一种极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，涉及在化学反应过程的不同步骤中会使用到不同极性大小的溶剂，具体为一种极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应。
【背景技术】
[0002]烯烃的氢甲酰化反应过程往往采用油相均相催化体系，催化剂和反应原料都溶解在同一相中，反应不受传质限制，反应速率快。但也存在着反应后溶剂和产物分离的问题，这往往需要采用蒸馏的办法，这就需要消耗大量热能，同时还会影响催化剂的稳定性。蒸馏过程体系中未反应完的原料烯烃发生聚合以及产物醛类缩合产生焦油。焦油会携带催化剂，带来催化剂的损耗同时也会降低催化剂的活性。此外，在蒸馏过程难免会带来溶剂的挥发损耗，这不仅增加了费用消耗，同时带来环境问题。
[0003]Jessop等人报道了一类极性可调控的溶剂，研宄结果表明该类溶剂可以在吸收/解吸0)2的过程中从低极性的分子态溶剂和高极性的离子态溶剂形式之间实现可逆性转变。在化工生产的不同步骤中往往需要使用到不同极性大小的溶剂。这类具有极性可逆性转变性质的溶剂正好能在化工生产中使用。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对以上技术问题，提供一种可以解决传统的溶剂与产品在分离过程中需要蒸馏来完成，存在能耗高以及溶剂易挥发损耗等问题的，利用常温常压条件下即可使该溶剂极性可逆性转变的性质实现了溶剂与产品的分离以及溶剂的回收，降低能耗且并不存在溶剂损耗的一种极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
一种极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应，该反应包括如下步骤:
首先，异丁烯以及催化剂溶解在溶剂CyNME2中进行氢甲酰化反应。反应完成后，反应液体系进入到产品分离塔中，异戊醛溶解在溶剂中，在产品分离塔中引入一定量的水，再通以一定流量的CO2气体，使得溶剂极性增加而进入到水相，从而实现溶剂与产品的分离。产品在精制塔中进一步分离纯化。极性相进入到溶剂回收塔中，通过N2的气提作用，使得CO 2从中解吸出来，从而溶剂极性降低而与水相分开，溶剂分离后经除水工艺后进入到氢甲酰化反应器中循环使用；水相循环进入到产品分离塔中参与极性转换反应，溶剂回收塔中解离出来的气体的尾气中含有队和CO2，经过气体分离工艺可以实现气体的循环使用，COJf环进入到产品分离塔中参与反应，N2循环进入溶剂回收塔用于气提。
[0007]溶剂在吸收与解吸CO2的过程极性实现可逆性转变。
[0008]CO2吸收过程在温度为20-35°C的条件下进行，CO 2分压为0.05-0.15Mpa，最好为
0.1Mpa，反应时间要求20-120min，可根据溶剂添加量确定。
[0009]CO2解吸过程在温度为35-60°C的条件下进行，优选为50°C的条件下进行，解吸时间要求在60-240min。产品分离塔中水的添加量与溶剂的比例以体积比计为0.5:1_2:1，最好为1:1。
[0010]本发明采用Cy匪％在异丁烯氢甲酰化合成异戊醛过程作溶剂。通过溶剂极性可逆性的性质在反应完成后实现溶剂和产品的分离以及溶剂的回收。本反应不仅限于异丁烯烃的氢甲酰化反应，任何在有机溶剂中进行的均相催化反应都可以实施，反应参数以及催化剂的选择均参考相应的反应条件。
[0011 ] 与现有技术相比，本发明的优点在于
(一)、采用N，N- 二甲基环己胺(Cy^e2)作异丁烯氢甲酰化反应生成异戊醛的溶剂，在产品分离塔中Cy^e2在水和CO2作用下极性增加实现产品与溶剂的分离；在溶剂回收塔中通过惰性气体(如N2)的气提作用将CyWe2从水相中解离出来，溶剂得以回收并实现循环利用。
[0012](二)、传统的溶剂与产品分离过程需要蒸馏来完成，存在能耗高以及溶剂易挥发损耗等问题。本发明利用在常温常压条件下该溶剂极性可逆性转变的性质实现了溶剂与产品的分离以及溶剂的回收，降低了能耗且并不存在溶剂损耗。
[0013]
【附图说明】
[0014]图1是本反应中所米用的工艺流程图。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0017]实施例1:
在250mL的高压釜中加入约0.2g三苯基膦羰基铑催化剂以及90mL Cy^e2作溶剂，经N2置换后充入约45g异丁烯，再充入一定量的混合气(0)/!12体积比，55:45)，升温到100 °C，在2.5MPa下反应2h，转速为350rpm。反应后体系冷却至室温，体系中加入约10mL水，并以200mL/min的流速通C0230min，溶剂进入到水相和产品有机相分离。产品相进一步分离提纯，得到的异戊醛收率为70%，异戊醛产品纯度98%，其中氮含量低于0.1%。水相再以200mL/min的流速通队I h，溶剂CyWe2从水相中解离出来，经进一步除水后用于下一次反应，溶剂经除水后得到约85mL，则回收率约94%。
[0018]实施例2:
在250mL的高压釜中加入约0.2g三苯基膦羰基铑催化剂以及10mL CyNMe2作溶剂，经N2置换后充入约45g异丁烯，再充入一定量的混合气(0)/!12体积比，55:45)，升温到100 °C，在2.5MPa下反应2h，转速为350rpm。反应后体系冷却至室温，体系中加入约10mL水，并以200mL/min的流速通CO2 20min，溶剂进入到水相和产品有机相分离。产品相进一步分离提纯，得到的异戊醛收率为65%，异戊醛产品纯度95%，其中氮含量2%。水相再以200mL/min的流速通队I h，溶剂CyNMe2从水相中解离出来，经进一步除水后用于下一次反应，溶剂经除水后得到约90mL，则回收率约90%。由于0)2通气时间较短，导致溶剂与产品分离不彻底，产品中溶剂含量增大。
[0019]实施例3:
在500mL的高压釜中加入约0.35g三苯基膦羰基铑催化剂以及170mLCy匪％作溶剂，经队置换后充入约80g异丁烯，再充入一定量的混合气(CO/H2，55:45)，升温到100 °C，在
2.5MPa下反应2h，转速为350rpm。反应后体系冷却至室温，体系中加入约200mL水，并以200mL/min的流速通C0250min，溶剂进入到水相和产品有机相分离。产品相进一步分离提纯，得到的异戊醛收率为63%，异戊醛产品纯度98%，其中氮含量低于0.1%。水相再以200mL/min的流速通N2 2h，溶剂C5^Me2从水相中解离出来，经进一步除水后用于下一次反应，溶剂经除水后得到约158mL，则回收率约93%。
【主权项】
1.一种极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应，其特征在于包括如下反应步骤: 异丁烯溶解在溶剂中，加入三苯基膦羰基铑催化剂进行催化反应得到异戊醛；反应停止后，异戊醛溶解在溶剂中；在产品分离塔中加入水并通以CO2，使溶剂极性增加而进入到水相，从而实现溶剂与产品的分离；产品进入产品分离塔进一步分离纯化；高极性的溶剂进入到溶剂回收塔中，通过惰性气体N2的气提作用，溶剂从水相中解离出来，经除水工艺后循环进入氢甲酰化反应器中循环使用；溶剂回收塔中解离出来的气体的尾气中含有队和CO2，经过气体分离工艺可以实现气体的循环使用；水相也进入到产品分离塔中参与极性转换反应。
2.根据权利要求1所述的极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应，其特征在于:所述的溶剂为CyNME2。
3.根据权利要求1所述的极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应，其特征在于:溶剂在吸收与解吸0)2的过程极性实现可逆性转变。
4.根据权利要求1所述的极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应，其特征在于:溶剂回收塔中解离出来的尾气中含队和CO2，经气体分离工艺，CO2循环进入到产品分离塔中参与反应，N2循环进入溶剂回收塔用于气提。
5.根据权利要求1所述的极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应，其特征在于:产品分离塔中水的添加量与溶剂的比例以体积比计为0.5:1-2:1。
6.根据权利要求3所述的极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应，其特征在于:C02吸收过程在温度为20-35°C的条件下进行，0)2分压0.05-0.15Mpa，反应时间根据溶剂添加量确定，为20-120min。
7.根据权利要求3所述的极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应，其特征在于:C02解吸过程在温度为35-60°C的条件下进行，解吸时间为60-240min。
8.根据权利要求1所述的极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应，其特征在于:该反应应用于异丁烯烃的氢甲酰化反应或任何在有机溶剂中进行的均相催化反应。
【专利摘要】本发明属于化工领域，涉及在化学反应过程的不同步骤中会使用到不同极性大小的溶剂，具体为一种极性可逆性转变溶剂用于异丁烯氢甲酰化反应。该反应采用N,N-二甲基环己胺（CyNMe2）作异丁烯氢甲酰化反应生成异戊醛的溶剂，在产品分离塔中CyNMe2在水和CO2作用下极性增加实现产品与溶剂的分离；在溶剂回收塔中通过惰性气体（如N2）的气提作用将CyNMe2从水相中解离出来，溶剂得以回收并实现循环利用。传统的溶剂与产品分离过程需要蒸馏来完成，存在能耗高以及溶剂易挥发损耗等问题。本发明利用在常温常压条件下该溶剂极性可逆性转变的性质实现了溶剂与产品的分离以及溶剂的回收，降低了能耗并不存在溶剂损耗。
【IPC分类】C07C45-50, C07C47-02
【公开号】CN104557488
【申请号】CN201510012302
【发明人】陶川东, 谭平华, 王小莉, 毛震波, 赖崇伟, 李洁, 陈群文
【申请人】西南化工研究设计院有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月12日