一種制備低水含量高濃度過氧乙酸的乙酸溶液的方法及連續(xù)化生產(chǎn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及過氧乙酸的制備，特別是低水含量高濃度過氧乙酸的乙酸溶液的合成 方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 過氧乙酸是一種重要的工業(yè)氧化劑和醫(yī)用高效殺菌劑，它被廣泛應(yīng)用于化工行業(yè) 的材料合成、石油行業(yè)的柴油脫硫、輕紡行業(yè)的織物漂白以及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的殺菌消毒。過 氧乙酸的主要制備方法有兩種:一種是通過使用乙酸在濃硫酸催化下與H 202水溶液反應(yīng)，經(jīng) 蒸餾后制得過氧乙酸的水溶液;該方法工藝流程簡(jiǎn)單，但是制備的過氧乙酸溶液中水含量 往往高于45wt%。另一種方法是通過使用乙醛的乙酸乙酯或丙酮溶液在催化劑作用下與氧 氣或空氣反應(yīng)制備過氧乙酸的乙酸乙酯或丙酮溶液;該方法制備的過氧乙酸溶液不含水， 但是其工藝流程復(fù)雜、設(shè)備投資巨大且制備過程爆炸危險(xiǎn)性大，不便于規(guī)?；a(chǎn)。
[0003] 在化工合成中的某些特殊領(lǐng)域，如進(jìn)行稀經(jīng)的環(huán)氧化反應(yīng)和Baeyer-Vi 11 iger反 應(yīng)時(shí)，過氧乙酸是優(yōu)良的氧化劑。但是高水含量(水含量高于45wt % )過氧乙酸溶液做氧化 劑會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)目標(biāo)產(chǎn)物在生成之后發(fā)生部分水解，從而降低目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率;同時(shí)，水解產(chǎn) 生的副產(chǎn)物又會(huì)增加目標(biāo)產(chǎn)物提純及后處理的難度。若采用乙醛氧化法制過氧乙酸，不僅 會(huì)大大增加工藝復(fù)雜性和設(shè)備投入，還會(huì)加劇生產(chǎn)危險(xiǎn)性。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)出生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單 且安全的新方法，以便生產(chǎn)出低水含量的高濃度過氧乙酸溶液，具有重要的意義和實(shí)際應(yīng) 用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種制備低水含量高濃度過氧乙酸溶液 的方法。本方法制備的過氧乙酸含量高，水含量低。
[0005] 本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供該生產(chǎn)方法的連續(xù)化生產(chǎn)裝置。
[0006] 為解決第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是使用過量乙酸與過碳酰胺為原材 料，在濃硫酸的催化下生成過氧乙酸及硫酸尿素水合物，然后通過減壓短程蒸餾的方式將 過氧乙酸的乙酸溶液與硫酸尿素水合物分離，得到低水含量的過氧乙酸的乙酸溶液。其反 應(yīng)方程式如下：
[0008] 本發(fā)明所述的方法，包括以下步驟：
[0009] (1)將過碳酰胺加入反應(yīng)釜中，然后將濃硫酸與乙酸混合，控溫在35_40°C，反應(yīng) 〇. 5h，混合液中固體逐漸消失變?yōu)槌吻逋该骰焖嵋后w。優(yōu)選過碳酰胺、乙酸與濃硫酸的摩爾 比為 1:3-4:0.25-0.5;
[0010] (2)反應(yīng)得到的澄清透明混酸液體在短程蒸餾器中蒸餾，輕組分過氧乙酸、乙酸和 少量的水被蒸發(fā)后于內(nèi)冷卻層外壁冷凝后流入過氧乙酸儲(chǔ)罐，重組分硫酸尿素水合物沿外 加熱層內(nèi)壁流至副料儲(chǔ)罐。短程蒸餾器較好的控制條件為:絕對(duì)壓力1.33-6.33kPa，停留時(shí) 間2-311^11，內(nèi)冷卻層溫度為5-15°(：，外加熱層溫度為40-50°(：。
[0011] 通過以上方法得到過氧乙酸含量2 25wt %、水含量< 2wt %的過氧乙酸的乙酸溶 液;副產(chǎn)的硫酸尿素水合物可以被用作解磷劑生產(chǎn)復(fù)合肥。
[0012] 為解決第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一套連續(xù)化生產(chǎn)裝置，該裝置包括攪拌反 應(yīng)釜1、混酸儲(chǔ)罐2、短程蒸餾器3、過氧乙酸儲(chǔ)罐4和副料儲(chǔ)罐5,原料在攪拌反應(yīng)釜1中反應(yīng) 后輸入混酸儲(chǔ)罐2;將混酸儲(chǔ)罐2中料液放入短程蒸餾器3中，輕組分低含水量高濃度過氧乙 酸溶液被分離并流入過氧乙酸儲(chǔ)罐4,重組分副產(chǎn)物送入副料儲(chǔ)罐5中并被作為副產(chǎn)品輸 出。
[0013] 本發(fā)明裝置操作過程：
[0014] (1)將過碳酰胺加入反應(yīng)釜1，將濃硫酸與乙酸混合后加入反應(yīng)釜1，加完硫酸乙酸 混合液后控制反應(yīng)液溫度并攪拌，混合液中固體逐漸消失變?yōu)槌吻逋该骰焖嵋后w；
[0015] (2)將反應(yīng)釜1中反應(yīng)好的澄清透明混酸液體輸送入混酸儲(chǔ)罐2，反應(yīng)釜1中繼續(xù)進(jìn) 行步驟（1)的反應(yīng);控制閥開度將混酸儲(chǔ)罐2中的混酸緩慢放入短程蒸餾器3中，控制液體在 短程蒸餾器3中的停留時(shí)間；
[0016] (3)控制短程蒸餾器3中絕對(duì)壓力、外加熱層溫度、內(nèi)冷卻層溫度，混酸在短程蒸餾 器外加熱層內(nèi)壁被加熱，輕組分過氧乙酸、乙酸和少量的水被蒸發(fā)后于內(nèi)冷卻層外壁冷凝 后流入過氧乙酸儲(chǔ)罐4，重組分硫酸尿素水合物沿外加熱層內(nèi)壁流至副料儲(chǔ)罐5。
[0017] 利用本發(fā)明所述方法和裝置可以方便地制備出高濃度低水含量的過氧乙酸的乙 酸溶液。本方法將過氧乙酸在蒸餾過程中的受熱時(shí)間縮短為普通蒸餾方法的1/10,生產(chǎn)安 全性大大提高，活性氧轉(zhuǎn)化率相應(yīng)提高；同時(shí)本方法從原材料選材出發(fā)就避免了生產(chǎn)過程 中夾帶水的引入，生產(chǎn)的過氧乙酸的乙酸溶液水含量小于2wt%，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法高于 45wt %的水含量;并且本方法從分子經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度考慮了反應(yīng)流程，生產(chǎn)過程沒有三廢產(chǎn) 生，一步反應(yīng)兩個(gè)產(chǎn)品，綠色環(huán)保無(wú)污染。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明所述連續(xù)生產(chǎn)低含水量高濃度過氧乙酸的乙酸溶液的裝置示意圖。
[0019] 其中1.反應(yīng)釜2.混酸儲(chǔ)罐3.短程蒸餾器4.過氧乙酸儲(chǔ)罐5.副料儲(chǔ)罐。
[0020] 圖2為薄板層析對(duì)比圖。
[0021] 其中薄板(a):左點(diǎn)為純?chǔ)?己內(nèi)酯，右點(diǎn)為對(duì)比例1中過氧乙酸溶液氧化環(huán)己酮后 樣品層析結(jié)果;薄板(b):左點(diǎn)為純?chǔ)臺(tái)己內(nèi)酯，右點(diǎn)為實(shí)施例2中過氧乙酸溶液氧化環(huán)己酮后 樣品層析結(jié)果;展開劑為乙酸乙酯與正己烷的體積比1:1。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 將290g活性氧含量16.5wt%的過碳酰胺加入2000ml反應(yīng)器中，再將98wt%濃硫酸 75g加入540g冰乙酸中混勻后緩慢加入反應(yīng)器中，開啟攪拌并加熱混合液至40°C反應(yīng)0.5h， 得到無(wú)色透明混酸液體;反應(yīng)完畢后，將混酸液體送入分子蒸餾器溶液儲(chǔ)槽，調(diào)節(jié)分子蒸餾 器進(jìn)料閥開度，開啟真空栗使分子蒸餾器內(nèi)絕對(duì)壓力為1.33kPa，控制液體在分子蒸餾器中 停留時(shí)間3min，分子蒸餾器外加熱層溫度40°C，通入內(nèi)冷卻層的冷卻液溫度5°C，將混酸液 體進(jìn)行短程蒸餾;得到過氧乙酸的乙酸溶液約593g、硫酸尿素水合物約310g。按照國(guó)標(biāo)GB 19