一种烯烃氢甲酰化反应的方法及系统与流程

本发明涉及催化化学工程，特别是涉及一种烯烃氢甲酰化反应的方法及系统。

背景技术：

1、烯烃氢甲酰化反应又称羰基化反应，即指合成气与烯烃经过钴基或者铑基催化剂的催化在一定压力温度的条件下，反应生成比原烯烃多一个羰基碳的醛的过程，产物经过进一步反应还可以生成醇或一些其他的衍生物，具有重要的工业应用甲酯。

2、目前在工业上，烯烃氢甲酰化主要以传统釜式反应为主。该搅拌釜式反应器具有加热慢、散热慢的缺点，同时需要加压的气液两相或者气液液三相反应传质效率低下，导致反应时间长、效率低。因此，开发新型反应的方法及系统很有必要。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种烯烃氢甲酰化反应的方法及系统，精准控制反应条件、缩短反应时间、提高醛类产率和本质安全。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种烯烃氢甲酰化反应的方法，将烯烃、催化剂、催化剂配体、溶剂和包括co和h2的混合气混合后进行烯烃氢甲酰化反应，其中，所述催化剂配体能溶于所述溶剂，所述溶剂为有机溶剂，所述烯烃氢甲酰化反应在微通道反应器中进行。

3、优选地，所述方法具体包括如下步骤：

4、a1)将所述烯烃、所述催化剂、所述催化剂配体和所述溶剂进行第一混合；

5、具体的，可以向催化剂中加入催化剂配体和溶剂，混合(搅拌均匀)，再加入烯烃，混合(搅拌均匀)；

6、a2)将第一混合后得到的混合物与所述混合气进行第二混合；

7、a3)将第二混合得到的混合物进行烯烃氢甲酰化反应。

8、优选地，所述方法还包括：将烯烃氢甲酰化反应得到的产物进行冷却、气液分离，分别得到液相醛类产物和气相产物。

9、更优选地，所述方法还包括：将所述气相产物循环进行烯烃氢甲酰化反应或稀释后排空。

10、优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

11、b1)所述烯烃选自c4～c15烯烃中的至少一种；

12、b2)所述催化剂为铑催化剂；

13、b3)所述催化剂配体选自单齿磷配体和双磷配体中的至少一种；如三苯基磷、biphephos、2-双(二苯基磷)乙烷(dppe)等；

14、b4)所述溶剂选自甲苯、丙酮、甲醇、乙醇和甲乙酮中的至少一种；

15、b5)所述混合气中co和h2的摩尔比为0.5：1～5：1，如0.5：1～1：1或1：1～5：1；

16、b6)所述烯烃与所述催化剂的摩尔比为150：1～250：1，如150：1～200：1或200：1～250：1；

17、b7)所述催化剂配体与所述催化剂的摩尔比为1：1～2.5：1；

18、b8)所述混合气与所述催化剂的摩尔比为1500～20000：1，如1500～4500：1或4500～20000：1；

19、b9)所述烯烃、所述催化剂、所述催化剂配体和所述溶剂的总摩尔数与所述混合气的摩尔数之比为0.05：1～0.5：1，如0.05：1～0.14：1、0.14：1～0.17：1、0.17：1～0.2：1、0.2：1～0.25：1、0.25：1～0.33：1或0.33：1～0.5：1；

20、b10)烯烃氢甲酰化反应的温度为50～120℃，如50～80℃、80～90℃、90～100℃或100～120℃；

21、b11)烯烃氢甲酰化反应的压力为0～2mpa，如0～0.1mpa、0.1～0.3mpa、0.3～0.4mpa、0.4～0.5mpa、0.5～1mpa或1～2mpa。

22、更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

23、b21)特征b2)中，所述铑催化剂为二羰基乙酰丙酮铑(cas号：14874-82-9)；

24、b31)特征b3)中，所述单齿磷配体可为三苯基磷(cas号：603-35-0)；

25、b32)特征b3)中，所述双磷配体可选自2-双(二苯基磷)乙烷(dppe，cas号：1663-45-2)和双磷亚磷酸酯配体中的至少一种；所述双磷亚磷酸酯配体可为biphephos(cas号：121627-17-6)；

26、b51)特征b5)中，所述混合气中co和h2的摩尔比为1：1～3：1；

27、b91)特征b9)中，所述烯烃、所述催化剂、所述催化剂配体和所述溶剂的总摩尔数与所述混合气的摩尔数之比为0.125：1～0.33：1；

28、b101)特征b10)中，烯烃氢甲酰化反应的温度为80～100℃；

29、b111)特征b11)中，烯烃氢甲酰化反应的压力为0.1～1mpa。

30、优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

31、c1)所述微通道反应器为一个或多个并联的毛细管微通道反应器或板式微通道反应器；

32、c2)所述微通道反应器设有换热模块，或者，所述微通道反应器置于水浴或油浴中，实现反应温度的保持；

33、c3)所述微通道反应器的材料为聚四氟乙烯、玻璃、碳化硅或哈c合金。

34、本发明第二方面提供一种烯烃氢甲酰化反应的系统，包括：

35、混合器，实现烯烃、催化剂、催化剂配体、溶剂和包括co和h2的混合气的混合，其中，所述催化剂配体能溶于所述溶剂，所述溶剂为有机溶剂；

36、微通道反应器，实现混合后的物料进行烯烃氢甲酰化的反应；

37、所述混合器与所述微通道反应器连通。

38、优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

39、1)所述系统还包括第一供料单元，实现所述烯烃、所述催化剂、所述催化剂配体和所述溶剂的提供；所述第一供料单元与所述混合器连通；

40、2)所述系统还包括第二供料单元，实现所述包括co和h2的混合气的提供；所述第二供料单元与所述混合器连通；

41、3)所述系统还包括：

42、冷却器，实现烯烃氢甲酰化反应得到产物的冷却；

43、气液分离器，用于冷却后产物的气液分离，分别得到液相醛类产物和气相产物；

44、4)所述微通道反应器为一个或多个并联的毛细管微通道反应器或板式微通道反应器；

45、5)所述微通道反应器设有换热模块，或者，所述系统还包括加热保温单元，所述微通道反应器置于加热保温单元中，实现反应温度的保持；

46、6)所述微通道反应器的材料为聚四氟乙烯、玻璃、碳化硅或哈c合金。

47、更优选地，特征3)中，所述气液分离器与所述微通道反应器连通，实现所述气相产物循环进行烯烃氢甲酰化的反应；或者，所述系统还包括稀释单元，所述稀释单元与所述气液分离器连通后与外界连通，实现所述气相产物稀释后的排空。

48、如上所述，发明具有以下有益效果中的至少一项：

49、1)本发明烯烃氢甲酰化反应的方法及系统利用连续流微通道反应器，精准控制反应时间、反应温度，提高底物烯烃原料利用率。

50、2)本发明烯烃氢甲酰化反应的方法及系统利用微通道反应器可大大强化多相传质效率，缩短反应时间，提高反应产物选择性。

51、3)本发明烯烃氢甲酰化反应的方法及系统中催化剂配体能溶于所述溶剂，溶剂为有机溶剂，为气油两相的反应体系，分离简单。