用丙烯腈副产氢氰酸工业化合成2-羟基戊酸甲酯的方法
阅读说明：本技术 用丙烯腈副产氢氰酸工业化合成2-羟基戊酸甲酯的方法 (Method for industrially synthesizing 2-hydroxy methyl valerate by using acrylonitrile byproduct hydrocyanic acid ) 是由 张善荣 于 2021-01-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用丙烯腈副产氢氰酸工业化合成2-羟基戊酸甲酯的方法,涉及化工技术领域,采用丙烯腈副产氢氰酸作为起始原料,经过合成、水解酯化、中和、分离、精馏等制得2-羟基戊酸甲酯。本发明扩展了丙烯腈副产氢氰酸综合开发利用的途径,使得丙烯腈副产氢氰酸得到更合理高效的利用,提升丙烯腈装置整体的生产运行经济效益。(The invention discloses a method for industrially synthesizing 2-hydroxy methyl valerate from acrylonitrile byproduct hydrocyanic acid, which relates to the technical field of chemical industry. The method expands the way of comprehensively developing and utilizing the acrylonitrile byproduct hydrocyanic acid, so that the acrylonitrile byproduct hydrocyanic acid is utilized more reasonably and efficiently, and the overall production operation economic benefit of an acrylonitrile device is improved.)
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体是一种用丙烯腈副产氢氰酸工业化合成2-羟基戊酸甲酯的方法。
背景技术
2-羟基戊酸甲酯，分子式：C6H12O3，闪点：76℃，密度：1.029，沸点：204℃。
2-羟基戊酸甲酯是一种含有羟基和酯基的双官能团化合物，可参与多种反应，合成多个化合物，2-羟基戊酸甲酯是制备丙环唑的一种关键中间体，同时在医药、农药及精细化学品表面活性剂、聚酯纤维等行业也有重要应用，还可用于化妆品添加剂，是一种用途非常广泛的有机化工原料和中间体。
截止目前，国内就有关利用丙烯腈副产氢氰酸合成2-羟基戊酸甲酯的研发实验及进展的信息极少，相关工业化生产2-羟基戊酸甲酯的信息信息也不常见。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用丙烯腈副产氢氰酸工业化合成2-羟基戊酸甲酯的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用丙烯腈副产氢氰酸工业化合成2-羟基戊酸甲酯的方法，采用丙烯腈副产氢氰酸作为起始原料，包括以下步骤：
（1）丁醛氰醇的制备：
配料比例：氢氰酸:催化剂: 正丁醛=1: 0.01～0.015:2.3～2.8；
合成釜内先后加入配料比例的正丁醛和催化剂，搅拌均匀后，合成釜内滴加配料比例的氢氰酸，控制反应温度不超过10℃，氢氰酸滴加完毕后保温15分钟，获得丁醛氰醇，计量后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）盐酸甲醇的制备：
配料比例：氯化氢:无水甲醇=1:1.8～2.3；
按照氯化氢和无水甲醇的配料比例，采用降膜吸收器循环吸收法合成盐酸甲醇，在制备盐酸甲醇时控制降膜吸收器内温度在-10℃～-11℃，制得的盐酸甲醇转入盐酸甲醇计量罐；
（3）结晶成盐反应：
配料比例：丁醛氰醇:盐酸甲醇=1:0.55～0.85；
将步骤（2）制备的盐酸甲醇转入成盐釜内，在搅拌降温状态下，滴加步骤（1）制备的丁醛氰醇，滴加过程中控制反应温度不超过30℃，滴加结束后，控制成盐釜内温度30℃～45℃，保温反应4小时，获得亚氨基酯盐酸盐溶液；
（4）水解酯化反应：
配料比例：步骤（1）氢氰酸:纯水:甲醇=1:0.24～0.29:1.45～1.85；
将步骤（3）制备的亚氨基酯盐酸盐溶液转入水解酯化釜内，搅拌状态下加入配料比例的纯水和甲醇，将物料升温至50℃～60℃，进行水解酯化反应3～5小时；
（5）中和反应：
将步骤（4）水解酯化反应后的物料转入中和釜内，通入氨气与物料内未参与反应的氯化氢进行中和反应生成氯化铵，并控制中和后的物料的pH值在5～7范围内；
（6）离心固液分离：
将步骤（5）中和后的物料转入离心机进行固液分离，液态离心液进入离
心地槽，经过静置沉淀后转入离心液储罐；
（7）精馏分离：
将离心液储罐内的离心液转入精馏塔，分别精馏出前馏分、2-羟基戊酸甲酯和釜残夜，前馏分转入前馏分分离塔， 2-羟基戊酸甲酯转入成品储罐，釜残液转入釜残液储罐。
优选的，步骤（1）中催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠或甲醇钠或乙醇钠或三甲胺或三乙胺。
优选的，步骤（6）离心固液分离所得的固态副产为氯化铵。
优选的，步骤（7）中精馏出的前馏分转入前馏分分离塔蒸馏分离出甲醇和纯水，转入步骤（4）水解酯化反应循环利用。
本发明采用上述结构，具有以下的优点：
1、本发明在现有丙烯腈副产氢氰酸开发利用的基础上，研发出丙烯腈副产氢氰酸利用的新途径，使得丙烯腈副产氢氰酸得到更合理、更高效的利用；
2、本发明研发了一种新的2-羟基戊酸甲酯的合成工艺，并经过流程设计可实现工业化生产；
3、本发明设计的合成工艺流程路线合理、清晰，虽然没有成熟可参考的技术资料，但设备配置可根据各种原料和中间体的物化性质均采用常规材质、规格的反应釜、机泵和精馏塔，便于实现工业化量产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。
实施例1
（1）向反应釜中，加入230千克正丁醛，1千克氢氧化钠，搅拌下降温到-10 ℃ ，保持反应釜温度在-10～-5℃，向反应釜内加入100千克氢氰酸，反应生成丁醛氰醇，然后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）向盐酸甲醇合成釜内加入150千克无水甲醇，然后降温，通入83千克的氯化氢，通完氯化氢在-5℃以下保温10分钟；
（3）将步骤（2）合成的233千克盐酸甲醇转入成盐釜，加入24千克纯水，降温搅拌状态下缓慢匀速滴加步骤（1）合成的330千克丁醛氰醇，控制滴加反应温度在25～30℃，滴加完成后，保持反应温度25～35℃范围内，反应6小时，反应生成亚氨基酯盐酸盐，然后加入145千克无水甲醇溶解成盐物料；
（4）将步骤（3）反应结束的物料转入水解酯化釜，开始水解酯化反应4～6小时；
（5）酯化反应结束的物料转入中和釜内，搅拌状态下降温至35～45℃，通入氨气进行中和反应；
（6）中和反应结束的物料进入离心机进行固液分离，固体为氯化铵，离心液为2-羟基戊酸甲酯半成品合成液；
（7）半成品合成液静置沉淀后转入精馏塔进行精馏分离得415.5千克2-羟基戊酸甲酯成品，计算反应收率94.43%；
（8）精馏前馏分进入前馏分分离塔回收甲醇和水，循环套用至步骤（3）成盐反应，精馏结束，釜残液转入专用储罐集中回收处理。
实施例2
（1）向反应釜中，加入245千克正丁醛，1.2千克氢氧化钾，搅拌下降温到-10 ℃ ,保持反应釜温度在-10～-5℃，向反应釜内加入100千克氢氰酸，反应生成丁醛氰醇，然后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）向盐酸甲醇合成釜内加入165千克无水甲醇，然后降温，通入83千克的氯化氢，通完氯化氢在-5℃以下保温10分钟；
（3）将步骤（2）合成的248千克盐酸甲醇转入成盐釜，加入26千克纯水，降温搅拌状态下缓慢匀速滴加步骤（1）合成的345千克丁醛氰醇，控制滴加反应温度在25～30℃，滴加完成后保持反应温度25～35℃反应6小时，反应生成亚氨基酯盐酸盐，然后加入160千克无水甲醇溶解成盐物料；
（4）将步骤（3）反应结束的物料转入水解酯化釜，开始水解酯化反应4～6小时；
（5）酯化反应结束的物料转入中和釜内，搅拌状态下降温至35～45℃，通入氨气进行中和反应；
（6）中和反应结束的物料进入离心机进行固液分离，固体为氯化铵，离心液为2-羟基戊酸甲酯半成品合成液；
（7）半成品合成液静置沉淀后转入精馏塔进行精馏分离得419千克2-羟基戊酸甲酯成品，计算反应收率95.23%；
（8）精馏前馏分进入前馏分分离塔回收甲醇和水，循环套用至步骤（3）成盐反应，精馏结束，釜残液转入专用储罐集中回收处理。
实施例3
（1）向反应釜中，加入270千克正丁醛，1.2千克碳酸钠，搅拌下降温到-10 ℃ ,保持反应釜温度在-10～-5℃，向反应釜内加入100千克氢氰酸，反应生成丁醛氰醇，然后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）向盐酸甲醇合成釜内加入165千克无水甲醇，然后降温，通入83千克的氯化氢，通完氯化氢在-5℃以下保温10分钟；
（3）将步骤（2）合成的248千克盐酸甲醇转入成盐釜，加入26千克纯水，降温搅拌状态下缓慢匀速滴加步骤（1）合成的370千克丁醛氰醇，控制滴加反应温度在25～30℃，滴加完成后保持反应温度25～35℃反应6小时，反应生成亚氨基酯盐酸盐，然后加入170千克无水甲醇溶解成盐物料；
（4）将步骤（3）反应结束的物料转入水解酯化釜，开始水解酯化反应4～6小时；
（5）酯化反应结束的物料转入中和釜内，搅拌状态下降温至35～45℃，通入氨气进行中和反应；
（6）中和反应结束的物料进入离心机进行固液分离，固体为氯化铵，离心液为2-羟基戊酸甲酯半成品合成液；
（7）半成品合成液静置沉淀后转入精馏塔进行精馏分离得419.5千克2-羟基戊酸甲酯成品，计算反应收率95.34%；
（8）精馏前馏分进入前馏分分离塔回收甲醇和水，循环套用至步骤（3）成盐反应，精馏结束，釜残液转入专用储罐集中回收处理。
实施例4
（1）向反应釜中，加入270千克正丁醛,1.2千克三甲胺，搅拌下降温到-10 ℃ ,保持反应釜温度在-10～-5℃，向反应釜内加入100千克氢氰酸，反应生成丁醛氰醇，然后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）向盐酸甲醇合成釜内加入170千克无水甲醇，然后降温，通入74千克的氯化氢，通完氯化氢在-5℃以下保温10分钟；
（3）将步骤（2）合成的244千克盐酸甲醇转入成盐釜，加入28千克纯水，降温搅拌状态下缓慢匀速滴加步骤（1）合成的370千克丁醛氰醇，控制滴加反应温度在25～30℃，滴加完成后保持反应温度25～35℃反应6小时，反应生成亚氨基酯盐酸盐，然后加入170千克无水甲醇溶解成盐物料；
（4）将步骤（3）反应结束的物料转入水解酯化釜，开始水解酯化反应4～6小时；
（5）酯化反应结束的物料转入中和釜内，搅拌状态下降温至35～45℃，通入氨气进行中和反应；
（6）中和反应结束的物料进入离心机进行固液分离，固体为氯化铵，离心液为2-羟基戊酸甲酯半成品合成液；
（7）半成品合成液静置沉淀后转入精馏塔进行精馏分离得412.2千克2-羟基戊酸甲酯成品，计算反应收率93.68%；
（8）精馏前馏分进入前馏分分离塔回收甲醇和水，循环套用至步骤（3）成盐反应，精馏结束，釜残液转入专用储罐集中回收处理。
实施例5
（1）向反应釜中，加入280千克正丁醛，1.4千克三乙胺，搅拌下降温到-10 ℃ ,保持反应釜温度在-10～-5℃ ,向反应釜内加入100千克氢氰酸，反应生成丁醛氰醇，然后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）向盐酸甲醇合成釜内加入170千克无水甲醇，然后降温，通入74千克的氯化氢，通完氯化氢在-5℃以下保温10分钟；
（3）将步骤（2）合成的244千克盐酸甲醇转入成盐釜，加入28千克纯水，降温搅拌状态下缓慢匀速滴加步骤（1）合成的380千克丁醛氰醇，控制滴加反应温度在25～30℃，滴加完成后保持反应温度25～35℃反应6小时，反应生成亚氨基酯盐酸盐，然后加入185千克无水甲醇溶解成盐物料；
（4）将步骤（3）反应结束的物料转入水解酯化釜，开始水解酯化反应4～6小时；
（5）酯化反应结束的物料转入中和釜内，搅拌状态下降温至35～45℃，通入氨气进行中和反应；
（6）中和反应结束的物料进入离心机进行固液分离，固体为氯化铵，离心液为2-羟基戊酸甲酯半成品合成液；
（7）半成品合成液静置沉淀后转入精馏塔进行精馏分离得415千克2-羟基戊酸甲酯成品，计算反应收率94.32%；
（8）精馏前馏分进入前馏分分离塔回收甲醇和水，循环套用至步骤（3）成盐反应，精馏结束，釜残液转入专用储罐集中回收处理。
实施例6
（1）向反应釜中，加入270千克正丁醛，1.2千克三甲胺，搅拌下降温到-10 ℃ ,保持反应釜温度在-10～-5℃，向反应釜内加入100千克氢氰酸，反应生成丁醛氰醇，然后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）向盐酸甲醇合成釜内加入170千克无水甲醇，然后降温，通入89千克的氯化氢，通完氯化氢在-5℃以下保温10分钟；
（3）将步骤（2）合成的269千克盐酸甲醇转入成盐釜，加入25千克纯水，降温搅拌状态下缓慢匀速滴加步骤（1）合成的370千克丁醛氰醇，控制滴加反应温度在25～30℃，滴加完成后保持反应温度25～35℃反应6小时，反应生成亚氨基酯盐酸盐，然后加入150千克无水甲醇溶解成盐物料；
（4）将步骤（3）反应结束的物料转入水解酯化釜，开始水解酯化反应4～6小时；
（5）酯化反应结束的物料转入中和釜内，搅拌状态下降温至35～45℃，通入氨气进行中和反应；
（6）中和反应结束的物料进入离心机进行固液分离，固体为氯化铵，离心液为2-羟基戊酸甲酯半成品合成液；
（7）半成品合成液静置沉淀后转入精馏塔进行精馏分离得423.6千克2-羟基戊酸甲酯成品，计算反应收率96.27%；
（8）精馏前馏分进入前馏分分离塔回收甲醇和水，循环套用至步骤（3）成盐反应，精馏结束，釜残液转入专用储罐集中回收处理。
实施例7
（1）向反应釜中，加入280千克正丁醛,1.4千克三乙胺，搅拌下降温到-10 ℃ ,保持反应釜温度在-10～-5℃ ,向反应釜内加入100千克氢氰酸,反应生成丁醛氰醇，然后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）向盐酸甲醇合成釜内加入180千克无水甲醇，然后降温，通入86千克的氯化氢，通完氯化氢在-5℃以下保温10分钟；
（3）将步骤（2）合成的266千克盐酸甲醇转入成盐釜，加入25千克纯水，降温搅拌状态下缓慢匀速滴加步骤（1）合成的370千克丁醛氰醇，控制滴加反应温度在25～30℃，滴加完成后保持反应温度25～35℃反应6小时，反应生成亚氨基酯盐酸盐，然后加入180千克无水甲醇溶解成盐物料；
（4）将步骤（3）反应结束的物料转入水解酯化釜，开始水解酯化反应4～6小时；
（5）酯化反应结束的物料转入中和釜内，搅拌状态下降温至35～45℃，通入氨气进行中和反应；
（6）中和反应结束的物料进入离心机进行固液分离，固体为氯化铵，离心液为2-羟基戊酸甲酯半成品合成液；
（7）半成品合成液静置沉淀后转入精馏塔进行精馏分离得424.5千克2-羟基戊酸甲酯成品，计算反应收率96.48%；
（8）精馏前馏分进入前馏分分离塔回收甲醇和水，循环套用至步骤（3）成盐反应，精馏结束，釜残液转入专用储罐集中回收处理。
实施例8
（1）向反应釜中，加入260千克正丁醛,1.2千克氢氧化钾，搅拌下降温到-10 ℃ ,保持反应釜温度在-10～-5℃ ,向反应釜内加入100千克氢氰酸,反应生成丁醛氰醇，然后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）向盐酸甲醇合成釜内加入165千克无水甲醇，然后降温，通入89千克的氯化氢，通完氯化氢在-5℃以下保温10分钟；
（3）将步骤（2）合成的254千克盐酸甲醇转入成盐釜，加入22千克纯水，降温搅拌状态下缓慢匀速滴加步骤（1）合成的360千克丁醛氰醇，控制滴加反应温度在25～30℃，滴加完成后保持反应温度25～35℃反应6小时，反应生成亚氨基酯盐酸盐，然后加入165千克无水甲醇溶解成盐物料；
（4）将步骤（3）反应结束的物料转入水解酯化釜，开始水解酯化反应4～6小时；
（5）酯化反应结束的物料转入中和釜内，搅拌状态下降温至35～45℃，通入氨气进行中和反应；
（6）中和反应结束的物料进入离心机进行固液分离，固体为氯化铵，离心液为2-羟基戊酸甲酯半成品合成液；
（7）半成品合成液静置沉淀后转入精馏塔进行精馏分离得415.3千克2-羟基戊酸甲酯成品，计算反应收率94.39%；
（8）精馏前馏分进入前馏分分离塔回收甲醇和水，循环套用至步骤（3）成盐反应，精馏结束，釜残液转入专用储罐集中回收处理。
实施例9
（1）向反应釜中，加入260千克正丁醛,1.2千克氢氧化钾，搅拌下降温到-10 ℃ ,保持反应釜温度在-10～-5℃ ,向反应釜内加入100千克氢氰酸,反应生成丁醛氰醇，然后转入丁醛氰醇计量罐；
（2）向盐酸甲醇合成釜内加入175千克无水甲醇，然后降温，通入85千克的氯化氢，通完氯化氢在-5℃以下保温10分钟；
（3）将步骤（2）合成的260千克盐酸甲醇转入成盐釜，加入26千克纯水，降温搅拌状态下缓慢匀速滴加步骤（1）合成的360千克丁醛氰醇，控制滴加反应温度在25～30℃，滴加完成后保持反应温度25～35℃反应6小时，反应生成亚氨基酯盐酸盐，然后加入175千克无水甲醇溶解成盐物料；
（4）将步骤（3）反应结束的物料转入水解酯化釜，开始水解酯化反应4～6小时；
（5）酯化反应结束的物料转入中和釜内，搅拌状态下降温至35～45℃，通入氨气进行中和反应；
（6）中和反应结束的物料进入离心机进行固液分离，固体为氯化铵，离心液为2-羟基戊酸甲酯半成品合成液；
（7）半成品合成液静置沉淀后转入精馏塔进行精馏分离得419.6千克2-羟基戊酸甲酯成品，计算反应收率95.36%；
（8）精馏前馏分进入前馏分分离塔回收甲醇和水循环套用至步骤（3）成盐反应，精馏结束釜残液转入专用储罐集中回收处理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。