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化生產裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發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】
[0002] 過氧乙酸是一種重要的工業氧化劑和醫用高效殺菌劑，它被廣泛應用于化工行業 的材料合成、石油行業的柴油脫硫、輕紡行業的織物漂白以及醫療衛生領域的殺菌消毒。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，經 蒸餾后制得過氧乙酸的水溶液;該方法工藝流程簡單，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， 但是其工藝流程復雜、設備投資巨大且制備過程爆炸危險性大，不便于規模化生產。
[0003] 在化工合成中的某些特殊領域，如進行稀經的環氧化反應和Baeyer-Vi 11 iger反 應時，過氧乙酸是優良的氧化劑。但是高水含量(水含量高于45wt % )過氧乙酸溶液做氧化 劑會導致反應目標產物在生成之后發生部分水解，從而降低目標產物的產率;同時，水解產 生的副產物又會增加目標產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 會大大增加工藝復雜性和設備投入，還會加劇生產危險性。因此，設計開發出生產工藝簡單 且安全的新方法，以便生產出低水含量的高濃度過氧乙酸溶液，具有重要的意義和實際應 用價值。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的第一個技術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] 本發明要解決的第二個技術問題是提供該生產方法的連續化生產裝置。
[0006] 為解決第一個技術問題，本發明的技術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 應方程式如下：
[0008] 本發明所述的方法，包括以下步驟：
[0009] (1)將過碳酰胺加入反應釜中，然后將濃硫酸與乙酸混合，控溫在35_40°C，反應 〇. 5h，混合液中固體逐漸消失變為澄清透明混酸液體。優選過碳酰胺、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 少量的水被蒸發后于內冷卻層外壁冷凝后流入過氧乙酸儲罐，重組分硫酸尿素水合物沿外 加熱層內壁流至副料儲罐。短程蒸餾器較好的控制條件為:絕對壓力1.33-6.33kPa，停留時 間2-311^11，內冷卻層溫度為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;副產的硫酸尿素水合物可以被用作解磷劑生產復合肥。
[0012] 為解決第二個技術問題，本發明提供了一套連續化生產裝置，該裝置包括攪拌反 應釜1、混酸儲罐2、短程蒸餾器3、過氧乙酸儲罐4和副料儲罐5,原料在攪拌反應釜1中反應 后輸入混酸儲罐2;將混酸儲罐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罐4,重組分副產物送入副料儲罐5中并被作為副產品輸 出。
[0013] 本發明裝置操作過程：
[0014] (1)將過碳酰胺加入反應釜1，將濃硫酸與乙酸混合后加入反應釜1，加完硫酸乙酸 混合液后控制反應液溫度并攪拌，混合液中固體逐漸消失變為澄清透明混酸液體；
[0015] (2)將反應釜1中反應好的澄清透明混酸液體輸送入混酸儲罐2，反應釜1中繼續進 行步驟（1)的反應;控制閥開度將混酸儲罐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中的停留時間；
[0016] (3)控制短程蒸餾器3中絕對壓力、外加熱層溫度、內冷卻層溫度，混酸在短程蒸餾 器外加熱層內壁被加熱，輕組分過氧乙酸、乙酸和少量的水被蒸發后于內冷卻層外壁冷凝 后流入過氧乙酸儲罐4，重組分硫酸尿素水合物沿外加熱層內壁流至副料儲罐5。
[0017] 利用本發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間縮短為普通蒸餾方法的1/10,生產安 全性大大提高，活性氧轉化率相應提高；同時本方法從原材料選材出發就避免了生產過程 中夾帶水的引入，生產的過氧乙酸的乙酸溶液水含量小于2wt%，遠低于傳統方法高于 45wt %的水含量;并且本方法從分子經濟學的角度考慮了反應流程，生產過程沒有三廢產 生，一步反應兩個產品，綠色環保無污染。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明所述連續生產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.反應釜2.混酸儲罐3.短程蒸餾器4.過氧乙酸儲罐5.副料儲罐。
[0020] 圖2為薄板層析對比圖。
[0021] 其中薄板(a):左點為純ε-己內酯，右點為對比例1中過氧乙酸溶液氧化環己酮后 樣品層析結果;薄板(b):左點為純ε_己內酯，右點為實施例2中過氧乙酸溶液氧化環己酮后 樣品層析結果;展開劑為乙酸乙酯與正己烷的體積比1:1。
【具體實施方式】
[0022]以下結合實施例對本發明的【具體實施方式】作詳細說明。
[0023] 實施例1
[0024] 將290g活性氧含量16.5wt%的過碳酰胺加入2000ml反應器中，再將98wt%濃硫酸 75g加入540g冰乙酸中混勻后緩慢加入反應器中，開啟攪拌并加熱混合液至40°C反應0.5h， 得到無色透明混酸液體;反應完畢后，將混酸液體送入分子蒸餾器溶液儲槽，調節分子蒸餾 器進料閥開度，開啟真空栗使分子蒸餾器內絕對壓力為1.33kPa，控制液體在分子蒸餾器中 停留時間3min，分子蒸餾器外加熱層溫度40°C，通入內冷卻層的冷卻液溫度5°C，將混酸液 體進行短程蒸餾;得到過氧乙酸的乙酸溶液約593g、硫酸尿素水合物約310g。按照國標GB 19