專(zhuān)利名稱(chēng)：采用直接水合法來(lái)制備異丁烯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明采用直接水合法來(lái)制備異丁烯。水合反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，但熱量不大，反應(yīng)熱基本上可由反應(yīng)后的物料帶出，不需要在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行冷卻。
背景技術(shù)：
異丁烯(CH3)2C = CH2又稱(chēng)2_甲基丙烯。易燃、易爆氣體(爆炸極限1. 7% 9. 0%體積)，沸點(diǎn)-6. 900C，臨界溫度144. 75°C，臨界壓力4. OOMPa0工業(yè)上，異丁烯幾乎都是由煉廠(chǎng)氣和裂解C4餾分(見(jiàn)碳四餾分)中獲得。煉廠(chǎng)氣中異丁烯的含量一般為5% 12%，裂解C4餾分中一般為20% 30%。少數(shù)情況下用氧化鉻-氧化鋁催化劑由異丁烷催化脫氫而制得。以丙烯和異丁烷為原料用共氧化法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷時(shí)，異丁烯是其聯(lián)產(chǎn)物。由碳四餾分分離異丁烯，通常是在先分出其中的丁二烯以后進(jìn)行的。最常用的分離異丁烯方法是硫酸吸收法，所得異丁烯純度>99%，回收率達(dá)92%。分子篩吸附法，采用一定孔徑范圍(約3 10)的分子篩，從C4餾分抽余液中選擇性地分離出丁烯及正丁烷， 所得異丁烯純度達(dá)99 %。離子交換樹(shù)脂法也可得高純度異丁烯，但因反應(yīng)效率低，應(yīng)用不廣。此外，還有以陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為催化劑，以甲醇與C4餾分中異丁烯反應(yīng)生成甲基叔丁基醚，以及在酸性催化劑作用下將異丁烯齊聚生成二異丁烯及異丁烯的三聚物，從而與C4 餾分抽余液中的其他組分分離等方法。甲基叔丁基醚法較有前途(見(jiàn)碳四餾分分離)。高濃度異丁烯主要用于生產(chǎn)聚異丁烯以及和異戊二烯共聚生產(chǎn)丁基橡膠。異丁烯與異丁烷進(jìn)行烷基化反應(yīng)，可生產(chǎn)高辛烷值烷基化汽油，與甲醇反應(yīng)所得甲基叔丁基醚是優(yōu)良的汽油添加劑，齊聚所得二聚物及三聚物經(jīng)加氫后是汽化器燃料的添加劑，也適用于作芳烴的烷基化原料。二異丁烯還可作為羰基合成的原料生產(chǎn)異壬醇，進(jìn)一步制造增塑劑。此外，異丁烯可經(jīng)氧化得甲基丙烯酸，經(jīng)氨化氧化得甲基丙烯腈，再水合可制得叔丁醇。原有技術(shù)是采用異丁醇在360 370°C，0. 304 0. 405MPa(3 4atm)下進(jìn)行脫水反應(yīng)(催化劑為活性氧化鋁)可得86% 87%的粗異丁烯，然后經(jīng)精餾以及除乙醛、乙醚、有機(jī)酸后可得精制異丁烯。其生產(chǎn)成本非常高，設(shè)備投資大，腐蝕性高，不適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用直接水合法來(lái)制備異丁烯的方法，其特征在于從混合C4中分離異丁烯，第一步混合C4中的異丁烯水合生成叔丁醇；第二步叔丁醇脫水得到高純度異丁烯；采用多孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂做催化劑。其中還將含水的叔丁醇經(jīng)預(yù)熱器13加熱到90°C，從脫水反應(yīng)器下部進(jìn)入，反應(yīng)器內(nèi)填充一定量的樹(shù)脂，叔丁醇進(jìn)入樹(shù)脂層后開(kāi)始脫水反應(yīng)。生成異丁烯氣相從反應(yīng)器上部逸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，為回收其中的叔丁醇，使其回流到反應(yīng)器；未冷凝的異丁烯經(jīng)再次冷凝，冷凝后進(jìn)入水洗塔除去夾帶的少量叔丁醇；經(jīng)過(guò)干燥送至異丁烯精餾塔，塔頂?shù)眉兌葹?9. 9%的成品異丁烯。
本方法是采用從混合C4中分離異丁烯，分兩步進(jìn)行。第一步混合C4中的異丁烯水合生成叔丁醇；第二步叔丁醇脫水得到高純度異丁烯。由于采用多孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂做催化劑，具有很高的選擇性，與其他烯烴很少發(fā)生反應(yīng)，因而叔丁醇的純度高，異丁烯的純度也很高。
水合反應(yīng)是在兩個(gè)互不相溶的液相間進(jìn)行，催化劑樹(shù)脂是很小的顆粒(固相)，因此反應(yīng)是在液-液-固非均相系統(tǒng)中進(jìn)行。反應(yīng)溫度為80°C左右，壓力為l.SMPa。為了使物料在反應(yīng)溫度下保持液相，必須保持較高的壓力，嚴(yán)防系統(tǒng)因物料汽化而產(chǎn)生氣泡，使操作惡化。水合是一個(gè)放熱反應(yīng)，但熱量不大，反應(yīng)熱基本上可由反應(yīng)后的物料帶出，不需要在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行冷卻。為了使反應(yīng)順利進(jìn)行，需將C4與水充分混合。
脫水反應(yīng)是在采用同一種樹(shù)脂存在下進(jìn)行的，進(jìn)料為含87%的叔丁醇和水的共沸物，反應(yīng)為液相吸熱反應(yīng)，每摩爾耗熱量為65. 98kJ，脫水后生成的異丁烯經(jīng)冷凝、水洗、精餾后就得到高純度的異丁烯，降低反應(yīng)脫水壓力，對(duì)于生成異丁烯是有利的，但是為了節(jié)約能量，需保證氣相異丁烯用循環(huán)水進(jìn)行冷凝，故操作壓力通常為0. 35 0. 4MPa (表壓)。原料C4與軟水經(jīng)靜態(tài)混合器充分混合后，由水合反應(yīng)器上部加入，水和異丁烯在此進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成的叔丁醇和過(guò)量的水從下部出來(lái)，經(jīng)過(guò)鹽水冷卻器冷卻至25 30°C，在水合分層器(即沉降分離器)中分離。分層器上部為反應(yīng)后的萃取C4，經(jīng)過(guò)文丘里水洗混合器與新鮮軟水混合，將溶于C4中的叔丁醇萃取到水中，最后經(jīng)過(guò)水洗分層器后上部就得到萃余 C4，下部為叔丁醇的水溶液，返回水合反應(yīng)器。水合分層器下層為含醇5% 8%的水溶液， 在閃蒸器中將微量溶解于醇水中的C4除去，再送入叔丁醇精餾塔。經(jīng)過(guò)精餾，塔頂?shù)玫胶宥〈?87% )和水的共沸物，可做商品出售，或作為脫水生產(chǎn)異丁烯的中間產(chǎn)品。水合反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，而樹(shù)脂導(dǎo)熱性又很差，必須使物料在反應(yīng)器內(nèi)均勻分布，控制合適的停留時(shí)間，以防止樹(shù)脂床層局部過(guò)熱，影響樹(shù)脂的活性，并使副反應(yīng)增多。水合反應(yīng)的工藝條件為反應(yīng)溫度為80°C，反應(yīng)壓力為1. 8MPa(壓降為0. 2 0. 25MPa)，空速為0.7 0. 9h-l，進(jìn)料水與C4物質(zhì)的量比為1.2 1.5。含水的叔丁醇經(jīng)預(yù)熱器13加熱到90°C，從脫水反應(yīng)器下部進(jìn)入，反應(yīng)器內(nèi)填充一定量的樹(shù)脂，叔丁醇進(jìn)入樹(shù)脂層后開(kāi)始脫水反應(yīng)。生成異丁烯氣相從反應(yīng)器上部逸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，為回收其中的叔丁醇，使其回流到反應(yīng)器。未冷凝的異丁烯經(jīng)再次冷凝，冷凝后進(jìn)入水洗塔除去夾帶的少量叔丁醇。然后經(jīng)過(guò)干燥送至異丁烯精餾塔，塔頂?shù)眉兌葹?99. 9%的成品異丁烯。脫水反應(yīng)的工藝條件反應(yīng)溫度為90 95°C，反應(yīng)壓力為0. 25 0. 35MPa，空速為0. 8 Ih-I，脫水反應(yīng)叔丁醇轉(zhuǎn)化率為90% 95%。產(chǎn)品異丁烯規(guī)格異丁烯純度為99.9%，叔丁醇含量< 30yg/g，水含量 < 100 μ g/g，烷烴、烯烴總計(jì)< 800 μ g/g。


圖1為水合法水合工藝流程圖；1-C4原料罐；2-靜態(tài)混合器；3-水合反應(yīng)器； 4-鹽水冷卻器；5-水合分層器；6-水合加熱器；7-文丘里水洗混合器；8-水洗分層器； 9-閃蒸器；10-醇水貯罐；11-叔丁醇精餾塔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，這里所述實(shí)施例的方案，不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員按照本發(fā)明的精神可以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和變化，所述的這些改進(jìn)和變化都應(yīng)視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)由權(quán)利要求來(lái)限定。實(shí)施例1從混合C4中分離異丁烯，第一步混合C4中的異丁烯水合生成叔丁醇；第二步叔丁醇脫水得到高純度異丁烯；采用多孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂做催化劑。其中還將含水的叔丁醇經(jīng)預(yù)熱器13加熱到90°C，從脫水反應(yīng)器下部進(jìn)入，反應(yīng)器內(nèi)填充一定量的樹(shù)脂，叔丁醇進(jìn)入樹(shù)脂層后開(kāi)始脫水反應(yīng)。生成異丁烯氣相從反應(yīng)器上部逸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，為回收其中的叔丁醇，使其回流到反應(yīng)器；未冷凝的異丁烯經(jīng)再次冷凝，冷凝后進(jìn)入水洗塔除去夾帶的少量叔丁醇；經(jīng)過(guò)干燥送至異丁烯精餾塔，塔頂?shù)眉兌葹?9. 9%的成品異丁烯，具體見(jiàn)圖1。實(shí)施例2從混合C4中分離異丁烯，第一步混合C4中的異丁烯水合生成叔丁醇；第二步叔丁醇脫水得到高純度異丁烯；采用多孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂做催化劑。其中還將含水的叔丁醇經(jīng)預(yù)熱器13加熱到90°C，從脫水反應(yīng)器下部進(jìn)入，反應(yīng)器內(nèi)填充一定量的樹(shù)脂，叔丁醇進(jìn)入樹(shù)脂層后開(kāi)始脫水反應(yīng)。生成異丁烯氣相從反應(yīng)器上部逸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，為回收其中的叔丁醇，使其回流到反應(yīng)器；未冷凝的異丁烯經(jīng)再次冷凝，冷凝后進(jìn)入水洗塔除去夾帶的少量叔丁醇；經(jīng)過(guò)干燥送至異丁烯精餾塔，塔頂?shù)眉兌葹?9. 9%的成品異丁烯。具體見(jiàn)圖1。
權(quán)利要求
1.一種采用直接水合法來(lái)制備異丁烯的方法，其特征在于從混合C4中分離異丁烯，第一步混合C4中的異丁烯水合生成叔丁醇；第二步叔丁醇脫水得到高純度異丁烯；采用多孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂做催化劑。
2.權(quán)利要求1所述的制備方法，其中還將含水的叔丁醇經(jīng)預(yù)熱器13加熱到90°C，從脫水反應(yīng)器下部進(jìn)入，反應(yīng)器內(nèi)填充一定量的樹(shù)脂，叔丁醇進(jìn)入樹(shù)脂層后開(kāi)始脫水反應(yīng)。生成異丁烯氣相從反應(yīng)器上部逸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，為回收其中的叔丁醇，使其回流到反應(yīng)器；未冷凝的異丁烯經(jīng)再次冷凝，冷凝后進(jìn)入水洗塔除去夾帶的少量叔丁醇；經(jīng)過(guò)干燥送至異丁烯精餾塔，塔頂?shù)眉兌葹?9. 9%的成品異丁烯。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用直接水合法來(lái)制備異丁烯的方法。將含水的叔丁醇經(jīng)預(yù)熱器13加熱到90℃，從脫水反應(yīng)器下部進(jìn)入，反應(yīng)器內(nèi)填充一定量的樹(shù)脂，叔丁醇進(jìn)入樹(shù)脂層后開(kāi)始脫水反應(yīng)。生成異丁烯氣相從反應(yīng)器上部逸出，經(jīng)冷凝器冷凝后，為回收其中的叔丁醇，使其回流到反應(yīng)器。未冷凝的異丁烯經(jīng)再次冷凝，冷凝后進(jìn)入水洗塔除去夾帶的少量叔丁醇。然后經(jīng)過(guò)干燥送至異丁烯精餾塔，塔頂?shù)眉兌葹?9.9％的成品異丁烯。本發(fā)明的制備方法是最好的制備異丁烯的方法之一。
文檔編號(hào)C07C7/152GK102344336SQ20111021990
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者原東鳳 申請(qǐng)人:天津市泰源工業(yè)氣體有限公司