一种连续合成香豆素的方法 本发明属于香料的生产方法,尤其涉及香豆素的一种生产方法。
香豆素为一种合成香料,在香精生产中用量很大,年耗用量约在2000吨以上。其结构式如下:目前,世界上的香豆素一般都采用由潘金(Perkin)发明的Perkin法进行生产。其它不同的工艺路线也有相应报道,如文献“实用合成香料”,(丁德生、龚隽芳编著,上海科技出版社出版)报道的技术,都因原料或废水等缺陷,难以进行规模化工业化生产。
Perkin法和上述文献报道的方法存在十分明显的缺点:
1)均为间歇反应,无法实现连续化,生产效率低;
2)原料单耗高,每1kg香豆素成品,耗用水杨醛1.17kg,醋酸酐2.9kg;
3)废水量大,每公斤成品约3kg含酚废水,环境污染严重。
本发明的目的在于提供一种连续生产香豆素的方法,以克服现有技术所存在的生产效率低、原料单耗高和环境污染严重的缺陷,满足香料工业的生产需要。
本发明的构思是这样的:
所说地香豆素是以水杨醛和醋酸酐为原料进行合成的,其反应式为:
由上述反应式可见,整个反应是由二步完成构成的,第一步的酯化反应温度一般为140℃~170℃,第二步缩合的反应温度为180~220℃,本发明利用上述反应过程的两个不同的温度段,将反应过程在一塔式反应器中进行,使反应温度较低的第一步反应在塔式反应器的上部进行,而反应温度较高的第二步反应在塔式反应器的下部和塔釜中进行,从而可以实现生产过程的连续化。
本发明亦是这样实现的:
将水杨醛和催化剂从反应塔的顶部连续引入塔内,将醋酸酐从反应塔的下部连续引入塔内,反应塔的操作温度为140℃~170℃,塔釜的温度为180~220℃,醋酸酐在塔的下部被加热后汽化,向上流动,在反应塔中与自上而下流动的水杨醛逆流接触进行酯化反应,生成水杨醛酯化物,向下流动,最终进入塔釜,在塔釜中进行缩合反应,生成目标产物——香豆素,连续出料,送往后续的精制工序,采用常规的方法进行精制;
水杨醛容易聚合,因此一般用乙酸苯酚酯稀释后再加入塔内,稀释后的重量百分比浓度为45%~60%。水杨醛与醋酸酐的加料比与常规技术相似,重量比一般为1∶1.1~1.2,所说的催化剂为常用的碱性催化剂,如醋酸钾或醋酸纳等,用量也与常规技术相仿,一般为水杨醛的3%~4%;
为确保反应效率,水杨醛在反应塔中的停留时间为3~6小时,其理论塔板以12~20块为宜;
另外,为了防止塔顶原料带出,塔顶设有回收醋酸的冷凝器,将生产过程中汽化的醋酸在冷凝器中冷凝,部分回流进入塔内,适宜的回流比为3∶1~2∶1。
所采用的反应塔可以采用工程上常用的塔器,塔内填充一般的陶瓷填料或采用其他的板式塔。
本发明公开的上述制备香豆素的方法具有十分显著的优点,本发明为连续反应,生产效率高,同时原料消耗低,每1kg香豆素成品耗用水杨醛1.117kg,醋酸2.0kg;废水量大幅减少,每公斤成品约0.5kg含酚废水。
以下将通过实施例对本发明的有关内容作进一步的说明。
实施例1
设备:不锈钢塔釜,1000L;陶瓷填料反应塔,有效高度为10米,直径为0.2米;
将水杨醛和醋酸钾的乙酸苯酚酯(水杨醛浓度为50%)从反应塔的顶部连续引入塔内,流量为60公斤/小时;将醋酸酐从反应塔的下部连续引入塔内,流量为36公斤/小时;反应塔的操作温度为156℃,塔釜的温度为205℃,生成的香豆素由塔釜连续出料,经过水洗后送往后续的精制工序;
醋酸钾用量为35公斤/吨香豆素;
塔顶冷凝器中冷凝的醋酸部分回流进入塔内,回流比为3∶1。
每小时生产香豆素粗品72公斤,含量为55%;
单耗:水杨醛1.117kg/kg香豆素,醋酸2.0kg/kg香豆素;含酚废水量为0.5kg/kg香豆素。