CN115121186A - 一种对叔丁基苯酚连续生产系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工过程连续化生产技术领域，具体涉及一种对叔丁基苯酚连续化生产系统及工艺。对叔丁基苯酚连续化生产系统包括苯酚中间罐，苯酚进料泵，异丁烯气化罐，管式反应器，催化剂过滤器以及后处理系统；所述管式反应器为两段管式反应器，第一段是反应区，作为异丁烯和苯酚的加成反应器，内部由气体分布板分隔为上下两个区域，下面为气相区，上面为液相反应区；第二段为转位区，为液固相转位反应段，作为叔丁基苯酚的转位反应器，多段管式反应器可串联配置。本发明的管式反应器对内部进行合理的设计，气体分布板和反应区/转位段的挡板可以促进气液固三相均匀分布，避免分相，强化了传质传热过程，使反应更容易在受控的状态下进行。

Description

一种对叔丁基苯酚连续生产系统及工艺

技术领域

本发明属于化工过程连续化生产技术领域，具体涉及一种对叔丁基苯酚连 续生产系统及工艺。

背景技术

对叔丁基苯酚的生产工艺一直为间歇过程，存在操作繁琐、劳动强度高、 质量不稳定等弊端。同时，反应过程催化剂颗粒在反应过程中发生碰撞摩擦， 损耗较高，造成了成本增加。连续化生产过程是化工过程的发展方向，解决了 操作繁琐、自动化程度低、质量不稳定、安全性不高等问题。但如何将传统的 间歇过程转变为连续化的过程是较大的难题。现在大多采用微通道反应器或反 应釜串联的方式。微通道反应器通过强化反应过程，从而实现快速反应。但并 不是所有的间歇过程都可实现，快速反应的同时很容易引起副反应增加，产率 降低，同时生产效率也低，固定投入大幅增加。反应釜串联的方式并不是严格 意义上的连续化反应，存在交率低，转化率等问题。

中国发明专利CN 108558611 A，提出了一种制备对叔丁基苯酚的工业化 连续方法，采用多釜串联的工艺实现了连续化，采用固定床反应器。虽然实现 了连续化生产，但反应器数量多，控制难度较高，反应过程中传质、传热等行 为波动较大。中国发明专利CN110937982 A提出了一种制备对叔丁基苯酚的 方法，使用固定床反应器，气相为连续相，液相喷雾形式进入反应器。该工艺 中液相在催化剂表面的分布较难控制，大量的气相存在于反应器中，转化率较 低。中国发明专利CN 111892064 A提出一种膜反应器，采用边进料边出料的 方式进行反应。虽然实现了连续化操作，但反应效率低，转化率低。中国发明 专利CN 113828253 A和中国发明专利CN 114100530 A采用列管式反应器进行 气液反应或气液固反应，但气液两相在列管中容易发生分相，不能充分的混合 反应。中国发明专利CN114177841 A提出了一种高剪切混合的管式反应器， 但需要外部驱动，存在运密封面，存在泄漏的风险。中国发明专利CN 114225848 A提出了一种高收率连续氧化制备丁烯-2-酸的装置，为了强化气液接触，管 式反应器设置了多个级间混合器，使工艺过程和设备非常复杂。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种对叔丁基苯酚连续生 产系统及工艺，本发明提供的复合材料结构致密、孔隙率低且孔径小，具有优 良的力学性能，尤其抗压强度优异。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种对叔丁基苯酚连续生产系统，包括苯酚中间罐，苯酚进料泵， 异丁烯气化罐，管式反应器，催化剂过滤器以及后处理系统；管式反应器为两 段管式反应器，第一段是反应区，作为异丁烯和苯酚的加成反应器，内部由气 体分布板分隔为上下两个区域，下面为气相区，上面为液相反应区；第二段为 转位区，为液固相转位反应段，作为叔丁基苯酚的转位反应器；苯酚中间罐用 于苯酚的融化和储存；苯酚进料泵，用于将苯酚中间罐的物料加压送至管式反 应器反应段的液相反应区；异丁烯气化罐，用于加热气化异丁烯，与管式反应 器反应段中的气相区相连；所述催化剂过滤器与管式反应器的转位区相连；后处理系统与催化剂过滤器相连，用于脱除液相物料中的轻、重组分。

另一方面，一种对叔丁基苯酚连续生产工艺，采用上述的对叔丁基苯酚连 续生产系统。

优选的，将苯酚加热熔化后与催化剂混合，通过苯酚进料泵加入到管式反 应器的液相反应区，将气化的异丁烯加入到管式反应器的气相区，异丁烯气相 在管式反应器内经气体分布板后进入液相反应区，在催化剂的作用下与苯酚进 行反应，在转位段进行均相反应后，出反应器的物料经催化剂过滤器过滤分离 催化剂，液相经后处理系统脱除轻、重组分后获得对叔丁基苯酚。

本发明的有益效果为：

1.本发明通过采用管式反应器作为主要的生产装置，并进行结构设计，实 现了对叔丁基苯酚的连续化生产工艺过程。管式反应器的反应段内部分成上下 两个区域，气相通过气体分布板以小气泡形式进入液相，并在催化剂的作用下 进行反应，通过上下两个区域的压力差可以有效控制气相进料速率。

2.本发明的管式反应器对内部进行合理的设计，气体分布板和反应区/转 位段的挡板可以促进气液固三相均匀分布，避免分相，强化了传质传热过程， 使反应更容易在受控的状态下进行。

3.本发明的生产工艺为连续化操作，自动化程度高，劳动强度低，产品质 量稳定，且没有动密封结构，密封性好，安全水平和环保水平高。

4.本发明的生产工艺中催化剂可形成固定床或附载于金属网上，有效提高 了催化剂的催化效率，避免磨擦损耗，提高了生产效率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1的对叔丁基苯酚连续生产系统结构图；

图2为本发明实施例1的对叔丁基苯酚连续生产系统中管式反应器反应段 结构图；

图3为图2中截面结构图；

图4为本发明实施例6的对叔丁基苯酚连续生产系统中管式反应器反应段 结构图。

图5为本发明实施例6中负载催化剂的金属片结构图。

其中，1：苯酚中间罐；2：苯酚进料泵；3：异丁烯气化罐；4：管式反应 器4；5：催化剂过滤器；6：及后处理系统6；401：反应区401；转位区：402； 403：气体分布板403；404:气相区；405：液相反应区；406：挡板；407：L负 载催化剂的金属片。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。 除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的 普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图 限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确 指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说 明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、 器件、组件和/或它们的组合。

鉴于现有对叔丁基苯酚生产工艺中间歇操作存在的弊端，如自动化程度低、 产品质量不稳定、劳动强度大、安全水平和环保水平低等，本发明提出了一种 对叔丁基苯酚连续化生产系统及工艺。

本发明的一种典型实施方式，提供了一种对叔丁基苯酚连续化生产系统， 包括苯酚中间罐，苯酚进料泵，异丁烯气化罐，管式反应器，催化剂过滤器以 及后处理系统；所述管式反应器为两段管式反应器，第一段是反应区，作为异 丁烯和苯酚的加成反应器，内部由气体分布板分隔为上下两个区域，下面为气 相区，上面为液相反应区；第二段为转位区，为液固相转位反应段，作为叔丁 基苯酚的转位反应器；所述苯酚中间罐，用于苯酚的融化和储存；所述苯酚进 料泵，用于将苯酚中间罐的物料加压送至管式反应器反应段的液相反应区；所 述异丁烯气化罐，用于加热气化异丁烯，与管式反应器反应段中的气相区相连；所述催化剂过滤器与管式反应器的转位区相连；所述后处理系统与催化剂过滤 器相连，用于脱除液相物料中的轻、重组分。

本发明所述的管式反应器，在反应段中气体分布板的设置可以方便的调节 气相的流量，实现反应在可控状态的平稳进行，即强化了气液固三相间的传质 传热等过程，又提高了反应效率。

该实施方式的一些实施例中，所述反应段内的气体分布板为耐高温的多孔 材料，优选为砂芯、多孔金属板。

该实施方式的一些实施例中，所述反应段由多个水平管式反应器串联组成， 各段液相反应区依次相连后与转位区相连。

该实施方式的一些实施例中，所述反应区设置多个挡板，促进催化剂均匀 分布；所述转位区内部设置多个挡板，促进催化剂颗粒的混合，避免沉降。进 一步的，所述管式反应器可采用固定床模式，催化剂不随液相流动，反应区和 转位区可不设置挡板。

该实施方式的一些实施例中，所述转位区为水平直管、盘管或垂直管。

该实施方式的一些实施例中，所述管式反应器各段配置套管，处于水浴或 油浴环境中，进行热量的传递。

该实施方式的一些实施例中，产物后处理系统为连续操作的精馏塔，精馏 脱除轻、重组分，获得对叔丁基苯酚。

本发明的另一种典型实施方式，一种对叔丁基苯酚连续化生产工艺，采用 上述的对叔丁基苯酚连续化生产系统。

该实施方式的一些实施例中，将苯酚加热熔化后与催化剂混合，通过苯酚 进料泵加入到管式反应器的液相反应区，将气化的异丁烯加入到管式反应器的 气相区，异丁烯气相在管式反应器内经气体分布板后进入液相反应区，在催化 剂的作用下与苯酚进行反应，在转位段进行均相反应后，出反应器的物料经催 化剂过滤器过滤分离催化剂，液相经后处理系统脱除轻、重组分后获得对叔丁 基苯酚。

本发明实现了真正的连续化操作过程，同时又保证了原料的转化率和产品 收率。采用管式反应器后，设备不再有动连接设施，密封性好，安全水平和环 保水平大幅提高。

该实施方式的一些实施例中，异丁烯经调节阀后进入管式反应器反应段的 气相区，经气体分布板形成细小气泡进入液相反应区，与液相反应，直到消耗 完毕。

该实施方式的一些实施例中，反应的温度为90～160℃。该反应条件下， 能够保证获得的对叔丁基苯酚收率高，副产物少，质量稳定。

该实施方式的一些实施例中，反应段液相的停留时间为1-6h。

该实施方式的一些实施例中，转位段液相的停留时间为1-4h。

该实施方式的一些实施例中，异丁烯与苯酚的摩尔比为0.8：1～1：3。

该实施方式的一些实施例中，反应过程使用的催化剂可填充于反应段的反 应区和转位段，形成固定床，催化剂不随液相流动，反应区和转位区不设置挡 板，实现固液有效分离，省去了分离回收再混合利用的过程。

该实施方式的一些实施例中，反应过程使用的催化剂附载于金属网上，降 低了催化剂的使用量，提高了催化效率，磨损少，生产效率高，使反应更加平 衡、可控。

该实施方式的一些实施例中，催化剂为硫酸、磷酸、固体酸、树脂等具有 催化作用的物质。

本发明所述的管式反应器，可用于对叔丁基苯酚的生产，替代传统的间歇 工艺，实现了连续化操作。并且没有转动部位，密封性好，安全水平和环保水 平高。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将 结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

一种对叔丁基苯酚连续化生产系统，如图1所示，包括苯酚中间罐1、苯酚 进料泵2、异丁烯气化罐3、管式反应器4、催化剂过滤器5及后处理系统6；管 式反应器4为两段管式反应器，第一段是反应区401，作为异丁烯和苯酚的加成 反应器，内部由气体分布板403分隔为上下两个区域，下面为气相区404，上面 为液相反应区405；反应段由五个水平管式反应器串联组成，各段液相反应区 依次相连后与转位区相连；第二段为转位区402，为液固相转位反应段，作为 叔丁基苯酚的转位反应器；所述苯酚中间罐1，用于苯酚的融化和储存；所述 苯酚进料泵2，用于将苯酚中间罐1的物料加压送至管式反应器4反应段401的液 相反应区405；所述异丁烯气化罐3，用于加热气化异丁烯，与管式反应器4反 应段401中的气相区404相连；所述催化剂过滤器5与管式反应器4的转位区相连； 所述后处理系统6与催化剂过滤器5相连，用于脱除液相物料中的轻、重组分。

反应区设置多个挡板；转位区为水平直管，内部设置多个挡板。

反应段串联的五个水平管式反应器，直径为100mm，长度为5000mm。转 位段直径为100mm，长度为1250mm。

采用砂芯为气体分布板。

实施例2

一种对叔丁基苯酚连续化生产工艺，采用实施例1中的对叔丁基苯酚连续 化生产系统。

将苯酚加热熔化后与催化剂混合，通过苯酚进料泵加入到管式反应器的液 相反应区，将气化的异丁烯加入到管式反应器的气相区，异丁烯气相在管式反 应器内经气体分布板形成细小气泡进入液相反应区，在催化剂的作用下与苯酚 进行反应，直到消耗完毕，在转位段进行均相反应后，出反应器的物料经催化 剂过滤器过滤分离催化剂，液相经后处理系统脱除轻、重组分后获得对叔丁基 苯酚。

反应温度为135℃，液相流量为10.5kg/h，反应段液相区压力为0.2MPa，气 相通过自动控制实现流量的可控，气相流量为4.82kg/h。采用阳离子树脂作为 催化剂。反应物料经后处理工序后，得对叔丁基苯酚，收率为92％，产品纯度 为99.2％。

实施例3

一种对叔丁基苯酚连续化生产工艺，与实施例3不同的是：反应温度为 140℃。

反应物料经后处理工序后，得对叔丁基苯酚，收率为89.2％，产品纯度为 99.1％。

实施例4

一种对叔丁基苯酚连续化生产系统，与实施例1不同的是：反应段串联的 五个水平管式反应器，直径为200mm，长度为5000mm。

实施例5

一种对叔丁基苯酚连续化生产工艺，采用实施例4的对叔丁基苯酚连续化 生产系统。

将苯酚加热熔化后与催化剂混合，通过苯酚进料泵加入到管式反应器的液 相反应区，将气化的异丁烯加入到管式反应器的气相区，异丁烯气相在管式反 应器内经气体分布板形成细小气泡进入液相反应区，在催化剂的作用下与苯酚 进行反应，直到消耗完毕，在转位段进行均相反应后，出反应器的物料经催化 剂过滤器过滤分离催化剂，液相经后处理系统脱除轻、重组分后获得对叔丁基 苯酚。

反应温度为135℃，液相流量为42.0kg/h，反应段液相区压力为0.2MPa，气 相通过自动控制实现流量的可控，气相流量为19.3kg/h。采用阳离子树脂作为 催化剂。反应物料经后处理工序后，得对叔丁基苯酚，收率为93.5％，产品纯 度为99.1％。

实施例6

一种对叔丁基苯酚连续化生产系统，与实施例1不同的是：采用固定床反 应段，将阳离子树脂填充于反应段和转位段，如图4所式，负载催化剂的金属 片407固定于反应段液相反应区内，反应区内不设置挡板。

实施例7

一种对叔丁基苯酚连续化生产工艺，采用实施例6的对叔丁基苯酚连续化 生产系统。

采用固定床反应段，将阳离子树脂填充于反应段和转位段。

将苯酚加热熔化，通过苯酚进料泵加入到管式反应器的液相反应区，将气 化的异丁烯加入到管式反应器的气相区，异丁烯气相在管式反应器内经气体分 布板形成细小气泡进入液相反应区，在催化剂的作用下与苯酚进行反应，直到 消耗完毕，在转位段进行均相反应后，出反应器的物料经催化剂过滤器过滤分 离催化剂，液相经后处理系统脱除轻、重组分后获得对叔丁基苯酚。

反应温度为135℃，液相流量为21.0kg/h，反应段液相区压力为0.2MPa，气 相通过自动控制实现流量的可控，气相流量为9.7kg/h。采用阳离子树脂作为催 化剂。反应物料经后处理工序后，得对叔丁基苯酚，收率为93.5％，产品纯度 为99.1％。反应物料经后处理工序后，得对叔丁基苯酚，收率为94.9％，产品纯 度为99.5％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领 域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之 内。

Claims (10)

1.一种对叔丁基苯酚连续化生产系统，其特征是，包括苯酚中间罐，苯酚进料泵，异丁烯气化罐，管式反应器，催化剂过滤器以及后处理系统；

所述管式反应器为两段管式反应器，第一段是反应区，作为异丁烯和苯酚的加成反应器，内部由气体分布板分隔为上下两个区域，下面为气相区，上面为液相反应区；第二段为转位区，为液固相转位反应段，作为叔丁基苯酚的转位反应器；

所述苯酚中间罐，用于苯酚的融化和储存；所述苯酚进料泵，用于将苯酚中间罐的物料加压送至管式反应器反应段的液相反应区；

所述异丁烯气化罐，用于加热气化异丁烯，与管式反应器反应段中的气相区相连；

所述催化剂过滤器与管式反应器的转位区相连；

所述后处理系统与催化剂过滤器相连，用于脱除液相物料中的轻、重组分。

2.如权利要求1所述的对叔丁基苯酚连续化生产系统，其特征是，反应段内的气体分布板为耐高温的多孔材料，优选为砂芯、多孔金属板。

3.如权利要求1所述的对叔丁基苯酚连续化生产系统，其特征是，所述反应段由多个水平管式反应器串联组成，各段液相反应区依次相连后与转位区相连。

4.如权利要求1所述的对叔丁基苯酚连续化生产系统，其特征是，所述反应区设置多个挡板；

所述转位区内部设置多个挡板。

5.如权利要求1所述的对叔丁基苯酚连续化生产系统，其特征是，所述转位区为水平直管、盘管或垂直管。

6.如权利要求1所述的对叔丁基苯酚连续化生产系统，其特征是，所述管式反应器各段配置套管，处于水浴或油浴环境中。

7.一种对叔丁基苯酚连续化生产工艺，其特征是，采用权利要求1-5任一项所述的对叔丁基苯酚连续化生产系统。

8.如权利要求6所述的对叔丁基苯酚连续化生产工艺，其特征是，将苯酚加热熔化后与催化剂混合，通过苯酚进料泵加入到管式反应器的液相反应区，将气化的异丁烯加入到管式反应器的气相区，异丁烯气相在管式反应器内经气体分布板后进入液相反应区，在催化剂的作用下与苯酚进行反应，在转位段进行均相反应后，出反应器的物料经催化剂过滤器过滤分离催化剂，液相经后处理系统脱除轻、重组分后获得对叔丁基苯酚。

9.如权利要求7所述的对叔丁基苯酚连续化生产工艺，其特征是，异丁烯经调节阀后进入管式反应器反应段的气相区，经气体分布板形成细小气泡进入液相反应区，与液相反应，直到消耗完毕；

或，催化剂置于管式反应器反应区和转位段，形成固定床，优选为，催化剂附载于筛板、网状材料表面，固定在反应区内部。

10.如权利要求7所述的对叔丁基苯酚连续化生产工艺，其特征是，反应温度为90～160℃；

或，反应区液相的停留时间为1-6h；

或，转位段液相的停留时间为1-4h；

或，异丁烯与苯酚的摩尔比为0.8：1～1：3。

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