷水，对流经氧化床的高温汽流进行冷却，并且一级冷凝器收集来自氧化床的高温工艺蒸汽，将高温工艺蒸汽推送至过热器和蒸发器中；
43.(9)流经氧化床的高温汽流经二级冷凝器，二级冷凝器内不断流入冷水，对流经氧化床的高温汽流进行二次冷却，然后收集至接受槽；
44.(10)尾气经处理后排放。
45.所述尾气处理包括以下步骤：
46.(1)将尾气通入用氢氧化钠、碳酸钠和磷酸三钠按1:1:2的体积份数配制成的高强度碱液中，尾气在液体中停留的时间控制为1s；
47.(2)将碱洗后的尾气通入到臭氧中，臭氧和尾气按1:1的体积份数进行催化氧化反应；
48.(3)将催化后的尾气通过活性炭，对尾气反应后存在的颗粒物进行吸附。
49.异戊醛转化率异戊醇含量废气含量相对密度(kg/m3)78％1.7％20.3％800
50.实施例2
51.一种电解银连续催化异戊醇氧化制备异戊醛的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
52.(1)常温下，将异戊醇和水按7:3的重量比例进行混合，混合时，将异戊醇缓慢倒入水中，在混合过程中，不断搅拌混合液，混合液温度与室温差距不超过5℃，若温差超过5℃，减缓混合速度；
53.(2)氧化床铺上24目规格的电解银作为催化剂，电解银催化剂的厚度为17mm；
54.(3)距电解银催化剂上部40～60mm处设置点火器支撑在一个球形绝缘支架，作为反应初始的点火，推动初始反应的进行，开点火器加热电解银温度至300℃后，关点火器；
55.(4)过热器加热至135℃；
56.(5)将上述配好的异戊醇混合液体转入蒸发器中，加热至95℃～100℃汽化，同时通入空气，控制通入空气的速度为900l/s，条件压力控制在0.8mpa；
57.(6)将通入空气的异戊醇混合蒸气转入过热器中，将异戊醇混合蒸气逐步加热至135℃，异戊醇混合蒸气在过热器中停留的时间控制在0.15s；
58.(7)反应过程中，氧化床温度很快上升，氧化床内空气占比控制在10～20％，当温度过高时，提升空气占比，空气占比不高于20％，当温度过低时，降低空气占比，空气占比不低于10％，从而控制氧化床中异戊醇混合蒸气的浓度，调节氧化温度至380℃并保持，减少副反应，提升异戊醛的单耗，异戊醇混合蒸气通过氧化床，异戊醇混合蒸气通过电解银催化剂层发生化学反应，使异戊醇发生氧化反应和脱氢反应生成异戊醛，氧化反应的条件为压力0.8mpa，电解银反应温度为380℃，控制通过银催化剂层的异戊醇混合蒸气停留的时间，一般控制在0.15s，时间过于短，反应不充分，时间过于长，则副反应增加；
59.(8)流经氧化床的高温汽流经一级冷凝器，一级冷凝器内不断流入冷水，对流经氧化床的高温汽流进行冷却，并且一级冷凝器收集来自氧化床的高温工艺蒸汽，将高温工艺蒸汽推送至过热器和蒸发器中；
60.(9)流经氧化床的高温汽流经二级冷凝器，二级冷凝器内不断流入冷水，对流经氧化床的高温汽流进行二次冷却，然后收集至接受槽；
61.(10)尾气经处理后排放。
62.所述尾气处理包括以下步骤：
63.(1)将尾气通入用氢氧化钠、碳酸钠和磷酸三钠按1:1:2的体积份数配制成的高强度碱液中，尾气在液体中停留的时间控制为1.3s；
64.(2)将碱洗后的尾气通入到臭氧中，臭氧和尾气按1:1的体积份数进行催化氧化反应；
65.(3)将催化后的尾气通过活性炭，对尾气反应后存在的颗粒物进行吸附。
66.异戊醛转化率异戊醇含量废气含量相对密度(kg/m3)79％1.5％19.5％810
67.实施例3
68.一种电解银连续催化异戊醇氧化制备异戊醛的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
69.(1)常温下，将异戊醇和水按7:3的重量比例进行混合，混合时，将异戊醇缓慢倒入水中，在混合过程中，不断搅拌混合液，混合液温度与室温差距不超过5℃，若温差超过5℃，减缓混合速度；
70.(2)氧化床铺上40目规格的电解银作为催化剂，电解银催化剂的厚度为20mm；
71.(3)距电解银催化剂上部40～60mm处设置点火器支撑在一个球形绝缘支架，作为反应初始的点火，推动初始反应的进行，开点火器加热电解银温度至320℃后，关点火器；
72.(4)过热器加热至135℃；
73.(5)将上述配好的异戊醇混合液体转入蒸发器中，加热至95℃～100℃汽化，同时通入空气，控制通入空气的速度为1000l/s，条件压力控制在1.2mpa；
74.(6)将通入空气的异戊醇混合蒸气转入过热器中，将异戊醇混合蒸气逐步加热至135℃，异戊醇混合蒸气在过热器中停留的时间控制在0.2s；
75.(7)反应过程中，氧化床温度很快上升，氧化床内空气占比控制在10～20％，当温度过高时，提升空气占比，空气占比不高于20％，当温度过低时，降低空气占比，空气占比不低于10％，从而控制氧化床中异戊醇混合蒸气的浓度，调节氧化温度至400℃并保持，减少副反应，提升异戊醛的单耗，异戊醇混合蒸气通过氧化床，异戊醇混合蒸气通过电解银催化剂层发生化学反应，使异戊醇发生氧化反应和脱氢反应生成异戊醛，氧化反应的条件为压力1.0mpa，电解银反应温度为400℃，控制通过银催化剂层的异戊醇混合蒸气停留的时间，一般控制在0.2s，时间过于短，反应不充分，时间过于长，则副反应增加；
76.(8)流经氧化床的高温汽流经一级冷凝器，一级冷凝器内不断流入冷水，对流经氧化床的高温汽流进行冷却，并且一级冷凝器收集来自氧化床的高温工艺蒸汽，将高温工艺蒸汽推送至过热器和蒸发器中；
77.(9)流经氧化床的高温汽流经二级冷凝器，二级冷凝器内不断流入冷水，对流经氧化床的高温汽流进行二次冷却，然后收集至接受槽；
78.(10)尾气经处理后排放。
79.所述尾气处理包括以下步骤：
80.(1)将尾气通入用氢氧化钠、碳酸钠和磷酸三钠按1:1:2的体积份数配制成的高强度碱液中，尾气在液体中停留的时间控制为1.5s；
81.(2)将碱洗后的尾气通入到臭氧中，臭氧和尾气按1:1的体积份数进行催化氧化反应；
82.(3)将催化后的尾气通过活性炭，对尾气反应后存在的颗粒物进行吸附。
83.异戊醛转化率异戊醇含量废气含量相对密度(kg/m3)80％1.2％18.8％815
84.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明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发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。