本發(fā)明涉及對(duì)叔丁基甲苯合成，特別涉及一種對(duì)叔丁基甲苯烷基化反應(yīng)系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)：

1、近幾年來(lái)，芳烴的烷基化產(chǎn)物中的叔丁基甲苯(tbt)的三種異構(gòu)體因有著其獨(dú)特性而引人注目，其中一種異構(gòu)體——對(duì)叔丁基甲苯(ptbt)屬于甲苯的衍生物，是一種無(wú)色透明的液體，在化學(xué)化工中是一種重要的原料，此外還是有重要價(jià)值的有機(jī)中間體。

2、根據(jù)原料的差異，對(duì)叔丁基甲苯的合成方法主要分為三條技術(shù)路線：異丁烯與甲苯反應(yīng)法、氯代叔丁烷與甲苯反應(yīng)法、叔丁醇與甲苯反應(yīng)法。其中，在異丁烯與甲苯的烷基化反應(yīng)中，一般需要采用濃硫酸作為催化劑。

3、但是，采用濃硫酸作為催化劑，不僅濃硫酸的使用壽命較短，濃硫酸的用量大，后處理成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重，對(duì)設(shè)備耐腐蝕性要求高，而且通常都是在反應(yīng)釜中進(jìn)行間歇反應(yīng)，需要分批、小批量獨(dú)立進(jìn)行烷基化反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)叔丁基甲苯烷基化反應(yīng)系統(tǒng)及使用方法，旨在往現(xiàn)有的烷基化反應(yīng)中額外加入對(duì)甲基苯磺酸作為高效催化劑，減少濃硫酸的使用量，同時(shí)連續(xù)添加原料以在反應(yīng)釜中進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，提高反應(yīng)效率，此外通過(guò)回收廢料中的濃硫酸，減少濃硫酸的使用量和廢酸的產(chǎn)生量。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種對(duì)叔丁基甲苯烷基化反應(yīng)系統(tǒng)，包括反應(yīng)釜、加料機(jī)構(gòu)、開(kāi)合機(jī)構(gòu)、預(yù)混合機(jī)構(gòu)、靜態(tài)混合器、濃硫酸回收裝置。其中，反應(yīng)釜的頂部設(shè)有第一液流通道以及用于儲(chǔ)存對(duì)甲基苯磺酸的儲(chǔ)料腔，儲(chǔ)料腔的底部設(shè)有出料口，第一液流通道的側(cè)壁設(shè)有避讓口；加料機(jī)構(gòu)設(shè)于反應(yīng)釜上，加料機(jī)構(gòu)包括第一封板、轉(zhuǎn)輪和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，第一封板和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均固設(shè)于反應(yīng)釜上，第一封板滑動(dòng)貼靠于轉(zhuǎn)輪的下表面，沿轉(zhuǎn)輪的周向設(shè)有一圈陣列分布的第一通孔，轉(zhuǎn)輪從避讓口部分伸入第一液流通道內(nèi)，出料口滑動(dòng)貼靠于轉(zhuǎn)輪的上表面，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪按預(yù)設(shè)步進(jìn)角度旋轉(zhuǎn)，以使其中一個(gè)第一通孔位于第一液流通道內(nèi)，開(kāi)合機(jī)構(gòu)用于在向第一液流通道通入異丁烯時(shí)開(kāi)啟第一液流通道，以及在向第一液流通道停止通入異丁烯時(shí)閉合第一液流通道；預(yù)混合機(jī)構(gòu)設(shè)于反應(yīng)釜內(nèi)且位于加料機(jī)構(gòu)的下方，用于混合濃硫酸、異丁烯和對(duì)甲基苯磺酸；靜態(tài)混合器與預(yù)混合機(jī)構(gòu)相連；濃硫酸回收裝置用于從靜態(tài)混合器中的混合溶液中回收濃硫酸，并重新導(dǎo)入預(yù)混合機(jī)構(gòu)中。

3、另外，根據(jù)本發(fā)明上述的對(duì)叔丁基甲苯烷基化反應(yīng)系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

4、進(jìn)一步地，反應(yīng)釜設(shè)有滑動(dòng)腔，第一液流通道的底部設(shè)有一階梯口，開(kāi)合機(jī)構(gòu)包括活塞、活塞桿、第二封板、磁生電組件、第一流體傳動(dòng)泵，活塞密封滑設(shè)于滑動(dòng)腔內(nèi)，以在滑動(dòng)腔內(nèi)形成第一密閉腔，第一流體傳動(dòng)泵與第一密閉腔連通，第二封板密封滑設(shè)于第一液流通道中，活塞桿的一端連接于活塞上，活塞桿的另一端從滑動(dòng)腔中伸入第一液流通道后與第二封板連接，磁生電組件在通入的異丁烯作用下產(chǎn)生觸發(fā)第一流體傳動(dòng)泵進(jìn)行充壓的第一電信號(hào)，以使活塞驅(qū)動(dòng)第二封板向下移動(dòng)，直至第二封板移動(dòng)至階梯口處，以及在未有異丁烯作用時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)第一流體傳動(dòng)泵進(jìn)行抽壓的第二電信號(hào)，以使活塞驅(qū)動(dòng)第二封板向上移動(dòng)，直至第二封板重新閉合第一液流通道通。

5、進(jìn)一步地，磁生電組件包括發(fā)電葉輪、電壓轉(zhuǎn)換電路模塊，發(fā)電葉輪與電壓轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端口電連接，第一流體傳動(dòng)泵的充壓控制回路設(shè)有處于常開(kāi)狀態(tài)的第一繼電器，第一流體傳動(dòng)泵的抽壓控制回路設(shè)有處于常閉狀態(tài)的第二繼電器，電壓轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端口均與第一繼電器和第二繼電器電連接，第一流體傳動(dòng)泵的充壓控制回路和抽壓控制回路均設(shè)有第一斷電裝置，以在第一密閉腔達(dá)到預(yù)設(shè)壓力時(shí)使第一繼電器失電和使第二繼電器得電。

6、進(jìn)一步地，加料機(jī)構(gòu)還包括密封料套、第二流體傳動(dòng)泵，密封料套穿設(shè)于第一通孔內(nèi)，且密封料套的中部貫穿設(shè)置，密封料套內(nèi)設(shè)有第二密閉腔，第二密閉腔靠近轉(zhuǎn)輪的上表面的側(cè)壁為能夠膨脹和收縮的褶皺蒙皮，第二流體傳動(dòng)泵的充壓控制回路設(shè)有處于常開(kāi)狀態(tài)的第三繼電器，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)步進(jìn)角度后，觸發(fā)第三繼電器得電，以使褶皺蒙皮膨脹而密封避讓口，第二流體傳動(dòng)泵的抽壓控制回路設(shè)有處于常閉狀態(tài)的第四繼電器，電壓轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端口與第四繼電器電連接，第二流體傳動(dòng)泵的充壓控制回路和抽壓控制回路均設(shè)有第二斷電裝置，以在第二密閉腔達(dá)到預(yù)設(shè)壓力時(shí)使第三繼電器失電和使第四繼電器得電。

7、進(jìn)一步地，反應(yīng)釜設(shè)有第二液流通道、第二液流通道用于連接濃硫酸輸送裝置和濃硫酸回收裝置，預(yù)混合機(jī)構(gòu)包括多層層疊設(shè)置的層流板，每一層層流板內(nèi)均設(shè)有平行設(shè)置的多個(gè)第三液流通道和回流區(qū)域，第三液流通道的一端與第二液流通道連通，回流區(qū)域的一端與第一液流通道連通，第三液流通道、回流區(qū)域之間通過(guò)第二通孔相互連通，靜態(tài)混合器通過(guò)第二通孔與第三液流通道連通，回流區(qū)域與第一液流通道連通，以從第一方向通入異丁烯和對(duì)甲基苯磺酸的混合溶液，第一液流通道用于從第二方向通入濃硫酸，其中，第一方向與第二方向不同向。

8、進(jìn)一步地，相鄰第三液流通道的側(cè)壁上的第二通孔交錯(cuò)設(shè)置，且向輸入濃硫酸的一側(cè)分布。

9、進(jìn)一步地，層流板傾斜設(shè)置于反應(yīng)釜內(nèi)。

10、進(jìn)一步地，對(duì)叔丁基甲苯烷基化反應(yīng)系統(tǒng)還包括減速混合器，減速混合器包括殼體、第一類擋板、第二類擋板，靜態(tài)混合器的出口與殼體的一端連接，濃硫酸回收裝置與殼體的另一端連接，第一類擋板與第二類擋板的設(shè)置方向垂直于殼體的軸向，且交錯(cuò)間隔設(shè)置，第一類擋板的中部設(shè)有至少一個(gè)第一貫通口，第二類擋板的周向邊緣設(shè)置有至少一個(gè)第二貫通口，第一貫通口與第二貫通口不重疊。

11、進(jìn)一步地，第一密閉腔與第一液流通道毗鄰設(shè)置，第一液流通道的側(cè)壁上設(shè)有限位槽，限位槽位于轉(zhuǎn)輪的下方，第一密閉腔位于轉(zhuǎn)輪的上方，活塞桿活動(dòng)限位于限位槽中。

12、第二方面，本發(fā)明還提供了一種對(duì)叔丁基甲苯烷基化反應(yīng)系統(tǒng)的使用方法，應(yīng)用于前述的對(duì)叔丁基甲苯烷基化反應(yīng)系統(tǒng)中，該使用方法包括如下步驟：

13、步驟一、向儲(chǔ)料腔中加入對(duì)甲基苯磺酸；

14、步驟二、啟動(dòng)加料機(jī)構(gòu)：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪按預(yù)設(shè)步進(jìn)角度旋轉(zhuǎn)，以使其中一個(gè)第一通孔與第一液流通道的位置對(duì)應(yīng)；

15、步驟三、向第一液流通道內(nèi)通入異丁烯，在異丁烯的作用下開(kāi)合機(jī)構(gòu)開(kāi)啟，使得異丁烯與對(duì)甲基苯磺酸的混合溶液進(jìn)入預(yù)混合機(jī)構(gòu)中，同時(shí)向預(yù)混合機(jī)構(gòu)中通入濃硫酸，最后混合溶液流入靜態(tài)混合器中進(jìn)行反應(yīng)而得到對(duì)叔丁基甲苯烷；

16、步驟四、使用濃硫酸回收裝置從靜態(tài)混合器中的混合溶液中回收濃硫酸；

17、步驟五、重復(fù)步驟二，當(dāng)異丁烯與對(duì)甲基苯磺酸的混合溶液進(jìn)入預(yù)混合機(jī)構(gòu)中，將濃硫酸回收裝置回收的濃硫酸和新的濃硫酸一并導(dǎo)入預(yù)混合機(jī)構(gòu)中。

18、本發(fā)明的有益效果至少包括：通過(guò)加料機(jī)構(gòu)，可以周期性地安全投入精確數(shù)量的對(duì)甲基苯磺酸，并通過(guò)預(yù)混合機(jī)構(gòu)和靜態(tài)混合器充分混合原料，使得烷基化反應(yīng)的時(shí)間縮短，從而可以減少副反應(yīng)，并提高烷基化反應(yīng)效率，同時(shí)對(duì)甲基苯磺酸能得到充分利用；此外，由于作為催化劑的對(duì)甲基苯磺酸的參與，使得濃硫酸的使用量可以相應(yīng)減少，最后還通過(guò)濃硫酸回收裝置，可以對(duì)反應(yīng)后產(chǎn)物中的濃硫酸進(jìn)行回收再利用，減少濃硫酸的浪費(fèi)。