以复合催化剂催化合成新洋茉莉醛的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有机化合物的催化合成装置，具体涉及一种以复合催化剂催化合成新洋茉莉醛的装置，本发明还提供了使用该装置合成新洋茉莉醛的方法。
【背景技术】
[0002]新洋茉莉醛，化学名称为2 —甲基一 3 —(3，4 一亚甲二氧基苯基)丙醛，是一种具有臭氧样头香的鲜花香韵的名贵合成香料，既具有温柔的兔耳草醛、紫丁香、新刈草及仙客来等的新鲜花草香气，又具有新鲜甜瓜和西瓜样的水果青香，可用于仙客来、茉莉、玫瑰等几乎所有花香调香气的调和。在调配各种高级香水、化妆品、除臭剂、液体洗涤剂、皂用香精时使用它，用量可达10%，将它与二氢茉莉酮酸甲酯配合使用，效果极佳，国际上著名的“蝶欧”(D1r)厂所生产的“静静的河”(Eau Sauvage)和“蝶欧莱拉”(D1rella)等名牌香水时，均添加了新洋茉莉醛，是一种不可缺少的名贵香料。它还可用来调配具有缓解因睡眠不足引起的压力或记忆力减退功能的香精。另外，新洋茉莉醛有杀菌活性，而且高效、安全，对肠内的细菌无影响，因此可用于口腔护理产品和食品中。
[0003]由于新洋茉莉醛的名贵和广泛应用，国外从20世纪50年代就开始研制并使用新洋茉莉醛，核心技术掌握在少数几家大公司手中。目前，国外的主要生产商为美国国际香料公司(IFF)、英国奎斯特公司(Quest)、德国哈门?雷默公司(H&R)及日本高砂公司(TAK)。我国对新洋茉莉醛的研究报道始于90年代中期，由于合成反应收率太低，采用液态碱作缩合剂对环境污染严重，同时以Pd / C作为选择性加氢催化剂，产品成本太高，所以新洋茉莉醛在国内还未实现工业化。
[0004]现有技术中合成新洋茉莉醛的方法主要是以洋茉莉醛为原料，与丙醛发生轻醛缩合反应，最后催化还原得到新洋茉莉醛，例如CN103880812，US300896等。其中与丙醛的缩合反应有多种方法，如常用的液体碱的乙醇溶液，但该法副反应较多，产率较低，且催化剂难回收，后处理复杂，并产生大量的废水；利用相转移催化法合成新洋茉莉醛，但存在相转移催化剂价格高，不易分离等缺点，残留在最终产品中的相转移催化剂影响最后香水品质；阴离子交换树脂法，该反应条件温和，产物易分离，但反应所需催化剂制备过程复杂，阴离子交换树脂再生复杂，套用率低。
[0005]此外还有一种方法是由4-(2-甲基烯丙基)_1，2-苯二酚为原料来制备新洋茉莉醛，如CN102503927。该反应虽然能实现副产物的有效利用，变废为宝，但是在进行2-甲基-3- (3，4-亚甲基二氧苯基)丙醇的制备中需要过柱才能得到目标产物，不适合工业生产，降低了其工业应用价值。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用复合催化剂催化合成新洋茉莉醛的生产装置，其生产工艺简单，反应转化率高，三废排放量少，可有效降低生产成本，解决了现有技术的生产装置工艺复杂、环境污染严重、生产成本昂贵的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的以复合催化剂催化合成新洋茉莉醛的装置，包括气体汇流排、压力反应釜，还包括氮气集装格、氢气集装格，所述的氮气集装格与压力反应釜管道连接；所述的氢气集装格和氮气集装格分别与气体汇流排管道连接，所述的气体汇流排与压力反应釜管道连接；还包括胡椒醛高位槽、丙醛高位槽、乙醇高位槽，所述的胡椒醛高位槽、乙醇高位槽与压力反应釜管道连接，所述的丙醛高位槽通过滴加栗与压力反应釜管道连接；还包括与压力反应釜管道连接的精密过滤器，所述精密过滤器经隔膜栗与所述的乙醇高位槽管道连接；所述的精密过滤器经管道连接有中间品高位槽，还包括与所述中间品高位槽管道连接的釜式分馏塔，所述釜式分馏塔经冷却装置连接有真空接受罐。
[0008]所述的压力反应釜上设置有复合催化剂添加手孔。
[0009]所述的压力反应釜内还设置有搅拌器。
[0010]所述的压力反应釜内壁一侧设置有U型弯管，所述的精密过滤器经U型弯管与压力反应釜管道连接。
[0011]所述的冷却装置包括一级冷凝器、二级冷凝器、不凝气冷凝器，所述的一级冷凝器、二级冷凝器、不凝气冷凝器通过管道与釜式分馏塔串联连接，所述的不凝气冷凝器上设置有泄放口，所述的真空接受罐分别与二级冷凝器和不凝气冷凝器管道连接。
[0012]所述的精密过滤器内设置有丝网滤芯。
[0013]使用本装置合成新洋茉莉醛的方法，包括以下步骤:
1)从胡椒醛高位槽中向压力反应釜内加入胡椒醛、从乙醇高位槽中向压力反应釜中加入有机溶剂乙醇、然后从复合催化剂添加手孔向压力反应釜内投加复合催化剂；
2)开启压力反应釜的搅拌器，打开蒸汽阀门对压力反应釜进行升温；
3)压力反应釜升温至60?90°C时，从丙醛高位槽中向压力反应釜内滴加丙醛，滴加时间控制在4?8小时；
4)滴加结束后，保温反应2?4小时，取样检测丙醛含量<1%时，开启循环冷却水阀门将压力反应釜降温至常温；
5)开启氮气集装格的阀门，向压力反应釜内通入氮气，用氮气置换压力反应釜内空气4?6次，然后从气体汇流排充入氮气至压力反应釜内压力至0.6Mpa，并保持釜内压力维持2小时内压力不下降；
6)待反应系统压力稳定后，打开氢气集装格的阀门，从气体汇流排向压力反应釜充入氢气，用氢气置换压力反应釜内氮气4?6次；然后充入氢气，调节压力反应釜压力至0.6Mpa，并保持釜内压力维持2小时内压力不下降；待系统压力稳定后，关闭氢气进气阀门，升温至50?60°C，反应体系压力平衡后，开启氢气阀门，保持反应压力0.6Mpa，反应时间10?15小时左右；
7)反应结束，关闭氢气阀门，从压力反应釜的反应釜泄放口将压力反应釜泄压；
8)打开氮气阀门，将反应液用氮气压到精密过滤器进行过滤；
9)过滤器液相滤液用氮气压到中间品高位槽进行下一步分馏操作；
10)过滤器固相催化剂用乙醇通过隔膜栗打入精密过滤器，反冲洗至压力反应釜内，供下批次反应套用；
11)将中间品高位槽中的反应粗品打入釜式分馏塔中，升釜温至60?80°C，常压回收甲醇，当塔顶温度下降，无出料时，回收甲醇结束，回收的乙醇打入乙醇高位槽中套用； 12)开真空机组，在釜式分馏塔内压力-0.09MPa、釜温120?180°C、回流比4:1?1:8的条件下，分馏反应粗品，当塔顶温度下降，无出料后，降温压釜残，新洋茉莉醛粗品经分馏得到98.5wt%高含量的成品，成品氮气保护放出至真空接受罐，用镀PVF (聚氟乙烯)铁桶盛装，氮封储存。
[0014]所述的丙醛高位槽以及通过丙醛滴加栗与压力反应釜3连接的管道外壁设置有保温层，保温温度5±5°C。
[0015]所述的压力反应釜3容量为250?1630L，材质为不锈钢，设计压力为1.6MPa，工作压力0.5?0.6MPa0
[0016]自动反冲洗精密过滤器可以实现复合固体催化剂的自动过滤反冲洗，克服了转移沉降过滤过程中的催化剂损失和被外界污染造成催化剂失活的缺点，具有密闭安全生产、操作简单、使过滤操作可以在较长时间内连续进行、过滤精度高、保证产品质量的特点，减少频繁的人工切换操作和繁重的过滤器清洗工作，避免不必要的停工，从而保护了价格昂贵的催化剂，缩短了生产装置的单批操作周期，降低生产成本。
[0017]所述的釜式分馏塔装填为CY700型填料。
[0018]本发明中，复合催化剂缩合反应和加氢反应良好的催化剂，具有催化活性高、选择性好、反应条件温和、工艺流程简单、腐蚀性小等优点。本发明的内容是以胡椒醛和丙醛近似等摩尔量为原料，以Pd-KF/Al203为复合催化剂，以乙醇为有机溶剂一步合成新洋茉莉醛
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[0019]本装置使用原料为胡椒醛、丙醛，来源易得，反应条件温和，反应转化率高，工艺比较容易实施，生产过程中产生三废排放量少，产品收率有了较大提高，同时克服了加氢过程中反应不完全和催化剂套用后失活的缺点，可控制副反应影响香气质量的新洋茉莉醇的含量均在0.3%以下，具有生产成本低，最终产品纯度高、香气纯正的特点。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的以复合催化剂合成新洋茉莉醛的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0022]如图1可见，本发明的以复合催化剂催化合成新洋茉莉醛的装置，包括气体汇流排2、压力反应釜3，还包括氮气集装格101、氢气集装格102，所述的氮气集装格101与压力反应釜3管道连接；所述的氢气集装格102和氮气集装格101分别与气体汇流排2管道连接，所述的气体汇流排2与压力反应釜3管道连接；还包括胡椒醛高位槽4、丙醛高位槽5、乙醇高位槽7，所述的胡椒醛高位槽4、乙醇高位槽7与压力反应釜3管道连接，所述的丙醛高位槽5通过滴加栗6与压力反应釜3管道连接；还包括与压力反应釜3管道连接的精密过滤器8，所述精密过滤器8经隔膜栗9与所述的乙醇高位槽7管道连接；所述的精密过滤器8经管道连接有中间品高位槽10，还包括与所述中间品高位槽10管道连接的釜式分馏塔11，所述釜式分馏塔11经冷却装置连接有真空接受罐15。
[0023]所述的压力反应釜3上设置有复合催化剂添加手孔31。所述的压力反应釜3内还设置有搅拌器32。
[0024]所述胡椒醛高位槽4内还设置有高位槽搅拌器41，可以提高胡椒醛均匀性。
[0025]所述的压力反应釜3内壁一侧设置有U型弯管34，所述的精密过滤器8经U型弯管34与压力反应釜3管道连接。
[0026]所述的冷却装置包括一级冷凝器12、二级冷凝器13、不凝气冷凝器14，所述的一级冷凝器12、二级冷凝器13、不凝气冷凝器14通过管道与釜式分馏塔11串联连接，所述的不凝气冷凝器14上设置有泄放口 141，所述的真空接受罐15分别与二级冷凝器13和不凝气冷凝器14管道连接。
[0027]所述的精密过滤器8内设置有丝网滤芯80。
[0028]实施例1
I)从胡椒醛高位槽4中向压力反应釜3内加入胡椒醛50kg、从乙醇高位槽7中向压力反应釜3中加入有机溶剂乙醇250Kg、然后从复合催化剂添加手孔31向压力反应釜3内投加复合催化剂Pd-KF/Al203 0.3kg。本实施例中，压力反应釜3容积500L。
[0029]2)开启压力反应釜3的搅拌器32，打开蒸汽阀门对压力反应釜3进行升温。
[0030]3)压力反应釜3升温至60?90°C时，从丙醛高位槽5中向压力反应釜3内滴加丙醛19kg，滴加时间控制在4?8小时。
[0031]4)滴加结束后，保温反应2?4小时，取样检测丙醛含量< 1%时，开启循环冷却水阀门将压力反应釜3降温至常温。所述冷却水通过壁外循环对压力反应