本發明屬于化學反應工程和催化劑的應用領域，具體涉及一種利用氫氰酸（天然氣氨裂解或丙烯腈裝置副產的氫氰酸，或其他來源的氫氰酸）和甲醛反應制造羥基乙腈的方法。
背景技術：
羥基乙腈，又稱乙醇腈，作為氫氰酸的深加工產品，現已成為大噸位產量的有機化工原料之一。氫氰酸因其沸點低，劇毒，常壓下25.7℃，易汽化，使用中受到極大的限制。羥基乙腈由氫氰酸與甲醛的經加成反應后產物，通常為50%水溶液，雖也劇毒，相對而言使用方便，安全可靠。羥基乙腈現已廣泛應用于醫藥、電鍍、選礦、農藥、表面活性劑等行業，可作為生產甘氨酸、亞氨基二乙酸（草甘膦的中間體）、丙二腈、靛藍染料、聚乙醇酸、海因、乙二胺四乙酸鈉（edta）等的中間體。
文獻報道的羥基乙腈的制備方法主要有：
①丙烯腈在以釩氧化物為催化劑和水蒸氣共同作用下氧化制得，如美國專利us4634789（1987年）公開了這一方法，但該方法也同時生成羥基乙酰胺，反應的轉化率和目標產物的選擇性均不是太高，產物分離較為困難。
②以氫氰酸和甲醛為原料，在催化劑作用下經加成反應制取羥基乙腈，如美國專利us2890238（1959年）、us2175805（1939年）分別報道了采用甲醛（或多聚甲醛、三聚甲醛）與工業氫氰酸在冷卻和0~10℃條件下于密閉反應器中合成羥基乙腈的方法，合成產物可在壓力1.5~1.6kpa、溫度125~92℃下蒸餾得到無色的純羥基乙腈產品，該產物需使用磷酸或硫酸作為穩定劑進行儲存。文獻【孫芳等，遼寧化工，2003，32（5）：207-208】報道了日本三菱化成工業公司將原料氫氰酸和甲醛以雙滴加的方式進料，通過液相反應連續化生產羥基乙腈，滴加進料時間為3h，收率可達到99.8%，產品經過甲苯共沸蒸餾，得到純度99.5%的最終產品。該方法的優點是生產成本低，產品質量穩定；缺點是氫氰酸易揮發，生產過程安全性要求高，設備檢修存在一定的困難。中國專利cn200610048135.0（2006年）公開了以丙烯腈副產的氫氰酸與甲醛在催化劑，如催化劑亞硫酸鈉等作用下，以摩爾比氫氰酸:甲醛:催化劑=1:（1.0~1.5）:（0.001~0.015）、溫度0~40℃、間歇反應1~6h，可得含量≧50%的羥基乙腈水溶液產品，其中產品中游離甲醛和氫氰酸含量均小于0.05%。文獻【劉蘭，川化，2010，(3)：37-40】發表了帶反應液循環的降膜吸收器連續生產羥基乙腈的在線控制方法，工藝的特點在于以雙反應釜輪流切換的方式實現連續生產，操作時單釜僅以35~37%wt.甲醛水溶液作為初始吸收液，直至甲醛反應趨于完全，單釜的總反應時間約4.5~5h。
以上這些方法的共同特點是以甲醛水溶液為初始吸收液，氫氰酸與甲醛間加成反應為強放熱反應，熱效應巨大，溫度控制極為重要，且原料氫氰酸、甲醛，及產物羥基乙腈均極易自身爆聚，反應溫度、催化劑用量等對反應影響很大，反應熱的移出和生產安全性有時較難掌控，產品的質量也受的很大影響。一方面，反應溫度低，反應速率慢，需要的反應時間長；另一方面，反應溫度高，反應速率快，自聚/共聚幾率大，反應過程難以控制。使用亞硫酸鈉或其他亞硫酸鹽作為催化劑，其在所得的產品中有殘留，且溶液ph值等波動較大，殘留甲醛較高，使得其作為后續的用途受到較大程度的影響。
根據甲醛（氣體，常壓沸點-19.5℃；37%水溶液，常壓沸點98℃）與氫氰酸（常壓下沸點25.7℃）的物性和加成反應生成羥基乙腈的特點，理想的反應器應是連續操作的管道式反應器，該管道式反應器的原料進口可以設計成甲醛與氫氰酸一股/或兩股原料霧化/或對碰撞擊流式霧化吸收，優點是接觸比表面積大，易于移出該強放熱反應的熱效應，反應溫度易于控制，且管式反應器可承受較高的壓力（即耐壓性好），生產易于控制，產品好，質量穩定。甲醛和氫氰酸的加成生成羥基乙腈的反應是在中性偏堿性條件下的催化反應，理想的催化劑可選氫氧化鈉、氰化鈉的水溶液作為催化劑。
技術實現要素：
本發明的目的是利用工業甲醛水溶液與催化劑氰化鈉或氫氧化鈉水溶液混合后，在管式反應器先霧化，吸收來自于氫氰酸生產裝置送來的氫氰酸氣體，而后連續地流入管式反應器與之反應。本法提供一種高轉化率和高收率、連續穩定生產羥基乙腈的技術和方法。
附圖說明：
附圖1、管式反應器生產羥基乙腈裝置及工藝流程簡圖
1—甲醛泵；2,4,9,10,12—閥門；3-甲醛與催化劑混合器；5-噴嘴；6—反應器中噴霧吸收區；7—氫氰酸進料管；8—管式反應器；11—料液循環泵；13—羥基乙腈產品貯槽
本發明的技術解決方案如下：
本發明所述的反應是利用37%甲醛水溶液預先與催化劑（氰化鈉、氫氧化鈉）的水溶液混合器（3）中快速混合后一并進入反應器的上部，經噴嘴（5）霧化與氫氰酸氣體在反應器上部噴霧吸收區（6）快速接觸、吸收和反應，其中的反應熱分別由設置于噴霧吸收區（6）和管式反應器（8）中的低溫冷凍鹽水或冷卻水移出，使得反應控制于一定的溫度和壓力下較為快速地生成羥基乙腈。其中在該反應器的霧化吸收區（6），溫度易控制在0~20℃，管式反應器的溫度易控制于20~25℃，所使用的催化劑為30%wt.氰化鈉水溶液或30%wt.的氫氧化鈉溶液，使用量為甲醛進料量的2.5~7.5%。
具體實施方式
實施例1
附圖中噴霧吸收區（6），其尺寸為
實施例2
操作條件同于實施例1，將催化劑改為30%wt.氫氧化鈉溶液，所獲得的產品為近無色至淡綠色透明液體，含量51.6%，甲醛含量低于0.05%，氰根離子濃度低于0.05%。
實施例3
對比實驗：工藝生產流程采用雙釜（搪瓷反應攪拌釜）并聯操作式不間斷連續生產，先在一個反應釜（10m3）內投入一定量甲醛（6500kg/批）并添加少量亞硫酸鈉（8.5kg/批）調整ph至堿性（ph8~9），再向反應釜里逐步連續加入氫氰酸（550kg/h，共4h）合成羥基乙腈，合成的反應熱通過循環泵將反應釜內反應物料進行外循環冷卻移熱，反應結束后添加穩定劑硫酸（0.28%wt.）分析合格后送至成品中間槽，而后送往灌裝區。同時另一個相同尺寸反應釜開始投入甲醛仿前述方法和各物料量進行生產，以盡可能做到單釜間歇、雙釜不間斷連續生產。產品質量的控制指標為近無色至淡綠色透明液體，含量49.5%~52.5%，甲醛含量低于0.05%，氰根離子濃度低于0.05%。該法的特點是單釜間歇生產，操作過程影響因素多，難以做到個操作條件穩定，尤其是殘留甲醛、溶液ph值等波動較大，使得產品的品質受到影響，其作為后續的用途受到較大程度的影響。另外，還可能引起爆聚反應，影響安全生產。