CN104474731B - 一种反应精馏热解烷基酚的反应精馏塔及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种反应精馏热解烷基酚的反应精馏塔，在同一个精馏塔的筒内用一块多孔板隔离，其上部是精馏段，下部是反应段；所述的多孔板以上塔筒内填装填料，或者加装塔板，就组成起到精馏分离作用的精馏段；多孔板以下塔筒内，填装热解催化剂，就组成进行烷基酚热解反应的反应段，所述的精馏段设有出料口，所述的反应段设有进料口。采用上述反应精馏塔，在汽化器中加热汽化的烷基酚通过进料口进入塔内的反应段，在热解催化剂作用下，部分烷基酚在反应段内发生热解反应，生成异丁烯和甲酚，与剩余未反应的烷基酚一起向上，通过多孔板进入精馏段，在精馏段内进行分离；与烷基酚分离后的异丁烯和甲酚继续向上在气液分离器进行气液分离，得到异丁烯和甲酚。
Description
技术领域
本发明涉及一种反应精馏热解烷基酚的方法，特别适用于用烷基酚制取其相应的高纯酚。
背景技术
各种酚类化合物都是重要的化工原料，特别是高纯烷基酚，在医药、农药、香精、助剂等领域中，是合成必须的原料。目前工业制取各种烷基酚，主要有两种方法，一种是合成法，另一种是分离法。采用合成法具有产品成分简单因而容易提纯的优点，但是又有原料难得、价格高、工艺复杂等缺点；而分离法是用化学方法和物理方法分离提纯煤焦油或乙烯焦油中的烷基酚，优点是原料充足易得，缺点是各种酚以及其它物质混杂在一起，极难分离得到高纯度烷基酚产品。
近年来，随着分离技术的进步和对资源综合利用的日益迫切的需要，烷基酚生产中分离法的使用越来越得到技术人员的重视。
从煤焦油中提取苯酚，是分离法中有悠久历史的工艺。煤焦油分离的酚油，含有大量的苯酚和各种烷基酚，利用化学、物理的方法，可以从中提取很多种单组分烷基酚。特别是近年来乙烯工业的蓬勃发展，乙烯焦油成为烷基酚的另一个重要来源。
无论是煤焦油还是乙烯焦油，从中提取酚类物质的主要工艺路线，大体是先蒸馏分离得到酚油馏段，对酚油馏段的物料进行碱洗、酸洗、水洗，除去其中混杂的酸性、碱性杂质成分后，再进行精馏，把苯酚、邻甲酚、混酚、二甲酚、乙酚等逐一分离，得到各种烷基酚的单一组分。所述精馏产品之一的混酚，是对甲酚和间甲酚的混合物。由于对甲酚和间甲酚是同分异构体，二者沸点差不到1℃，用普通精馏方法难以分离，所以精馏酚油只能得到二者的混合物，工业上通常把这两种酚的混合物称为混酚。混酚所含间甲酚一般稍多于对甲酚。文献中有很多方法可以分离混酚得到对甲酚和间甲酚。但是，过去所有分离二者混合物的方法都极其繁琐、低效；发展更好地分离混酚的方法，一直是本领域技术人员的目标。为了达到这个目标，我们在工业上实现了烷基化-精馏-热解分离法。首先把混酚烷基化使其生成两种烷基酚：2-叔丁基-对甲酚(以下简称4M)和6-叔丁基-间甲酚(以下简称3M)的混合物，由于4M和3M具有较大的沸点差，可以方便使用精馏方法进行分离。曾经申报过相应的发明专利，《生产2-叔丁基-对甲酚和6-叔丁基-间甲酚的方法》，公开号CN101353293A。该技术混酚烷基化后的烷基酚混合物经过精馏，分别得到纯度大于99.5％的4M和3M产品。其后，进一步操作，分别对4M和3M进行加热脱叔丁基，则分别得到纯度不小于99.5％的对甲酚和间甲酚产品。
4M和3M具有相同的脱叔丁基操作条件。在催化剂存在下，加热到150℃以上，4M脱除叔丁基生成对甲酚，3M脱除叔丁基生成间甲酚。所使用的催化剂是硫酸、活性白土等酸性物质。以4M为例，具体操作方法是把硫酸或活性白土与4M混合，搅拌下加热，在150℃以上保温数小时，待4M分子中的叔丁基完全脱除后，精馏物料，在精馏塔顶部采出对甲酚。但是这个操作过程，具有显著的缺陷：催化剂和混酚混合在一起的混合物，很难分离。活性白土做催化剂，精馏后的釜残，是膏状物；硫酸做催化剂的情况，精馏釜残需要先用碱中和，中和后的产物生成大量细微固体颗粒。这些废料的处理，需要繁杂的程序和大量的资金。并且，全部过程是效率低下的间歇操作。
发明内容
本发明旨在以烷基酚4M和3M为原料，提供一种新的反应精馏的方法，用以方便、高效、低耗地制取对甲酚和间甲酚。
本发明的目的通过下述技术方案加以实现：(本文中所有的百分比都是质量百分比，所有的压力都是表压。)
一种反应精馏热解烷基酚的反应精馏塔，其特征在于：在同一个精馏塔的筒内用一块多孔板隔离，其上部是精馏段，下部是反应段；所述的多孔板以上塔筒内填装填料，或者加装塔板，就组成起到精馏分离作用的精馏段；多孔板以下塔筒内，填装热解催化剂，就组成进行烷基酚热解反应的反应段，所述的精馏段设有出料口，所述的反应段设有进料口。
所述的热解催化剂是颗粒状分子筛。
一种烷基酚热解分离方法，采用上述反应精馏塔，在汽化器中加热汽化的烷基酚通过进料口进入塔内的反应段，在热解催化剂作用下，部分烷基酚在反应段内发生热解反应，生成异丁烯和甲酚，与剩余未反应的烷基酚一起向上，通过多孔板进入精馏段，在精馏段内进行分离；与烷基酚分离后的异丁烯和甲酚继续向上，由塔顶离开，进入气液分离器进行气液分离，得到气态异丁烯和液态甲酚；烷基酚则向下回到反应段，继续进行热解反应；这样的过程连续进行，通过一个反应精馏塔，就把烷基酚热解得到异丁烯和甲酚；操作压力塔顶-0.05～-0.09MPa，操作温度塔顶130℃～200℃，塔底160～230℃，回流比1.0～3.0；过程中生成的微量焦油从塔底排出。
所述的烷基酚是4M或3M，4M反应精馏后得到异丁烯和对甲酚，3M反应精馏后得到异丁烯和间甲酚。
本发明的优点在于，反应精馏塔中组合了反应段和精馏段，反应段进行烷基酚的热解反应，分离段分离未反应的原料和反应产物，生产过程不产生难以分离的物料和催化剂混合废料，减少了设备，减少了污染，节约了时间，简化了操作，降低了成本。
附图说明
图1是用于烷基酚热解的反应精馏塔装置示意图，图中1是汽化器，2是反应段，3是精馏段，4是塔顶冷凝回流装置，5是气液分离器，S1是烷基酚进料，S2是汽化了的烷基酚，S3是塔底焦油，S4是异丁烯和甲酚混合物，S5是甲酚，S6是异丁烯。
具体实施方式
以下实施例用来进一步说明本发明的内容，并不限定本发明的应用。
实施例1
使用一个反应精馏塔，反应段填装ZSM-5分子筛，精馏段加装丝网填料，用纯度≥99.5％的4M做原料，原料在汽化器中汽化后进入塔中反应段，操作压力塔顶-0.09MPa，操作温度塔顶130℃，塔底160，回流比1.0。经过反应精馏后，在塔顶异丁烯和对甲酚的混合物经过气液分离器，得到纯度≥99.9％的异丁烯，和纯度≥99.5％的对甲酚。
实施例2
使用一个反应精馏塔，反应段填装ZSM-5分子筛，精馏段加装丝网填料，用纯度≥99.5％的4M做原料，原料在汽化器中汽化后进入塔中反应段，操作压力塔顶-0.05MPa，操作温度塔顶200℃，塔底230℃，回流比3.0。经过反应精馏后，在塔顶异丁烯和对甲酚的混合物经过气液分离器，得到纯度≥99.9％的异丁烯，和纯度≥99.5％的对甲酚。
实施例3
使用一个反应精馏塔，反应段填装ZSM-5分子筛，精馏段加装丝网填料，用纯度≥99.5％的4M做原料，原料在汽化器中汽化后进入塔中反应段，操作压力塔顶-0.07MPa，操作温度塔顶160℃，塔底190℃，回流比1.5。经过反应精馏后，在塔顶异丁烯和对甲酚的混合物经过气液分离器，得到纯度≥99.9％的异丁烯，和纯度≥99.5％的对甲酚。
实施例4
使用一个反应精馏塔，反应段填装ZSM-5分子筛，精馏段加装丝网填料，用纯度≥99.5％的4M做原料，原料在汽化器中汽化后进入塔中反应段，操作压力塔顶-0.06MPa，操作温度塔顶180℃，塔底210℃，回流比2.0。经过反应精馏后，在塔顶异丁烯和对甲酚的混合物经过气液分离器，得到纯度≥99.9％的异丁烯，和纯度≥99.5％的对甲酚。
实施例5
使用一个反应精馏塔，反应段填装ZSM-5分子筛，精馏段加装丝网填料，用纯度≥99.5％的3M做原料，原料在汽化器中汽化后进入塔中反应段，操作压力塔顶-0.09MPa，操作温度塔顶130℃，塔底160，回流比1.0。经过反应精馏后，在塔顶异丁烯和对甲酚的混合物经过气液分离器，得到纯度≥99.9％的异丁烯，和纯度≥99.5％的间甲酚。
实施例6
使用一个反应精馏塔，反应段填装ZSM-5分子筛，精馏段加装丝网填料，用纯度≥99.5％的3M做原料，原料在汽化器中汽化后进入塔中反应段，操作压力塔顶-0.05MPa，操作温度塔顶200℃，塔底230℃，回流比3.0。经过反应精馏后，在塔顶异丁烯和对甲酚的混合物经过气液分离器，得到纯度≥99.9％的异丁烯，和纯度≥99.5％的间甲酚。
实施例7
使用一个反应精馏塔，反应段填装ZSM-5分子筛，精馏段加装丝网填料，用纯度≥99.5％的3M做原料，原料在汽化器中汽化后进入塔中反应段，操作压力塔顶-0.07MPa，操作温度塔顶160℃，塔底190℃，回流比1.5。经过反应精馏后，在塔顶异丁烯和对甲酚的混合物经过气液分离器，得到纯度≥99.9％的异丁烯，和纯度≥99.5％的间甲酚。
实施例8
使用一个反应精馏塔，反应段填装ZSM-5分子筛，精馏段加装丝网填料，用纯度≥99.5％的3M做原料，原料在汽化器中汽化后进入塔中反应段，操作压力塔顶-0.06MPa，操作温度塔顶180℃，塔底210℃，回流比2.0。经过反应精馏后，在塔顶异丁烯和对甲酚的混合物经过气液分离器，得到纯度≥99.9％的异丁烯，和纯度≥99.5％的间甲酚。
Claims (5)
1.一种反应精馏热解烷基酚的反应精馏塔，其特征为，前置有汽化器，在同一个精馏塔的筒内用一块多孔板隔离，其上部是精馏段，下部是反应段；所述的多孔板以上塔筒内填装填料，或者加装塔板，就组成起到精馏分离作用的精馏段；多孔板以下塔筒内，填装热解催化剂，就组成进行烷基酚热解反应的反应段，所述的精馏段设有出料口，所述的反应段设有进料口，通过管道与汽化器连接。
2.根据权利要求1所述的反应精馏塔，其特征在于：所述的精馏段加装丝网填料。
3.根据权利要求1所述的反应精馏塔，其特征在于：所述的热解催化剂是颗粒状分子筛，所述的分子筛为ZSM-5。
4.一种烷基酚热解分离方法，采用如权利要求1～3任一项所述的反应精馏塔，在汽化器中加热汽化的烷基酚通过进料口进入塔内的反应段，在热解催化剂作用下，部分烷基酚在反应段内发生热解反应，生成异丁烯和甲酚，与剩余未反应的烷基酚一起向上，通过多孔板进入精馏段，在精馏段内进行分离；与烷基酚分离后的异丁烯和甲酚继续向上，由塔顶离开，进入气液分离器进行气液分离，得到气态异丁烯和液态甲酚；烷基酚则向下回到反应段，继续进行热解反应；这样的过程连续进行，通过一个反应精馏塔，就把烷基酚热解得到异丁烯和甲酚；操作压力塔顶-0.05～-0.09MPa，操作温度塔顶130℃～200℃，塔底160～230℃，回流比1.0～3.0；过程中生成的微量焦油从塔底排出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的烷基酚是2-叔丁基-对甲酚或6-叔丁基-间甲酚。
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