一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法及装置的制造方法
一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及有机化工醚类化合物的生产方法，特别涉及工业化生产四氢糠醇乙醚 的方法。
【背景技术】
[0002]四氢糠醇乙醚，又称乙基四氢糠基醚、2_(乙氧甲基）四氢呋喃等，分子式为 C7HWO2,其结构如下所示：
[0004] 现有的合成工艺中，多采用金属催化剂反应得到乙基四氢糠醚。例如，可以以糠醛 为原料，以Ni为催化剂，在170~180°C、7.3~7.8MPa压力条件下连续加压氢化而得;也可以 由卤代烃与醇钠在无水体系通过取代反应制备。由于金属催化剂的成本高，且化学性质活 泼，在生产操作中存在一定风险，操作条件比较苛刻，且反应要求条件高，危险性大，并会造 成严重的环境污染和危害操作者身体健康。
【发明内容】
[0005] 本发明的第一目的是克服现有技术的缺陷，通过对反应原料以及反应条件的全面 优化，提供一种适用于工业化大批量生产的、安全、环保、高效的四氢糠醇乙醚生产方法。
[0006] 具体的，本发明提供了一种工业化生产四氢糠醇乙醚的方法，所述方法包括以下 步骤:将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液混合，在超声波条件下充分反应，所得反应物 依次进行脱水、精馏，即得四氢糠醇乙醚。
[0007] 本发明所述反应的方程式为：
[0008] C5Hi0〇2+C2H5Br+KOH^C7Hi4〇2+H2〇+KBr
[0009] 主要反应机理为:在氢氧化钾水溶液提供的强碱环境下，超声波催化反应生成醚。 [0010] 本发明使用的氢氧化钾水溶液的浓度为45~55%，优选为50%。采用该浓度的氢 氧化钠水溶液作为原料可以在确保生产安全的同时为反应提供适宜的pH值环境，促进反应 充分进行。
[0011] 在实际的工业化生产中，为了确保反应的充分进行，所述四氢糠醇、溴乙烷和氢氧 化钾水溶液的质量比为1~3.5:1~3.2:0.8~5;优选为1.7~3.5:1.5~3.2:2~5,或为1~ 1.7:1~1.5:1~2 〇
[0012] 本发明为了确保反应能够在安全、环保的条件下充分进行，优选在反应过程中进 行超声波处理。具体而言，所述超声波的频率优选为300~500khz，进一步优选为400khz。 [0013]在超声波反应条件下，反应的温度为15~105°C，优选为45~90°C，进一步优选为 65~85°C;反应的压力为0 · 15~0 · 5MPa，优选为0 · 2~0 · 35MPa。
[0014] 本发明所述反应可以在能够实现上述条件要求的超声波反应器内进行，例如，可 采用标称功率30000W、标称频率400khz、处理量(单位时间内加入超声波反应器的物料量） <5t/h的超声波反应器。
[0015] 本发明所述脱水优选采用膜分离脱水方法进行，脱水至含水量为0.03~0.05%。 在实际生产过程中，优选以物料流速1.5~3t/h输入膜分离脱水系统。所述膜分离脱水系统 包含膜脱水装置，优选由脱水栗和膜分离脱水装置相连接组成，所述脱水栗可以以特定的 速度将原料栗入膜分离脱水装置，以实现最佳的脱水效果。。
[0016] 所述精馏优选采用减压蒸馏方法，在-0.25~1.5MPa的减压蒸馏条件下收集85~ 115°C的馏分，即高纯度的四氢糠醇乙醚。在实际生产过程中，优选以物料流速1.8~2.5t/h 输入精馏系统。所述精馏过程具体为:将减压蒸馏塔釜温度控制在95~130°C，减压蒸馏塔 顶温度控制在85~115°C，系统压力控制在-0.25~1.5MPa，以1.8~2.5t/h的速度进料，待 减压蒸馏塔顶温度稳定在85~115°C时进行采出，此段组分即为产品四氢糠醇乙醚。
[0017] 本发明进一步提供了一种工业化化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的优选方法，包 括以下步骤：
[0018] (1)将四氢糠醇、溴乙烷和50 %氢氧化钾水溶液以质量比1~1.7:1~1.5:1~2混 合后，以流速< 5t/h输入超声波反应器，在超声频率350~450khz、温度65~85°C、压力0.2 ~0.35Mpa的条件下充分反应，输出反应产物；
[0019] (2)将所述反应产物以流速1.5~3t/h输入膜分离脱水系统，得含水量为0.03~ 0.05 %的脱水产物；
[0020] (3)将所述脱水产物以流速1.8~2.5t/h输入减压蒸馏系统，在压力-0.25~ 1.5MPa条件下蒸馏，收集85~115°C的馏分，即得终产物。
[0021] 本发明的第二目的是提供一种工业化超声反应生产四氢糠醇乙醚的装置。
[0022] 具体的，所述装置包括依次顺序相连的原料储蓄-计量输送系统、超声波反应器、 中间产品储罐、脱水系统、粗产品储罐、精馏系统和终产品储罐。
[0023] 所述原料储蓄-计量输送系统包括并列的四氢糠醇储蓄-计量输送单元、溴乙烷储 蓄-计量输送单元和氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单元。其中，所述四氢糠醇储蓄-计量输 送单元由依次相连的四氢糠醇储罐和四氢糠醇计量输送栗组成，溴乙烷储蓄-计量输送单 元由依次相连的溴乙烷储罐和溴乙烷计量输送栗组成，氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单 元由依次相连的氢氧化钾水溶液储罐和氢氧化钾水溶液计量输送栗组成;所述四氢糠醇计 量输送栗、溴乙烷计量输送栗和氢氧化钾水溶液计量输送栗分别与超声波反应器相连。 [0024]所述脱水系统包括膜分离脱水装置，通过膜分离原理实现对反应产物的脱水。所 述脱水系统还可以包括设置于所述膜分离脱水装置前端的脱水栗，所述脱水栗的一端可与 中间产品储罐相连，另一端与膜分离脱水装置相连，可以以特定的速度将反应产物栗入膜 脱水装置中，实现高效脱水。
[0025]所述精馏系统包括减压蒸馏塔，通过减压蒸馏原理实现对粗产品的精制，以获得 高纯度的四氢糠醇乙醚。所述精馏系统可进一步包括设置于所述减压蒸馏塔前端的减压蒸 馏塔进料栗和塔釜加热器。所述减压蒸馏塔进料栗的一端可与粗产品储罐相连，另一端经 塔釜加热器与减压蒸馏塔相连，可以以特定的速度将粗产品栗入减压蒸馏塔，实现高效精 馏。
[0026]所述减压蒸馏塔的顶端可设有回流系统，包括依次相连的塔顶冷凝器、塔顶回流 罐和精馏塔回流栗。
[0027]由于精馏后的产物从所述减压蒸馏塔的顶部输出，所述终产品储罐与减压蒸馏塔 的顶部相连。
[0028] 本发明进一步保护所述方法和装置在工业化超声波反应生产醚类化合物中的应 用。
[0029] 本发明提供的方法原料易得、环保、安全，可以应用于工业化生产。本发明通过化 工业化生产统计，所得到的目的产物综合收率为90~93%，且所得目的产物纯度可达99~ 99.5 %，远远高于现有方法合成四氢糠醇乙醚可以达到的收率和纯度。
【附图说明】
[0030] 图1为实施例1所述终产物的h-NMR共振峰归属图。
[0031 ]图2为实施例1所述终产物的红外谱图。
[0032]图3为实施例3所述装置的示意图；其中，1、四氢糠醇储罐，2、溴乙烷储罐，3、氢氧 化钾水溶液储罐，4、四氢糠醇计量输送栗，5、溴乙烷计量输送栗，6、氢氧化钾水溶液计量输 送栗，7、超声波反应器，8、中间产品储罐，9、脱水栗，10、膜分离脱水装置，11、粗产品储罐， 12、减压蒸馏塔进料栗，13、塔釜加热器，14、减压蒸馏塔，15、塔顶冷凝器，16、塔顶回流罐， 17、减压蒸馏塔回流栗，18、终产品储罐。
【具体实施方式】
[0033]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0034] 实施例1
[0035]按照以下步骤生产四氢糠醇乙醚：
[0036] (1)将1. It四氢糠醇、1.3t溴乙烷和1.5t浓度为50%的氢氧化钾水溶液混合，以流 速5t/h输入超声波反应器，在超声频率400khz、温度65°C、压力0.35Mpa的条件下充分反应， 输出反应产物；
[0037] (2)将所述反应产物以流速2. lt/h输入膜分离脱水系统，得含水量为0.05%的脱 水产物；
[0038] (3)将所述脱水产物以流速2t/h输入减压蒸馏系统，在压力1 · OMPa条件下蒸馏，收 集85~115°C的馏分，得0.99t终产物。
[0039] 本实施例进一步对所得终产物进行检测。所述检测具体为：
[0040] (a)采用SPEC-PMR- CHM 500MHz核磁共振波谱仪对终产物进行测定，溶剂为氘代氯 仿;其四氢糠醇乙醚的1H-NMR共振峰归属图如图1所示，结果如表1所示。
[0041 ] 表1:终产物的1H-NMR检测结果
[0043] (b)采用FTIR-7600型傅里叶变换红外色谱仪对终产物的结构进行分析;终产物的 红外谱图如图2所示，故此，其分子结构为：
[0045] 由上述(a)和(b)的检测结果可知，终产物为四氢糠醇乙醚。
[0046] (c)采用仁华GC-9890A型气相色谱仪对终产物的组成和纯度进行分析;具体参数 包括:色谱柱：20mm*0.25mm，PEG-20M毛细管柱;柱温:45°C/4分至100°C/8分;升温速率:20 °C/分;汽化室温度:265°C;分流比：5:1。
[0047] 分析结果为:终产物中四氢糠醇乙醚纯度为99.05% ;以四氢糠醇计四氢糠醇乙醚 收率为90.5%。
[0048] 实施例2
[0049]按照以下步骤生产四氢糠醇乙醚：
[0050] (1)将1.55t四氢糠醇和、1.48t溴乙烷和1.2t50%氢氧化钾水溶液混合，以流速 5t/h输入超声波反应器，在超声频率400khz、温度85°C、压力0.2Mpa的条件下充分反应，输 出反应产物；
[0051] (2)将所述反应产物以流速2. lt/h输入膜分离脱水系统，得含水量为0.03%的脱 水产物；
[0052] (3)将所述脱水产物以流速1.95t/h输入减压蒸馏系统，在压力0.5MPa条件下蒸 馏，收集85~115°C的馏分，即得1.411终产物。
[0053]采用实施例1所述检测方法对终产物进行检测。由检测结果可知，终产物为四氢糠 醇乙醚，纯度为99.2 %，以四氢糠醇计四氢糠醇乙醚收率为91.2 %。
[0054] 实施例3
[0055] 本实施例提供了一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的装置(如图3所示）， 所述装置包括依次顺序相连的原料储蓄-计量输送系统、超声波反应器7、中间产品储罐8、 脱水系统、粗广品储罐11、减压蒸馈系统、终广品储罐18;
[0056] 所述原料储蓄-计量输送系统由并列的四氢糠醇储蓄-计量输送单元、溴乙烷储 蓄-计量输送单元和氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单元组成;其中，四氢糠醇储蓄-计量输 送系统由依次相连的四氢糠醇储罐1和四氢糠醇计量输送栗4组成，溴乙烷储蓄-计量输送 系统由依次相连的溴乙烷储罐2和溴乙烷计量输送栗5组成，50%氢氧化钾水溶液储蓄-计 量输送系统由依次相连的50 %氢氧化钾水溶液储罐3和50 %氢氧化钾水溶液计量输送栗6 组成，；所述四氢糠醇计量输送栗4、溴乙烷计量输送栗5和氢氧化钾水溶液计量输送栗6分 别与超声波反应器7相连；
[0057]所述脱水系统由依次顺序相连的脱水栗9和膜分离脱水装置10组成;脱水栗9与中 间产品储罐8直接相连；
[0058]所述减压蒸馏塔进料栗12经过塔釜加热器13与减压蒸馏塔14的底部相连;所述终 产品储罐18与减压蒸馏塔14的顶部相连;所述减压蒸馏塔14的顶部还设有由塔顶冷凝器 15、塔顶回流罐16和减压蒸馏塔回流栗17依次相连组成的回流系统。
[0059] 实施例1、2均优选采用该装置进行生产。
[0060] 实施例4
[0061] 本实施例提供了实施例3所述装置的具体操作步骤，包括:将外购四氢糠醇、溴乙 烷和氢氧化钾水溶液分别加入储罐1、2、3，打开超声波反应器7的热媒进出口，对超声波反 应器7预热，在反应过程中将反应温度控制在45~90°C;分别启动四氢糠醇供料栗4、溴乙烷 供料栗5和氢氧化钾水溶液供料栗6,将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液输按比例送至 超声波反应器;打开四氢糠醇乙醚中间罐8进口，收集反应液，待储罐液位达到60~80%时， 打开膜分离脱水系统10进出口阀门及粗产品储罐11阀门；打开反应液脱水栗9,调节出口流 量，流量控制在2t/h，使反应液通过膜分离脱水系统10进行脱水，脱水后的产品进入粗产品 储罐11;待粗产品储罐11液位达到60~80%时，投用减压蒸馏塔塔釜加热器13及塔顶冷凝 器15,在减压蒸馏过程中将塔釜温度控制在95~130°C，塔顶温度控制在85~115°C;启动减 压蒸馏塔进料栗12,并将进料量控制在1.9~2. lt/h;待塔顶温度稳定在85~115°C时进行 采出，此段组分即为产品四氢糠醇乙醚，打开四氢糠醇乙醚产品罐，将采出产品进行收集储 存。
[0062]虽然，上文中已经用一般性说明、【具体实施方式】及试验，对本发明作了详尽的描 述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见 的。因此，在不偏离本发明精神的基础上做的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法，其特征在于，包括以下步骤:将四 氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液混合，在超声波条件下充分反应，反应产物依次进行脱 水、精馏，即得四氢糠醇乙醚。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢氧化钾水溶液的浓度为45~55 % ; 所述四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液的质量比为1~3.5:1~3.2:0.8~5,或为1.7 ~3.5:1.5~3.2:2~5,或为1 ~1.7:1 ~1.5:1 ~2。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述超声波的频率为300~500khz，优 选为400khz。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超声波条件下反应的温度为15~105 °C，优选为45~90°C; 所述超声波条件下反应的压力为〇. 15~0.5MPa，优选为0.2~0.35MPa。5. 根据权利要求1~4任意一项所述的方法，其特征在于，所述脱水采用膜分离脱水法， 脱水至含水量为〇. 03~0.08 %。6. 根据权利要求1~5任意一项所述的方法，其特征在于，所述精馏采用减压蒸馏法，具 体为:在压力-0.25~1.5MPa条件下蒸馏，收集85~115°C的馏分。7. -种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将四氢糠醇、溴乙烷和50 %氢氧化钾水溶液以质量比1~1.7:1~1.5:1~2混合后， 以流速< 5t/h输入超声波反应器，在超声频率350~450khz、温度65~85°C、压力0.2~ 0.35Mpa的条件下充分反应，输出反应产物； (2) 将所述反应产物以流速1.5~3t/h输入膜分离脱水系统，得含水量为0.03~0.05% 的脱水产物； (3) 将所述脱水产物以流速1 · 8~2 · 5t/h输入减压蒸馏系统，在压力-0 · 25~1 · 5MPa条 件下蒸馏，收集85~115°C的馏分，即得终产物。8. -种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的装置，其特征在于，包括依次顺序相连 的原料储蓄-计量输送系统、超声波反应器、中间产品储罐、脱水系统、粗产品储罐、精馏系 统和终产品储罐； 所述原料储蓄-计量输送系统包括并列的四氢糠醇储蓄-计量输送单元、溴乙烷储蓄_ 计量输送单元和氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单元;所述并列单元分别与所述超声波反 应器相连。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述脱水系统包括膜分离脱水装置;所述 精馏系统包括减压蒸馏塔。10. 权利要求1~7任意一项所述的方法或权利要求8或9所述装置在工业化生产醚类化 合物中的应用。
【专利摘要】本发明涉及一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法。所述方法将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液以特定混合后，在超声波条件下充分反应，所得反应产物将大部分水分脱除后，进行减压蒸馏，获得四氢糠醇乙醚。本发明还涉及一种工业化生产四氢糠醇乙醚的装置。本发明提供的技术方案在反应原料中使用了氢氧化钾水溶液，为反应提供了强碱环境，提高反应速率，利用了超声波进行反应，进行较彻底的脱水，消除生产工艺的危险因素，减少生产过程中污染排放及产品分离的难度，并且有效的降低生产成本，整个生产过程简单、转化率高、运转稳定，产品性质优，可以适用有机化工醚类化合物的生产过程。
【IPC分类】C07D307/12
【公开号】CN105503784
【申请号】CN201510938640
【发明人】赵昱, 丁晓蓓, 牛文平
【申请人】新疆诺金化工有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月15日
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及有机化工醚类化合物的生产方法，特别涉及工业化生产四氢糠醇乙醚 的方法。
【背景技术】
[0002]四氢糠醇乙醚，又称乙基四氢糠基醚、2_(乙氧甲基）四氢呋喃等，分子式为 C7HWO2,其结构如下所示：
[0004] 现有的合成工艺中，多采用金属催化剂反应得到乙基四氢糠醚。例如，可以以糠醛 为原料，以Ni为催化剂，在170~180°C、7.3~7.8MPa压力条件下连续加压氢化而得;也可以 由卤代烃与醇钠在无水体系通过取代反应制备。由于金属催化剂的成本高，且化学性质活 泼，在生产操作中存在一定风险，操作条件比较苛刻，且反应要求条件高，危险性大，并会造 成严重的环境污染和危害操作者身体健康。
【发明内容】
[0005] 本发明的第一目的是克服现有技术的缺陷，通过对反应原料以及反应条件的全面 优化，提供一种适用于工业化大批量生产的、安全、环保、高效的四氢糠醇乙醚生产方法。
[0006] 具体的，本发明提供了一种工业化生产四氢糠醇乙醚的方法，所述方法包括以下 步骤:将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液混合，在超声波条件下充分反应，所得反应物 依次进行脱水、精馏，即得四氢糠醇乙醚。
[0007] 本发明所述反应的方程式为：
[0008] C5Hi0〇2+C2H5Br+KOH^C7Hi4〇2+H2〇+KBr
[0009] 主要反应机理为:在氢氧化钾水溶液提供的强碱环境下，超声波催化反应生成醚。 [0010] 本发明使用的氢氧化钾水溶液的浓度为45~55%，优选为50%。采用该浓度的氢 氧化钠水溶液作为原料可以在确保生产安全的同时为反应提供适宜的pH值环境，促进反应 充分进行。
[0011] 在实际的工业化生产中，为了确保反应的充分进行，所述四氢糠醇、溴乙烷和氢氧 化钾水溶液的质量比为1~3.5:1~3.2:0.8~5;优选为1.7~3.5:1.5~3.2:2~5,或为1~ 1.7:1~1.5:1~2 〇
[0012] 本发明为了确保反应能够在安全、环保的条件下充分进行，优选在反应过程中进 行超声波处理。具体而言，所述超声波的频率优选为300~500khz，进一步优选为400khz。 [0013]在超声波反应条件下，反应的温度为15~105°C，优选为45~90°C，进一步优选为 65~85°C;反应的压力为0 · 15~0 · 5MPa，优选为0 · 2~0 · 35MPa。
[0014] 本发明所述反应可以在能够实现上述条件要求的超声波反应器内进行，例如，可 采用标称功率30000W、标称频率400khz、处理量(单位时间内加入超声波反应器的物料量） <5t/h的超声波反应器。
[0015] 本发明所述脱水优选采用膜分离脱水方法进行，脱水至含水量为0.03~0.05%。 在实际生产过程中，优选以物料流速1.5~3t/h输入膜分离脱水系统。所述膜分离脱水系统 包含膜脱水装置，优选由脱水栗和膜分离脱水装置相连接组成，所述脱水栗可以以特定的 速度将原料栗入膜分离脱水装置，以实现最佳的脱水效果。。
[0016] 所述精馏优选采用减压蒸馏方法，在-0.25~1.5MPa的减压蒸馏条件下收集85~ 115°C的馏分，即高纯度的四氢糠醇乙醚。在实际生产过程中，优选以物料流速1.8~2.5t/h 输入精馏系统。所述精馏过程具体为:将减压蒸馏塔釜温度控制在95~130°C，减压蒸馏塔 顶温度控制在85~115°C，系统压力控制在-0.25~1.5MPa，以1.8~2.5t/h的速度进料，待 减压蒸馏塔顶温度稳定在85~115°C时进行采出，此段组分即为产品四氢糠醇乙醚。
[0017] 本发明进一步提供了一种工业化化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的优选方法，包 括以下步骤：
[0018] (1)将四氢糠醇、溴乙烷和50 %氢氧化钾水溶液以质量比1~1.7:1~1.5:1~2混 合后，以流速< 5t/h输入超声波反应器，在超声频率350~450khz、温度65~85°C、压力0.2 ~0.35Mpa的条件下充分反应，输出反应产物；
[0019] (2)将所述反应产物以流速1.5~3t/h输入膜分离脱水系统，得含水量为0.03~ 0.05 %的脱水产物；
[0020] (3)将所述脱水产物以流速1.8~2.5t/h输入减压蒸馏系统，在压力-0.25~ 1.5MPa条件下蒸馏，收集85~115°C的馏分，即得终产物。
[0021] 本发明的第二目的是提供一种工业化超声反应生产四氢糠醇乙醚的装置。
[0022] 具体的，所述装置包括依次顺序相连的原料储蓄-计量输送系统、超声波反应器、 中间产品储罐、脱水系统、粗产品储罐、精馏系统和终产品储罐。
[0023] 所述原料储蓄-计量输送系统包括并列的四氢糠醇储蓄-计量输送单元、溴乙烷储 蓄-计量输送单元和氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单元。其中，所述四氢糠醇储蓄-计量输 送单元由依次相连的四氢糠醇储罐和四氢糠醇计量输送栗组成，溴乙烷储蓄-计量输送单 元由依次相连的溴乙烷储罐和溴乙烷计量输送栗组成，氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单 元由依次相连的氢氧化钾水溶液储罐和氢氧化钾水溶液计量输送栗组成;所述四氢糠醇计 量输送栗、溴乙烷计量输送栗和氢氧化钾水溶液计量输送栗分别与超声波反应器相连。 [0024]所述脱水系统包括膜分离脱水装置，通过膜分离原理实现对反应产物的脱水。所 述脱水系统还可以包括设置于所述膜分离脱水装置前端的脱水栗，所述脱水栗的一端可与 中间产品储罐相连，另一端与膜分离脱水装置相连，可以以特定的速度将反应产物栗入膜 脱水装置中，实现高效脱水。
[0025]所述精馏系统包括减压蒸馏塔，通过减压蒸馏原理实现对粗产品的精制，以获得 高纯度的四氢糠醇乙醚。所述精馏系统可进一步包括设置于所述减压蒸馏塔前端的减压蒸 馏塔进料栗和塔釜加热器。所述减压蒸馏塔进料栗的一端可与粗产品储罐相连，另一端经 塔釜加热器与减压蒸馏塔相连，可以以特定的速度将粗产品栗入减压蒸馏塔，实现高效精 馏。
[0026]所述减压蒸馏塔的顶端可设有回流系统，包括依次相连的塔顶冷凝器、塔顶回流 罐和精馏塔回流栗。
[0027]由于精馏后的产物从所述减压蒸馏塔的顶部输出，所述终产品储罐与减压蒸馏塔 的顶部相连。
[0028] 本发明进一步保护所述方法和装置在工业化超声波反应生产醚类化合物中的应 用。
[0029] 本发明提供的方法原料易得、环保、安全，可以应用于工业化生产。本发明通过化 工业化生产统计，所得到的目的产物综合收率为90~93%，且所得目的产物纯度可达99~ 99.5 %，远远高于现有方法合成四氢糠醇乙醚可以达到的收率和纯度。
【附图说明】
[0030] 图1为实施例1所述终产物的h-NMR共振峰归属图。
[0031 ]图2为实施例1所述终产物的红外谱图。
[0032]图3为实施例3所述装置的示意图；其中，1、四氢糠醇储罐，2、溴乙烷储罐，3、氢氧 化钾水溶液储罐，4、四氢糠醇计量输送栗，5、溴乙烷计量输送栗，6、氢氧化钾水溶液计量输 送栗，7、超声波反应器，8、中间产品储罐，9、脱水栗，10、膜分离脱水装置，11、粗产品储罐， 12、减压蒸馏塔进料栗，13、塔釜加热器，14、减压蒸馏塔，15、塔顶冷凝器，16、塔顶回流罐， 17、减压蒸馏塔回流栗，18、终产品储罐。
【具体实施方式】
[0033]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0034] 实施例1
[0035]按照以下步骤生产四氢糠醇乙醚：
[0036] (1)将1. It四氢糠醇、1.3t溴乙烷和1.5t浓度为50%的氢氧化钾水溶液混合，以流 速5t/h输入超声波反应器，在超声频率400khz、温度65°C、压力0.35Mpa的条件下充分反应， 输出反应产物；
[0037] (2)将所述反应产物以流速2. lt/h输入膜分离脱水系统，得含水量为0.05%的脱 水产物；
[0038] (3)将所述脱水产物以流速2t/h输入减压蒸馏系统，在压力1 · OMPa条件下蒸馏，收 集85~115°C的馏分，得0.99t终产物。
[0039] 本实施例进一步对所得终产物进行检测。所述检测具体为：
[0040] (a)采用SPEC-PMR- CHM 500MHz核磁共振波谱仪对终产物进行测定，溶剂为氘代氯 仿;其四氢糠醇乙醚的1H-NMR共振峰归属图如图1所示，结果如表1所示。
[0041 ] 表1:终产物的1H-NMR检测结果
[0043] (b)采用FTIR-7600型傅里叶变换红外色谱仪对终产物的结构进行分析;终产物的 红外谱图如图2所示，故此，其分子结构为：
[0045] 由上述(a)和(b)的检测结果可知，终产物为四氢糠醇乙醚。
[0046] (c)采用仁华GC-9890A型气相色谱仪对终产物的组成和纯度进行分析;具体参数 包括:色谱柱：20mm*0.25mm，PEG-20M毛细管柱;柱温:45°C/4分至100°C/8分;升温速率:20 °C/分;汽化室温度:265°C;分流比：5:1。
[0047] 分析结果为:终产物中四氢糠醇乙醚纯度为99.05% ;以四氢糠醇计四氢糠醇乙醚 收率为90.5%。
[0048] 实施例2
[0049]按照以下步骤生产四氢糠醇乙醚：
[0050] (1)将1.55t四氢糠醇和、1.48t溴乙烷和1.2t50%氢氧化钾水溶液混合，以流速 5t/h输入超声波反应器，在超声频率400khz、温度85°C、压力0.2Mpa的条件下充分反应，输 出反应产物；
[0051] (2)将所述反应产物以流速2. lt/h输入膜分离脱水系统，得含水量为0.03%的脱 水产物；
[0052] (3)将所述脱水产物以流速1.95t/h输入减压蒸馏系统，在压力0.5MPa条件下蒸 馏，收集85~115°C的馏分，即得1.411终产物。
[0053]采用实施例1所述检测方法对终产物进行检测。由检测结果可知，终产物为四氢糠 醇乙醚，纯度为99.2 %，以四氢糠醇计四氢糠醇乙醚收率为91.2 %。
[0054] 实施例3
[0055] 本实施例提供了一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的装置(如图3所示）， 所述装置包括依次顺序相连的原料储蓄-计量输送系统、超声波反应器7、中间产品储罐8、 脱水系统、粗广品储罐11、减压蒸馈系统、终广品储罐18;
[0056] 所述原料储蓄-计量输送系统由并列的四氢糠醇储蓄-计量输送单元、溴乙烷储 蓄-计量输送单元和氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单元组成;其中，四氢糠醇储蓄-计量输 送系统由依次相连的四氢糠醇储罐1和四氢糠醇计量输送栗4组成，溴乙烷储蓄-计量输送 系统由依次相连的溴乙烷储罐2和溴乙烷计量输送栗5组成，50%氢氧化钾水溶液储蓄-计 量输送系统由依次相连的50 %氢氧化钾水溶液储罐3和50 %氢氧化钾水溶液计量输送栗6 组成，；所述四氢糠醇计量输送栗4、溴乙烷计量输送栗5和氢氧化钾水溶液计量输送栗6分 别与超声波反应器7相连；
[0057]所述脱水系统由依次顺序相连的脱水栗9和膜分离脱水装置10组成;脱水栗9与中 间产品储罐8直接相连；
[0058]所述减压蒸馏塔进料栗12经过塔釜加热器13与减压蒸馏塔14的底部相连;所述终 产品储罐18与减压蒸馏塔14的顶部相连;所述减压蒸馏塔14的顶部还设有由塔顶冷凝器 15、塔顶回流罐16和减压蒸馏塔回流栗17依次相连组成的回流系统。
[0059] 实施例1、2均优选采用该装置进行生产。
[0060] 实施例4
[0061] 本实施例提供了实施例3所述装置的具体操作步骤，包括:将外购四氢糠醇、溴乙 烷和氢氧化钾水溶液分别加入储罐1、2、3，打开超声波反应器7的热媒进出口，对超声波反 应器7预热，在反应过程中将反应温度控制在45~90°C;分别启动四氢糠醇供料栗4、溴乙烷 供料栗5和氢氧化钾水溶液供料栗6,将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液输按比例送至 超声波反应器;打开四氢糠醇乙醚中间罐8进口，收集反应液，待储罐液位达到60~80%时， 打开膜分离脱水系统10进出口阀门及粗产品储罐11阀门；打开反应液脱水栗9,调节出口流 量，流量控制在2t/h，使反应液通过膜分离脱水系统10进行脱水，脱水后的产品进入粗产品 储罐11;待粗产品储罐11液位达到60~80%时，投用减压蒸馏塔塔釜加热器13及塔顶冷凝 器15,在减压蒸馏过程中将塔釜温度控制在95~130°C，塔顶温度控制在85~115°C;启动减 压蒸馏塔进料栗12,并将进料量控制在1.9~2. lt/h;待塔顶温度稳定在85~115°C时进行 采出，此段组分即为产品四氢糠醇乙醚，打开四氢糠醇乙醚产品罐，将采出产品进行收集储 存。
[0062]虽然，上文中已经用一般性说明、【具体实施方式】及试验，对本发明作了详尽的描 述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见 的。因此，在不偏离本发明精神的基础上做的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法，其特征在于，包括以下步骤:将四 氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液混合，在超声波条件下充分反应，反应产物依次进行脱 水、精馏，即得四氢糠醇乙醚。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢氧化钾水溶液的浓度为45~55 % ; 所述四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液的质量比为1~3.5:1~3.2:0.8~5,或为1.7 ~3.5:1.5~3.2:2~5,或为1 ~1.7:1 ~1.5:1 ~2。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述超声波的频率为300~500khz，优 选为400khz。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超声波条件下反应的温度为15~105 °C，优选为45~90°C; 所述超声波条件下反应的压力为〇. 15~0.5MPa，优选为0.2~0.35MPa。5. 根据权利要求1~4任意一项所述的方法，其特征在于，所述脱水采用膜分离脱水法， 脱水至含水量为〇. 03~0.08 %。6. 根据权利要求1~5任意一项所述的方法，其特征在于，所述精馏采用减压蒸馏法，具 体为:在压力-0.25~1.5MPa条件下蒸馏，收集85~115°C的馏分。7. -种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将四氢糠醇、溴乙烷和50 %氢氧化钾水溶液以质量比1~1.7:1~1.5:1~2混合后， 以流速< 5t/h输入超声波反应器，在超声频率350~450khz、温度65~85°C、压力0.2~ 0.35Mpa的条件下充分反应，输出反应产物； (2) 将所述反应产物以流速1.5~3t/h输入膜分离脱水系统，得含水量为0.03~0.05% 的脱水产物； (3) 将所述脱水产物以流速1 · 8~2 · 5t/h输入减压蒸馏系统，在压力-0 · 25~1 · 5MPa条 件下蒸馏，收集85~115°C的馏分，即得终产物。8. -种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的装置，其特征在于，包括依次顺序相连 的原料储蓄-计量输送系统、超声波反应器、中间产品储罐、脱水系统、粗产品储罐、精馏系 统和终产品储罐； 所述原料储蓄-计量输送系统包括并列的四氢糠醇储蓄-计量输送单元、溴乙烷储蓄_ 计量输送单元和氢氧化钾水溶液储蓄-计量输送单元;所述并列单元分别与所述超声波反 应器相连。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述脱水系统包括膜分离脱水装置;所述 精馏系统包括减压蒸馏塔。10. 权利要求1~7任意一项所述的方法或权利要求8或9所述装置在工业化生产醚类化 合物中的应用。
【专利摘要】本发明涉及一种工业化超声波反应生产四氢糠醇乙醚的方法。所述方法将四氢糠醇、溴乙烷和氢氧化钾水溶液以特定混合后，在超声波条件下充分反应，所得反应产物将大部分水分脱除后，进行减压蒸馏，获得四氢糠醇乙醚。本发明还涉及一种工业化生产四氢糠醇乙醚的装置。本发明提供的技术方案在反应原料中使用了氢氧化钾水溶液，为反应提供了强碱环境，提高反应速率，利用了超声波进行反应，进行较彻底的脱水，消除生产工艺的危险因素，减少生产过程中污染排放及产品分离的难度，并且有效的降低生产成本，整个生产过程简单、转化率高、运转稳定，产品性质优，可以适用有机化工醚类化合物的生产过程。
【IPC分类】C07D307/12
【公开号】CN105503784
【申请号】CN201510938640
【发明人】赵昱, 丁晓蓓, 牛文平
【申请人】新疆诺金化工有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月15日
最新回复(0)