CN105418426A - 以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，包括环己醇储罐、化工物料泵、环己醇高位槽、水杨酸甲酯高位槽、酯化反应釜、分馏塔A、螺旋板换热器A、甲醇接收罐、自动反冲洗精密过滤器、防腐物料泵；酯化反应釜与自动反冲洗精密过滤器管道连接；自动反冲洗精密过滤器与环己醇高位槽管道连接、还通过管道连接有反应粗品中间罐，反应粗品中间罐经管道连接有水洗釜、静置高位槽；静置高位槽通过管道连接有釜式精馏塔；釜式精馏塔经分馏塔B和螺旋板换热器B连接有真空接收罐；真空接收罐通过管道连接有产品暂存罐。本发明还提供了其生产方法，其工艺简单，反应转化率高，三废排放量少，可有效降低生产成本。

Description

以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置及方法

技术领域

本发明涉及精细化工合成技术领域，具体涉及一种以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，本发明还提供了使用以上装置合成水杨酸环己酯的方法。

背景技术

水杨酸环己酯又名柳酸环己酯，C13H16O3，CyclohexylSalicylate，外观为无色至淡黄色透明油状液体，沸点115℃/4Pa，闪点155℃，相对密度1.112（25/25℃），折光指数1.532~1.536（20℃）。具有花香和香脂的香气，香气持久。水杨酸环己酯可用作花香型日化香精配方，可用于调配玉兰、晚香玉、素心兰、栀子、茉莉等花香型日用香精，用量在15%以内，IFRA没有限制规定。在日化香精中，广泛用于用作皂用、合成洗涤剂及化妆用香精的原料，尤其与水杨酸戊酯、水杨酸己酯搭配使用后，可对花香型香精起到极为有效的修饰性效果。产品典型用量2-5％，但不排除特别的肥皂里含量可达10％。

水杨酸环己酯工业合成大多以浓硫酸、固体酸等催化剂作用下，水杨酸与环己醇进行酯化反应得到粗品，经中和、水洗、减压分馏制得水杨酸环己酯，该方法酯化率较低，产品质量差，同时浓酸对设备的腐蚀非常严重，后续处理工艺复杂，大量的废水对环境产生污染，而且，水杨酸在常压下加热容易分解为苯酚和二氧化碳，而苯酚的存在导致产品香气质量的严重下降。也有使用硫酸氢钠作为催化剂，但副产物己醚大量产生，同时反应温度要求高，容易引起炭化，使产品颜色发黑，后续脱色处理非常困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，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。

为解决上述技术问题，本发明的以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，包括环己醇储罐，其特征在于：还包括化工物料泵、环己醇高位槽、水杨酸甲酯高位槽、酯化反应釜、分馏塔A、螺旋板换热器A、甲醇接收罐、自动反冲洗精密过滤器、防腐物料泵；

所述的环己醇储罐经化工物料泵与环己醇高位槽管道连接，所述的环己醇高位槽、水杨酸甲酯高位槽与酯化反应釜管道连接；所述的酯化反应釜上设置有反应釜搅拌器和用于催化剂投料的手孔；所述的酯化反应釜与所述的分馏塔A管道连接，所述的分馏塔A经螺旋板换热器A与甲醇接收罐管道连接；所述的酯化反应釜与自动反冲洗精密过滤器管道连接；所述的自动反冲洗精密过滤器通过防腐物料泵与所述的环己醇高位槽管道连接；所述的自动反冲洗精密过滤器还通过管道连接有反应粗品中间罐，所述的反应粗品中间罐上设置有反冲氮气入口；所述的反应粗品中间罐经管道连接有水洗釜，所述的水洗釜经物料转移泵管道连接有静置高位槽；所述的静置高位槽通过管道连接有釜式精馏塔；所述的釜式精馏塔经分馏塔B和螺旋板换热器B连接有真空接收罐；所述真空接收罐通过管道连接有产品暂存罐。

所述的酯化反应釜内侧壁上设置有U形弯管，所述的自动反冲洗精密过滤器通过U形弯管与酯化反应釜管道连接。

所述的环己醇储罐与环己醇高位槽外壁都设置有保温设施，所述的环己醇储罐与环己醇高位槽之间的管道、环己醇高位槽与酯化反应釜之间的管道的外壁上都设置有保温层。

所述的自动反冲洗精密过滤器内装填有丝网滤芯。

所述的釜式精馏塔装填有CY700填料。

本发明还提供了使用以上装置合成水杨酸环己酯的方法，包括以下步骤：

A、将环己醇从保温的环己醇储罐经化工物料泵打入保温的环己醇高位槽中备用；

B、从环己醇高位槽向酯化反应釜内加入环己醇，从水杨酸甲酯高位槽向酯化反应釜内加入水杨酸甲酯，从酯化反应釜的手孔加入负载型固体碱催化剂，开启酯化反应釜搅拌机混合均匀；

C、打开蒸汽阀门对酯化反应釜进行升温，控制反应温度120~150℃，反应时间4~12小时；

D、滴加结束后，取样进行气相色谱检测，以后每间隔1小时取样进行检测，当水杨酸甲酯含量小于1.5%时，维持温度继续反应2小时后，降温终止反应；

E、向酯化反应釜通入氮气，将反应液用氮气压送到自动反冲洗精密过滤器进行过滤，过滤器液相滤液用氮气压到反应粗品中间罐；

F、将反应粗品中间罐内反应液转移到水洗釜中，加入清水，开启搅拌器搅拌1小时后，通过釜底退料方式将水洗后的反应粗品用物料转移泵打入静置高位槽中，静置分层2小时；

G、静置结束后，水层通过静置高位槽锥底放入包装桶，待下一批次水洗时重复利用；油层转移到釜式精馏塔中，升釜温至50~90℃，常压下回收残余的副产物甲醇，甲醇回收结束后，升釜温至90~120℃，开启水喷射真空泵，在1~1.67kPa压力下，全回流，回收过量的环己醇；所得环己醇经釜式精馏塔自带的冷凝器和螺旋板换热器B冷凝后，通过真空接收罐收集环己醇放入包装桶；环己醇回收结束后，升釜温至120~180℃，开启水喷射真空泵+罗茨真空泵组合真空机组，在真空压力133～1000Pa、塔顶温度120～150℃、回流比1∶1～1∶12条件下进行分馏，所得水杨酸环己酯经釜式精馏塔自带的冷凝器和螺旋板换热器B冷凝后，通过真空接收罐17收集水杨酸环己酯产品，放入产品暂存罐中。

所述的步骤B中，通过分馏塔A、螺旋板换热器A，将冷凝的甲醇放入甲醇接收罐中。

所述的步骤E中，从环己醇高位槽经防腐物料泵向自动反冲洗精密过滤器打入环己醇，并通过反应粗品中间罐的反冲氮气入口通入氮气，将固相催化剂自丝网滤芯上加压反冲洗至酯化反应釜内，直接进行下批次反应时套用。

本发明的技术优点：

1.提供了一套用于水杨酸环己酯合成的清洁生产装置。该装置可采用水杨酸甲酯和环己醇为主要原料，在固体碱催化下作用下进行酯交换反应，一步法制备水杨酸环己酯粗品，经过滤、中和水洗、精馏得到水杨酸环己酯成品。

2、采用水杨酸甲酯为主要原料合成水杨酸环己酯，克服了以水杨酸为主要原料时，副反应物苯酚的产生，从而防止其对产品香气产生塑料焦糊的不良气味，保证了产品香气的纯正和柔和，同时避免了残留在产品中非常低含量的水杨酸所带来最终成品颜色带有较淡粉红色的问题，而且产品带粉红色的脱色处理也非常困难。

3.自动反冲洗精密过滤器可以实现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。反应粗品中间罐上设置有反冲氮气入口，需要回收固体催化剂时，可以利用氮气压力将固体催化剂压入到酯化反应釜中。

4.使用本发明所提供的装置进行生产，原料来源易得，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，属于清洁生产工艺。

由于所述的酯化反应釜上通过管道直接连接有分馏塔A，因而可以及时从反应体系中将副产物甲醇从反应釜中移出至甲醇接收罐中。

附图说明

图1为本发明的以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置的结构示意图。

图中：1—环己醇储罐，2—化工物料泵，3—环己醇高位槽，4—水杨酸甲酯高位槽，5—酯化反应釜，51—反应釜搅拌器，52—U型管，53—手孔，6—分馏塔A，6’—分馏塔B，7—螺旋板换热器A，8—甲醇接收罐，9—自动反冲洗精密过滤器，91—丝网滤芯，10—防腐物料泵，11—反应粗品中间罐，111—反冲氮气入口，12—水洗釜，13—物料转移泵，14—静置高位槽，15—釜式精馏塔，16—螺旋板换热器B，17—真空接收罐，18—产品暂存罐。

具体实施方式

如图1可见，本发明的以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，包括环己醇储罐1，还包括化工物料泵2、环己醇高位槽3、水杨酸甲酯高位槽4、酯化反应釜5、分馏塔A6、螺旋板换热器A7、甲醇接收罐8、自动反冲洗精密过滤器9、防腐物料泵10；所述的环己醇储罐1经化工物料泵2与环己醇高位槽3管道连接，所述的环己醇高位槽3、水杨酸甲酯高位槽4与酯化反应釜5管道连接；所述的酯化反应釜5上设置有反应釜搅拌器51和用于催化剂投料的手孔53；所述的酯化反应釜5与所述的分馏塔A6管道连接，所述的分馏塔A6经螺旋板换热器A7与甲醇接收罐8管道连接；所述的酯化反应釜5与自动反冲洗精密过滤器9管道连接；所述的自动反冲洗精密过滤器9通过防腐物料泵10与所述的环己醇高位槽3管道连接；所述的自动反冲洗精密过滤器9还通过管道连接有反应粗品中间罐11，所述的反应粗品中间罐11上设置有反冲氮气入口111；所述的反应粗品中间罐11经管道连接有水洗釜12，所述的水洗釜12经物料转移泵13管道连接有静置高位槽14；所述的静置高位槽14通过管道连接有釜式精馏塔15；所述的釜式精馏塔15经分馏塔B6’和螺旋板换热器B16连接有真空接收罐17；所述真空接收罐17通过管道连接有产品暂存罐18。

所述的环己醇储罐1与环己醇高位槽3外壁都设置有保温设施，所述的环己醇储罐1与环己醇高位槽3之间的管道、环己醇高位槽3与酯化反应釜5之间的管道的外壁上都设置有保温层。

所述的自动反冲洗精密过滤器9内装填有丝网滤芯91。

使用本发明生产水杨酸环己酯的具体步骤包括：

将环己醇从保温的环己醇储罐1经化工物料泵2打入保温的环己醇高位槽3中备用。

从环己醇高位槽3、水杨酸甲酯高位槽4向酯化反应釜5内加入环己醇、水杨酸甲酯，从酯化反应釜5手孔53加入负载型固体碱催化剂，开启反应釜搅拌器51混合均匀。

所述的酯化反应釜5为50L～5000L搪瓷反应釜，所述的酯化反应釜5上端通过管道连接有分馏塔A6，用于及时分出反应体系中由反应产生的副产物甲醇，以利于反应的正向进行。

所述的分馏塔A6通过管道连接有螺旋板换热器A7，将冷凝的甲醇放入甲醇接收罐8中。

所述的环己醇高位槽3与酯化反应釜5之间的连接管道应加装保温装置。

打开蒸汽阀门对酯化反应釜5进行升温，控制反应温度120~150℃，反应时间4~12小时。

滴加结束后，取样进行气相色谱检测，以后每间隔1小时取样进行检测，当水杨酸甲酯含量小于1.5%时，维持温度继续反应2小时后，降温终止反应。

所述的酯化反应釜5内侧壁上设置有U形弯管52，自动反冲洗精密过滤器9通过U形弯管52与酯化反应釜5连接。向酯化反应釜5通入氮气，将反应液用氮气压送到自动反冲洗精密过滤器9进行过滤，过滤器液相滤液用氮气压到反应粗品中间罐11后，对于丝网滤芯91上滤除的固相催化剂可以采取以下方式处理：从环己醇高位槽3经防腐物料泵10向自动反冲洗精密过滤器9打入环己醇，并通过反应粗品中间罐11的反冲氮气入口111通入氮气，从而将固相催化剂加压反冲洗至酯化反应釜5内，直接进行下批次反应时套用。

将反应粗品中间罐11内反应液转移到水洗釜12中，加入清水，开启搅拌器搅拌1小时后，通过釜底退料方式将水洗后的反应粗品用物料转移泵13打入静置高位槽14中，静置分层2小时。

静置结束后，水层通过静置高位槽锥底放入包装桶，待下一批次水洗时重复利用。油层通过高位差转移到釜式精馏塔15中，升釜温至50~90℃，常压下回收残余的副产物甲醇，甲醇回收结束后，升釜温至90~120℃，开启水喷射真空泵，在1~1.67kPa压力下，全回流，回收过量的环己醇；所得环己醇经釜式精馏塔15自带的冷凝器和螺旋板换热器B6’冷凝后，通过真空接收罐17收集环己醇放入包装桶。环己醇回收结束后，升釜温至120~180℃，开启水喷射真空泵+罗茨真空泵组合真空机组，在真空压力133～1000Pa、塔顶温度120～150℃、回流比1∶1～1∶12条件下进行分馏，所得水杨酸环己酯经釜式精馏塔15自带的冷凝器和螺旋板换热器B6’冷凝后，通过真空接收罐17收集得到含量99%的水杨酸环己酯产品，放入产品暂存罐18中。

所述釜式精馏塔15装填为CY700型填料。

所制的产品为无色透明液体，具有花香和香脂的香气，经气相色谱分析产物纯度为99.36%，检测折光指数（20℃）为1.5336，相对密度（25℃）为1.1124，苯酚含量未检出。

上述技术方案采用水杨酸甲酯和环己醇为主要原料，在固体碱催化下作用下进行酯交换反应，一步法制备水杨酸环己酯粗品，经过滤、中和水洗、精馏得到水杨酸环己酯成品。采用水杨酸甲酯为主要原料合成水杨酸环己酯，克服了以水杨酸为主要原料时，副反应苯酚的产生，防止对产品香气产生塑料焦糊的不良气味，保证了产品香气的纯正和柔和，同时避免了残留在产品中非常低含量的水杨酸所带来最终成品颜色带有较淡粉红色的问题，而且产品带粉红色的脱色处理也非常困难。

固体催化剂自动过滤后反冲洗，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。此方法原料来源易得，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，属于清洁生产工艺。

Claims (8)

1.一种以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，包括环己醇储罐（1），其特征在于：还包括化工物料泵（2）、环己醇高位槽（3）、水杨酸甲酯高位槽（4）、酯化反应釜（5）、分馏塔A（6）、螺旋板换热器A（7）、甲醇接收罐（8）、自动反冲洗精密过滤器（9）、防腐物料泵（10）；

所述的环己醇储罐（1）经化工物料泵（2）与环己醇高位槽（3）管道连接，所述的环己醇高位槽（3）、水杨酸甲酯高位槽（4）与酯化反应釜（5）管道连接；所述的酯化反应釜（5）上设置有反应釜搅拌器（51）和用于催化剂投料的手孔（53）；所述的酯化反应釜（5）与所述的分馏塔A（6）管道连接，所述的分馏塔A（6）经螺旋板换热器A（7）与甲醇接收罐（8）管道连接；所述的酯化反应釜（5）与自动反冲洗精密过滤器（9）管道连接；所述的自动反冲洗精密过滤器（9）通过所述的防腐物料泵（10）与所述的环己醇高位槽（3）管道连接；所述的自动反冲洗精密过滤器（9）还通过管道连接有反应粗品中间罐（11），所述的反应粗品中间罐（11）上设置有反冲氮气入口（111）；所述的反应粗品中间罐（11）经管道连接有水洗釜（12），所述的水洗釜（12）经物料转移泵（13）管道连接有静置高位槽（14）；所述的静置高位槽（14）通过管道连接有釜式精馏塔（15）；所述的釜式精馏塔（15）经分馏塔B（6’）和螺旋板换热器B（16）连接有真空接收罐（17）；所述真空接收罐（17）通过管道连接有产品暂存罐（18）。

2.如权利要求1所述的以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，其特征在于：所述的酯化反应釜（5）内侧壁上设置有U形弯管（52），所述的自动反冲洗精密过滤器（9）通过U形弯管（52）与酯化反应釜（5）管道连接。

3.如权利要求1或2所述的以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，其特征在于：所述的环己醇储罐（1）与环己醇高位槽（3）外壁都设置有保温设施，所述的环己醇储罐（1）与环己醇高位槽（3）之间的管道、环己醇高位槽（3）与酯化反应釜（5）之间的管道的外壁上都设置有保温层。

4.如权利要求3所述的以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，其特征在于：所述的自动反冲洗精密过滤器（9）内装填有丝网滤芯（91）。

5.如权利要求4所述的以固体碱为催化剂合成水杨酸环己酯的装置，其特征在于：所述的釜式精馏塔（15）装填有CY700填料。

6.使用权利要求5所述的装置合成水杨酸环己酯的方法，包括以下步骤：

A、将环己醇从保温的环己醇储罐（1）经化工物料泵（2）打入保温的环己醇高位槽（3）中备用；

B、从环己醇高位槽（3）向酯化反应釜（5）内加入环己醇，从水杨酸甲酯高位槽（4）向酯化反应釜（5）内加入水杨酸甲酯，从酯化反应釜（5）的手孔（53）加入负载型固体碱催化剂，开启酯化反应釜搅拌机（51）混合均匀；

C、打开蒸汽阀门对酯化反应釜（5）进行升温，控制反应温度120~150℃，反应时间4~12小时；

D、滴加结束后，取样进行气相色谱检测，以后每间隔1小时取样进行检测，当水杨酸甲酯含量小于1.5%时，维持温度继续反应2小时后，降温终止反应；

E、向酯化反应釜（5）通入氮气，将反应液用氮气压送到自动反冲洗精密过滤器（9）进行过滤，过滤器液相滤液用氮气压到反应粗品中间罐（11）；

F、将反应粗品中间罐（11）内反应液转移到水洗釜（12）中，加入清水，开启搅拌器搅拌1小时后，通过釜底退料方式将水洗后的反应粗品用物料转移泵（13）打入静置高位槽（14）中，静置分层2小时；

G、静置结束后，水层通过静置高位槽（14）锥底放入包装桶，待下一批次水洗时重复利用；油层转移到釜式精馏塔（15）中，升釜温至50~90℃，常压下回收残余的副产物甲醇，甲醇回收结束后，升釜温至90~120℃，开启水喷射真空泵，在1~1.67kPa压力下，全回流，回收过量的环己醇；所得环己醇经釜式精馏塔（15）自带的冷凝器和螺旋板换热器B（6’）冷凝后，通过真空接收罐（17）收集环己醇放入包装桶；环己醇回收结束后，升釜温至120~180℃，开启水喷射真空泵+罗茨真空泵组合真空机组，在真空压力133～1000Pa、塔顶温度120～150℃、回流比1∶1～1∶12条件下进行分馏，所得水杨酸环己酯经釜式精馏塔（15）自带的冷凝器和螺旋板换热器B（6’）冷凝后，通过真空接收罐17收集水杨酸环己酯产品，放入产品暂存罐（18）中。

7.如权利要求6所述的合成水杨酸环己酯的方法，其特征在于：所述的步骤B中，通过分馏塔A（6）、螺旋板换热器A（7），将冷凝的甲醇放入甲醇接收罐（8）中。

8.如权利要求6所述的合成水杨酸环己酯的方法，其特征在于：所述的步骤E还包括，从环己醇高位槽（3）经防腐物料泵（10）向自动反冲洗精密过滤器（9）打入环己醇，并通过反应粗品中间罐（11）的反冲氮气入口（111）通入氮气，将固相催化剂自丝网滤芯（91）上加压反冲洗至酯化反应釜（5）内，直接进行下批次反应时套用。