专利名称：一种常压下制备异佛尔酮的方法
技术领域：
本发明涉及一种用丙酮制备异佛尔酮的方法，特别是涉及一种丙酮在常压下通过缩合反应制备异佛尔酮的方法。
背景技术：
异佛尔酮(Isophorone，ISO)是丙酮化学中的第一代衍生物，其化学名为3，5，5-三甲基-2-环乙烯-I-酮。分子式SC9H14O,分子量为138. 21，外观为无色或淡黄色透明液体，具有较高沸点、很低吸湿性，其溶解能力、分散性、流平性好，是高分子材料的良好溶齐U，可溶解硝化纤维素、丙烯酸酯、醇酸树脂、聚酯和环氧树脂等。由于其具有不饱和酮的结 构，双键可进一步发生得到醇、酸、胺、酯及异氰酸酯等重要产品，在塑料、农药、医药、涂料等工业中具有广泛的用途。异佛尔酮经加成、加氢、光气化可制得异氰酸酯，是聚氨酯涂料中重要的脂肪族异氰酸酯原料。异佛尔酮优良的溶解性，添加到短油度醇酸磁漆中，可提高其干性、硬度、耐油性。此外，还应用于软包装用复合薄膜、鞋用胶粘剂、磁带粘合剂、油墨等行业。异佛尔酮优良的溶解性可作为农药的乳化用溶剂，可使农药的溶解度提高20%以上，另外还用于制备斯达姆-34除草剂，3，5- 二甲酚杀虫剂等。异佛尔酮的合成线路有两条，一条经由异丙叉丙酮与丙酮缩合制得，此工艺路线的优点是在常压和较低温度下进行，因此，它条件温和、操作简单、设备投资少，但因为原料价格较高、产品成本高、难以工业化推广应用，主要应用于实验室中；另一条经由丙酮缩合制得，即丙酮在碱性催化剂和水的存在下经醇醛缩合，然后经脱水、环化制得异佛尔酮。丙酮缩合法又主要可以分为两种，即液相缩合法和多相催化缩合法。在高温下，碱催化丙酮三分子缩合生成异佛尔酮，丙酮在这种条件下，不仅仅发生三分子缩合反应，还发生双分子缩合及二次缩合等副反应。I)液相缩合法液相缩合法是目前国外主要采用的工业化生产方法，分为连续法和间歇法。由于连续法易于自动化控制，改善劳动环境，国外工业化生产多采用连续法生产。其反应机理可理解为，丙酮在氢氧化钾等强碱存在下缩合为二丙酮醇，后者脱水形成异亚丙基丙酮，再与丙酮缩合得到异佛尔酮。该法得到的异佛尔酮选择性约为60 70%，二丙酮醇选择性约为16%，异丙叉丙酮选择性约为7 %，高沸物质质量分数约为3 7 %，丙酮转化率约为6 10%。该法具有催化剂简单，操作方便，异佛尔酮收率高等优点，特别适合于工业化生产。但缺点也不容忽视，即反应釜为高压设备，且内部结构较复杂，丙酮转化率不高，生产成本较高，废液中含有大量碱液，处理较困难，蒸馏塔操作过程不易控制等。2)气-固相催化缩合法固体催化剂多相催化缩合制备异佛尔酮的工艺，即丙酮蒸汽在较高温度下连续通过固体碱催化剂依次完成醇醛缩合、脱水、加成、分子内缩合、再脱水等反应，最终得到异佛尔酮。
这种气-固相催化缩合法具有催化剂易制备、无污染，反应器为固定床、易放大等优点；但催化剂成本高易坍塌、再生困难，生产周期短，异佛尔酮的选择性低等问题。由此可见，上述用丙酮制备异佛尔酮的方法均有较大的适用局限，因此，研究和开发一种工艺流程简单、成本低廉、催化剂后期处理简单的一种丙酮在常压下通过缩合反应制备异佛尔酮的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续化、常压、稳定运行的丙酮制备异佛尔酮的方法。本发明一种常压下制备异佛尔酮的方法首先是将丙酮加热气化，然后进入反应器中进行缩合反应，生成物经蒸馏而出进入接受罐中，最后进行蒸馏、脱焦、分相和精馏操作 得到成品异佛尔酮。所述脱焦过程为将低沸点物质从高沸点物质中蒸馏出来，本质过程为蒸馏。本专利中为将异佛尔酮和轻组分从混合物中分离出来，而将一些高沸点组分留在塔釜中的过程为脱焦。本发明具体是按照以下顺序的操作步骤完成常压下制备异佛尔酮的(I)丙酮经计量泵加入汽化器中汽化成气体，汽化器升温至150 200°C ；(2)反应器内装入固体催化剂，加热至熔融状态并保持一定的液位，液位高度为丙酮气体与催化剂接触的行程高度，常压反应器预热至220 350°C，然后丙酮进入常压反应器内进行反应，物料停留时间为I 2小时；所述丙酮经预热后是从反应器上部进入，从上而下与液相催化剂充分接触并发生反应生成异佛尔酮；(3)丙酮不断加入，催化剂上层有一层有机相覆盖，有机相层的高度通过反应器的温度控制，生成的有机相不断被蒸发进入冷凝器，经冷凝后收集得到反应液；(4)反应液经蒸馏回收丙酮，经脱焦提取其中的有效组分，而重组分留在塔釜中，然后进行分相去除反应生成的水，再进入精馏塔中精馏得到异佛尔酮成品。作为本发明所述常压下制备异佛尔酮的方法的一种优选方案，其中第2)步中加热至熔融状态所使用的催化剂为LiOH、NaOH或KOH的一种或多种混合物。作为本发明所述常压下制备异佛尔酮的方法的一种优选方案，其中所述反应器内调节温度，维持催化剂为熔融状态。本发明的有益效果是采用常压反应器，将催化剂加热至熔融状态与经气化的丙酮在220 350°C下，充分接触生成异佛尔酮，由于反应器温度高于各组分的沸点，经反应生成的各组分物质气化后经冷凝器冷凝，而催化剂由于沸点较高则留在反应器内，起到了反应物和催化剂的分离目的，这样既减少了其他方法带来的催化剂后处理麻烦的问题，由于反应压力为常压减少了设备选型一次性的投入和压力较高带来工艺操作困难等问题。
图I为本发明方法流程图。
具体实施例方式实施例将片装NaOH加入反应器中加热至熔融状态，并保持液位长度为12 15m，丙酮以lOOL/h经泵打入汽化器中，汽化器升温至150°C后进入反应器中进行反应，反应物经气化进入冷凝器中冷凝后采出去进入接受罐中。合成液经蒸馏将未反应的丙酮回收再利用，然后釜液进入脱焦塔去除高沸点物质，经脱焦后的物料经过分相塔后排出反应生成的水，然后物料经过间隙精馏塔分离出成品异佛尔酮和副广品异丙叉丙酮。丙酮转化率为32%，异丙叉丙酮选择性为31. 5%，异佛尔酮选择性为60%。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。权利要求
1.一种常压下制备异佛尔酮的方法，其特征在于首先是将丙酮加热气化，然后进入反应器中进行缩合反应，生成物经蒸馏而出进入接收罐中，最后进行蒸馏、脱焦、分相和精馏操作得到成品异佛尔酮。
2.根据权利要求I所述的常压下制备异佛尔酮的方法，其特征在于 (1)丙酮经计量泵加入汽化器中汽化成气体，汽化器升温至150 200°C； (2)反应器内装入固体催化剂，加热至熔融状态并保持一定的液位，常压反应器预热至220 350°C，然后丙酮进入常压反应器内进行反应，物料停留时间为I 2小时； (3)丙酮不断加入，催化剂上层有一层有机相覆盖，有机相层的高度通过反应器的温度控制，生成的有机相不断被蒸发进入冷凝器，经冷凝后收集得到反应液； (4)反应液经蒸馏回收丙酮，经脱焦提取其中的有效组分，而重组分留在塔釜中，然后进行分相去除反应生成的水，再进入精馏塔中精馏得到异佛尔酮成品。
3.根据权利要求2所述的常压下制备异佛尔酮的方法，其特征在于所述(2)中加热至熔融状态所使用的催化剂为LiOH、NaOH或KOH的一种或多种混合物。
4.根据权利要求2所述的常压下制备异佛尔酮的方法，其特征在于反应器内调节温度，维持催化剂为熔融状态。
全文摘要
本发明公开了一种常压下制备异佛尔酮的方法首先是将丙酮加热气化，然后进入反应器中进行缩合反应，生成物经蒸馏而出进入接受罐中，最后进行蒸馏、脱焦、分相和精馏操作得到成品异佛尔酮。该方法既减少了其他方法带来的催化剂后处理麻烦的问题，由于反应压力为常压减少了设备选型一次性的投入和压力较高带来工艺操作困难等问题。
文档编号C07C45/74GK102633612SQ20121009768
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者崔迎祥, 钱小金, 钱建华, 陈健明 申请人:江苏焕鑫高新材料科技有限公司