一种制备无水过氧乙酸溶液的方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及过氧乙酸的制备方法，特别是制备无水过氧乙酸溶液的方法与装置。
【背景技术】
[0002] 过氧乙酸是一种重要的工业氧化剂和医用高效杀菌剂，被广泛应用于化工行业的 材料合成、石油行业的柴油脱硫、轻纺行业的织物漂白以及医疗卫生领域的杀菌消毒。过氧 乙酸的主要制备方法有两种:一种是通过使用乙酸在浓硫酸催化下与H 202水溶液反应制备， 经蒸馏可以得到过氧乙酸的水溶液;另一种是通过使用乙醛在催化剂作用下与氧气反应制 备无水过氧乙酸有机溶液。
[0003] 乙酸双氧水硫酸催化法可以生产质量浓度10 % -55 %的过氧乙酸水溶液。专利文 献EP 1016657 A1和US 2002177732 A1公开的工艺比较简单、设备投入少、生产安全性较 高，但是只能制备过氧乙酸水溶液。
[0004] 乙醛空气/氧气氧化法可以生产无水过氧乙酸溶液，但是此法所用设备复杂、投资 大、安全系数要求高；同时生产过程中产生的乙醛单过醋酸酯是温敏性易爆化合物，爆炸危 险性较高;若用酸性催化剂抑制乙醛单过醋酸酯的形成，则后期需要对重金属酸性催化剂 进行去除，否则影响无水过氧乙酸溶液稳定性。
[0005] 在化工合成方面，用高含水量(通常情况下水含量高于45wt%)的过氧乙酸溶液做 氧化剂进行稀经的环氧化反应和Baeyer-Villiger反应时，水的存在会导致目标产物生成 后发生部分水解，从而降低产率;同时，水解产物又会增加产品提纯及后处理的难度。因此， 制备无水高浓度过氧乙酸溶液在化工合成方面有重要价值。探寻安全、高效、廉价、环保的 制备无水过氧乙酸溶液的途径，有利于拓展过氧乙酸应用领域、降低过氧乙酸生产成本。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的第一个问题是提供一种制备无水过氧乙酸溶液的方法。
[0007] 本发明要解决的第二个技术问题是提供一种制备无水过氧乙酸溶液的装置。
[0008] 本发明所述方法的技术方案是：过碳酰胺和过量乙酸在硫酸催化下生成过氧乙 酸、水和尿素混合物;蒸馏混合物，蒸汽经硫酸吸收水分后得到无水过氧乙酸乙酸蒸汽，蒸 汽经冷却后得到无水过氧乙酸的乙酸溶液;硫酸与尿素反应生成液体硫酸尿素水合物，留 在反应釜中。其具体反应方程式如下：
[0010]本发明所述方法，包括以下步骤：
[0011] (1)将过碳酰胺和乙酸按照摩尔比1:1-5加入反应釜中混合成浆料，按照混合浆料 质量的0-2倍加入有机溶剂;控制体系压力在1.33-41.33kPa，温度在40-55°C。有机溶剂可 以是二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、丙酮、乙酸乙酯等低沸点溶剂。
[0012] (2)将浓硫酸预热至40-55°C，然后按照硫酸与过碳酰胺摩尔比1:1-2的比例加入 精馏干燥塔顶部，浓硫酸在精馏干燥塔的填料间形成液膜，吸收从反应釜中蒸馏出的过氧 乙酸、乙酸、有机溶剂蒸汽中的水份，浓硫酸吸水后进入反应爸中参与催化和与尿素反应生 成液体硫酸尿素水合物;上升到塔顶的无水过氧乙酸和乙酸蒸汽经冷凝后得到无水过氧乙 酸的有机溶液。
[0013] 本发明利用乙酸和过碳酰胺可以在硫酸催化下反应生成过氧乙酸并副产液体硫 酸尿素水合物的原理，能够比较简单、方便的制备无水过氧乙酸有机溶液，并副产硫酸尿素 水合物。本方法原材料过碳酰胺、乙酸和浓硫酸廉价易得。主产物无水过氧乙酸溶液用途 广、附加值高，经济效益显著。副产物硫酸尿素水合物可作为制备磺酸氨和生产复合肥的原 材料。本方法相比乙醛氧化法制无水过氧乙酸溶液，工艺流程简单、设备投更少、安全性高， 并且环保无污染，因此具有重要的实际应用价值。
[0014] 为解决第二个技术问题，本发明提供一种制备无水过氧乙酸溶液的装置，该装置 包括反应釜1、精馏干燥塔2、冷却塔3、真空装置4,反应釜1顶部与精馏干燥塔底部连通，精 馏干燥塔顶部有浓硫酸加料口和蒸汽出口，蒸汽出口与冷却塔连通，冷却塔与真空装置连 通。
[0015] 经上述步骤后，反应釜1底部物料中含有液体硫酸尿素水合物、残余醋酸、有机溶 剂、过氧乙酸及少量的水，可以按以下方法进一步处理循环利用：当必要量的浓硫酸从精馏 干燥塔的顶部全部加入反应釜1后，反应釜1中的底部物料输送到循环釜5中，加热循环釜5 使物料中的醋酸、有机溶剂、残留的过氧乙酸及少量的水蒸出并进入精馏干燥塔2的中部， 循环釜5中剩余的液体硫酸尿素水合物通过栗体作为副产物输出。
[0016] 附加的设备为:反应釜1的底部出料口与循环釜5的顶部进料口连接，循环釜5的蒸 汽出口连接精馏干燥塔2的塔体，循环釜5的底部有出料口。
[0017] 本发明所述装置的内部所有与反应液或蒸汽接触的面(包括精馏干燥塔中的填 料)为玻璃面、搪瓷面或惰性塑料面等，塑料可以是聚丙烯、聚四氟乙烯等。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明专利中所述制备无水过氧乙酸溶液装置的示意图。
[0019]其中：卜反应釜，2-精馏干燥塔，3-7令却塔，4-真空装置，5-循环釜
【具体实施方式】
[0020] 以下结合实施例对本发明的【具体实施方式】作详细说明。
[0021] 实施例1
[0022] 将190g活性氧含量16.5%的过碳酰胺和600g乙酸混合成浆料后加入带有精馏干 燥塔的2000ml反应釜中。打开水环式真空栗，将体系内绝对压力控制在1.33-11.33kPa。将 反应釜中的浆料加热至50°C，此时反应釜中的乙酸轻微沸腾并预热精馏干燥塔中玻璃填 料。在负压作用下将200g预热至50°C的98 %浓硫酸缓慢从精馏干燥塔塔顶滴入填料区。在 填料区下降的浓硫酸与上升的混合蒸汽接触并吸收蒸汽中的水份放出热量，脱水后