专利名称：：戊酮的生产方法
技术领域：
：本发明涉及一种以间戊二烯为原料制备戊酮的方法，特别涉及使间戊二烯和水，在H3P04/硅藻土酸性催化剂作用下，间戊二烯经水合和异构化反应生产戊酮的一种方法。
背景技术：
：戊酮是一种无色透明，具有芳香气味的精细化工中间体和高档溶剂，主要用作溶剂和制备医药、香料和农药等精细化工活性中间体。其中2-戊酮和3-戊酮分别为合成血管扩张药物伟哥(Virga)及二甲乐茂的中间体。目前通常采用乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸等羧酸作原料，在催化剂作用下，经高温脱羧工艺生产2-戊酮、3-戊酮。脱羧工艺因原料消耗较高，生产工艺复杂，原料对设备有较大的腐蚀性，存在着生产成本较高和环境污染问题；而间戊二烯直接水合异构工艺，从生产工艺的先进性、产品质量、原料的来源和生产成本，特别是从对环境的影响来看，该工艺具有明显的优势。由于间戊二烯在没有催化剂时就非常容易发生聚合反应，因此可以推断在使用H3POW硅藻土催化剂和220'C高温条件下，间戊二烯会发生聚合反应。影响催化剂活性和稳定性。在催化剂表面，当异戊二烯水合速率明显快于异戊二烯聚合速率时，此时催化剂因结焦失活速率较慢；当二个反应速率接近时，由于催化剂表面聚合物含量不断增加，使得催化剂活性持续下降，此时催化剂稳定性较差。异戊二烯水合速率和聚合速率的快慢除与催化剂自身的催化性能有关外，还与原料中水/异戊二烯摩尔比、反应温度有关。因此，从工艺角度来说，合理的反应温度和水/异戊二烯摩尔比对提高催化剂使用寿命有利。在HbP04/硅藻土催化剂表面游离磷酸的数量和组成决定催化剂活性高低，催化剂表面游离磷酸主要由正磷酸、焦磷酸和少量多磷酸组成，前两种磷酸可以提供一定数量的中、高强度酸中心，是反应的活性位，多磷酸则非活性位。但在间戊二烯水合时，由于催化剂表面所含磷酸会被物料逐渐带出，使得催化剂活性呈逐渐降低趋势，同时由于结构的破坏会明显降低催化剂的强度，从而严重影响催化剂的使用寿命。GB9904343公开了由异戊二烯水合制备甲基异丙基酮的工艺。在20030(TC，LHSV为0.33h"，使用磷酸质量分数为40%~60%的11304/硅藻土催化剂，甲基异丙基酮收率为63%。陈素红等(石油化工，1999,28(11):769-771)对混合C5馏份。使用H3P04/硅藻土催化剂制备甲基异丙基酮工艺进行了研究。在催化剂的浸酸质量分数为65%、反应温度220。C、水/<:5摩尔比为6.2、LHSV为0.32h"时，甲基异丙基酮的收率为66%,选择性为83%，异戊二烯的转化率为80%。在以上技术方案中，虽然都可以生产甲基异丙基酮产品，但尚见文献报导过由间戊二烯经水合异构化反应直接生产戊酮产品。通过大量的研究，本发明实现了在H3P04/硅藻土催化剂作用下，由间戊二烯经水合异构化生产2-戊酮和3-戊酮混合物的工艺。
发明内容本发明的目的是为了提供一种新的戊酮的生产方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现戊酮的生产方法，该方法采用H3P04/硅藻土催化剂，使间戊二烯与水在绝热反应器内转化为戊酮。将气化的水和间戊二烯预热后，从反应器顶部进入催化剂床层进行反应，催化剂中磷酸含量为催化剂总质量的50%80%。在反应温度为180300°C，水和间戊二烯摩尔比为4.0-8.0，空速LHSV为0.10.5h'1，反应压力为常压0.3MPa的条件下，间戊二烯与水进行加成和异构化反应，生成戊酮。所述的催化剂为H3P04/硅藻土。所述的催化剂中磷酸含量优选为催化剂总质量的60%70%。所述的反应温度优选200~250°C。所述的水和间戊二烯摩尔比优选5.07.0。所述的反应压力优选0.2MPa。H3P04/硅藻土催化剂采用共混-浸渍法制备。将精选的硅藻土载体与质量分数为85%的正磷酸和硼酸按一定比例混合浸渍，再经物料均化和催化剂前体的成型、干燥、焙烧。所制得的催化剂加入反应器后，在含水蒸汽气氛下进行活化后，就可用于反应。通过大量实验对催化剂表面失活机理进行了研究，结果发现，在H3P04/硅藻土催化剂表面存在的磷酸的数量和组成决定催化剂活性的高低，催化剂表面磷酸主要由正磷酸、焦磷酸和少量多磷酸组成，前两种磷酸可以提供一定数量的中、高强度酸中心，是反应的活性位，而正磷酸和焦磷酸主要来源于催化剂表面Si3(P04)4(P2O5/SiO2=0.75)和SiP207(P2(VSiOfl)的水解。间戊二烯在酸作用下与水发生水合反应，转化成不稳定的碳五烯醇，再经异构化反应生成稳定的戊酮。本发明提供了一种戊酮的生产方法。在H3P04/硅藻土催化剂作用下，使间戊二烯通过水合异构化反应一步转化成戊酮产品。与现有脱羧工艺相比较，克服了现有工艺原料消耗较高，生产工艺复杂，原料对设备有较大的腐蚀性，存在着生产成本较高和环境污染问题。采用间戊二烯直接水合异构工艺，从生产工艺的先进性、产品质量、原料的来源和生产成本，特别是从对环境的影响来看，该工艺具有明显的优势。具体实施例方式在实施例中，间戊二烯转化率的定义为原料中间戊二烯摩尔数一产物中间戊二烯摩尔数间戊二烯转化率=-X100%原料中间戊二烯摩尔数转化为戊酮的间戊二烯摩尔数戊酮选择性=-X100%转化的间戊二烯摩尔数实施例16水合反应器为一根4)25mmX1000mm的不锈钢管式反应器，反应管分别装填直径为5mmX8mm的H3P04/硅藻土催化剂100ml，反应器底部装填惰性瓷球。催化剂中HsP04含量50%~80%，剩余部分为载体。将水和间戊二烯分别气化混合后，预热至设定温度，进入H3P04/硅藻土催化剂床层进行水合反应。反应温度180~300°C，水和间戊二烯摩尔比为4.0-8.0，空速LHSV为(U0.5h"，反应压力为常压0.3MPa。反应压力通过反应器出口处的压力控制器来调节。实施例的运行条件和结果见表1:表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1.戊酮的生产方法。该方法以H3PO4/硅藻土为催化剂，使间戊二烯与水在绝热反应器内转化为戊酮。将气化的水和间戊二烯预热后，从反应器顶部进入催化剂床层进行反应，催化剂中磷酸含量为催化剂总质量的50％～80％。在反应温度为180～300℃，水和间戊二烯摩尔比为4.0～8.0，空速LHSV为0.1～0.5h-1，反应压力为常压～0.3MPa的条件下，间戊二烯与水经加成和异构化反应生成戊酮。2.根据权利要求1所述的戊酮的生产方法，其特征在于，所述的催化剂为H3P04/硅藻土。3.根据权利要求l所述的戊酮的生产方法，其特征在于，所述的水合温度为180300℃。4.根据权利要求l所述的戊酮的生产方法，其特征在于，所述的水和间戊二烯摩尔比为4.08.0。5.根据权利要求1所述的戊酮的生产方法，其特征在于，所述的空速为0.10.5h-1。6.根据权利要求l所述的戊酮的生产方法，其特征在于，所述的反应压力为常压0.3MPa。7.根据权利要求l所述的戊酮的生产方法，其特征在于，所述的反应产物为2-戊酮和3-戊酮的混合物。8.根据权利要求2所述的戊酮的生产方法，其特征在于，所述的催化剂中H3P04加入量为催化剂总质量的50%80%。全文摘要本发明涉及戊酮的生产方法，该方法采用H<sub>3</sub>PO4/硅藻土催化剂，使间戊二烯与水在绝热反应器内转化为戊酮。将气化的水和间戊二烯预热后，从反应器顶部进入催化剂床层进行反应，催化剂中磷酸含量为催化剂总质量的50％～80％。在反应温度为180～300℃，水和间戊二烯摩尔比为4.0～8.0，空速LHSV为0.1～0.5h<sup>-1</sup>，反应压力为常压～0.3MPa的条件下，间戊二烯与水进行加成和异构化反应，生成戊酮。与现有的采用高温脱羧生产戊酮工艺相比较，间戊二烯水合异构生产戊酮工艺具有污染少和生产成本低的特点，属于绿色和高科技清洁生产工艺。从生产工艺的先进性、产品质量、原料的来源和生产成本来看，特别是从对环境的影响来看，间戊二烯水合同时生产2-戊酮和3-戊酮工艺具有明显的优势。文档编号C07C49/04GK101168498SQ20061011748公开日2008年4月30日申请日期2006年10月24日优先权日2006年10月24日发明者胡建国申请人:胡建国