CN115745723B - 一种双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法 - Google Patents
一种双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法Info
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Abstract
本发明公开了一种双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,将双环戊二烯与溶剂、阻聚剂混合送入提馏段内设有降膜解聚器的反应精馏塔中进行降膜解聚和精馏分离,塔顶得到环戊二烯。本发明提供一种双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,该方法在较低成本下有效地抑制了双环戊二烯解聚过程中的自聚反应,得到了高收率和高纯度的环戊二烯。
Description
技术领域
本发明属于环戊二烯制备技术领域,具体涉及一种双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法。
背景技术
环戊二烯是乙烯工业的重要副产物,它被广泛应用于橡胶、农药、树脂等领域,具有很高的应用价值。环戊二烯也是制备MMT的主要原料,MMT全称是甲基环戊二烯三羟基锰,是一种性能优异的无铅汽油抗爆剂,是四乙基铅的替代产品。环戊二烯在室温下易发生二聚反应生成双环戊二烯,因此使用环戊二烯时首先需要将双环戊二烯进行解聚。双环戊二烯在室温下为无色结晶体,含有杂质时为浅黄色油状液体,有樟脑气味,在大多数有机溶剂中可溶,需要高温下解聚成环戊二烯。由于双环戊二烯在高温解聚过程中存在自聚现象,因自聚而形成结焦堵塞,同时还伴有副反应产生杂质,从而对产品的收率和纯度带来消极影响。
目前,双环戊二烯解聚的方法有液相解聚法和气相解聚法。气相解聚法DCPD的转化率较高,但由于温度过高,物料容易发生结焦现象,堵塞反应器,给操作带来极大的困难。液相解聚在精馏塔釜中进行,其缺点是DCPD在釜中长时间的加热会产生多聚物,同时解聚的环戊二烯在分离时容易发生自聚,导致CPD收率低。CN 109704905A报道为了提高液相解聚双环戊二烯制备环戊二烯的收率和纯度,在解聚过程中加入对苯二酚、邻硝基苯酚或苯胺作为阻聚剂,同时加入正十六烷和正己烷作为稀释剂。该工艺虽然有利于环戊二烯的收率和纯度的提高,但增加了双环戊二烯解聚过程的成本和双环戊二烯后续分离的过程。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的双环戊二烯高温解聚过程中发生自聚反应以及环戊二烯纯度和收率低、成本高的问题,提供一种双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,该方法在较低成本下有效地抑制了双环戊二烯解聚过程中的自聚反应,得到了高收率和高纯度的环戊二烯。
为了实现上述目的,本发明提供一种双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,将双环戊二烯与溶剂、阻聚剂混合送入提馏段内设有降膜解聚器的反应精馏塔中进行降膜解聚和精馏分离,塔顶得到环戊二烯。
其中,所述溶剂为沸点为175-260℃的烷烃和芳烃中的至少一种;优选为正丁基苯、环戊基苯、环己基苯中的至少一种。
其中,相对于100重量份的双环戊二烯,所述溶剂的用量为5-50重量份,优选为20-40重量份。
其中,所述阻聚剂选自芳烃硝基类阻聚剂、醌类阻聚剂、酚类阻聚剂和胺类阻聚剂中的至少一种;优选为间二叔丁基对甲酚、对叔丁基邻苯二酚和对壬基酚中的至少一种。
其中,相对于100重量份的双环戊二烯,所述阻聚剂的用量为0.001-0.03重量份,优选为0.01-0.02重量份。
其中,反应精馏塔的精馏段为填料分离,塔板数为8-10块。
其中,所述降膜解聚和精馏分离过程中,降膜解聚器的外壁温度为170-240℃,优选为180-220℃;塔釜温度为35-160℃,优选为80-140℃;塔顶温度为41-45℃,优选为41-42℃;冷凝温度为-10-20℃,优选为-5~10℃;回流比为2-6:1,优选为3-5:1,塔釜循环流量与进料流量比为0.5:1-5:1,优选为1:1-3:1,精馏塔的操作压力为0.001-0.05MPaG,优选为0.01~0.03MPaG。
本发明工艺过程:
双环戊二烯、溶剂和阻聚剂的混合溶液进入反应精馏塔,经过进料分布器均匀加至降膜解聚器的液体分布板上,液体分布板上开设有若干筛孔,筛孔的孔径比降膜管外径大2~3mm,混合溶液经过筛孔从降膜管外壁由上而下流动,形成降膜蒸发和解聚反应,生成的环戊二烯能迅速进入气相,减少自聚速度,另外,双环戊二烯能快速流过降膜管壁,减少了双环戊二烯聚和成重组分的副反应,提高了环戊二烯的收率。
本发明中,通过在反应精馏塔的提馏段内设置降膜解聚器,采用降膜解聚,降低塔釜温度,有效地减少双环戊二烯的自聚;反应物料中添加溶剂可以增加物料的流动性能并防止解聚温度过高,加入阻聚剂能进一步降低双环戊二烯的自聚,减少塔釜物料中重组分的生成;较少的精馏塔板数减少降低精馏的停留时间,塔顶物料冷凝温度低,防止环戊二烯重新聚合产生双环戊二烯,有效提高了环戊二烯的收率及环戊二烯产品的纯度。
附图说明
图1是本发明的双环戊二烯解聚制备环戊二烯的反应精馏塔的结构示意图。
图2是本发明的降膜解聚器的结构示意图;
其中:1、反应精馏塔;2、精馏段;3、降膜解聚器;4、塔釜;5、冷凝器;6、回流比控制器;7、进料分布器;8、循环油浴;9、冷却水盘管;10、料液循环泵;11、油浴入口管;12、液体分布板;13、降膜管;14、油浴出口管;15、筛孔。
具体实施方式
下面结合实施例和附图来具体说明本发明,但实施例并不构成对本发明的限制。
本发明实施例中所用设备如图1所示,具体的参数和材质为:
在反应精馏塔1中,上段是DN80×800mm的精馏段2装有5mm金属钛θ环,下段是DN380×1000mm的提馏段和塔釜4,其中提馏段装有0.6m2接触面积的降膜解聚器3,降膜解聚器3通过循环油浴8加热,塔釜4装有冷却水盘管9;塔顶装有冷凝器5、回流比控制器6,冷凝器5采用冷冻液降温;塔釜出料经料液循环泵10与原料双环戊二烯混合送入进料分布器7。
降膜解聚器的结构如图2所示,为若干根竖直排列的降膜管13,降膜管13顶部均连接至上部空腔,降膜管13底部均连接至下部空腔,上部空腔与油浴出口管连接,下部空腔与油浴入口管连接,所述降膜管13近上部空腔处设有液体分布板12,液体分布板12上开设有筛孔15,筛孔15的孔径比降膜管13外径大2~3mm,料液经过筛孔从降膜管外壁由上而下流动,形成降膜蒸发和解聚反应。
实施方案
常压下,将双环戊二烯、溶剂、阻聚剂混合加入精馏塔,建立塔釜液位;开启降膜解聚器的循环油浴升温,启动料液循环泵,进行料液循环升温;双环戊二烯在降膜管外壁解聚生成环戊二烯,经精馏段在塔顶的冷凝器中冷凝,控制冷凝器的冷冻液温度,使塔顶的冷凝器中环戊二烯温度为-10-20℃,启动回流比控制器,进行连续回流和出料;连续补加双环戊二烯,确保塔釜液位稳定;控制冷却水盘管内的冷却水流量,确保塔釜温度为35-160℃。
实施例1
按照实施方案,将双环戊二烯、环戊基苯、对叔丁基邻苯二酚按照质量比100:30:0.02混合,建立50%塔釜液位,开启降膜解聚器的循环油浴升温至180℃,启动料液循环泵循环量2kg/h,进行物料循环升温;生成环戊二烯经精馏段在塔顶冷凝器中冷凝,控制冷凝器冷冻液温度,使环戊二烯温度为5℃,精馏塔的操作压力为表压0.001MPa,塔顶温度41℃,启动回流比控制器,控制回流比3:1,进行连续回流和出料;连续补加双环戊二烯1kg/h,确保塔釜液位稳定,塔釜循环流量与进料量比为2:1;控制冷却水盘管内的冷却水流量,确保塔釜温度为100℃。得到的环戊二烯收率和纯度见表1。
实施例2
按照实施方案,将双环戊二烯、环己基苯、对壬基酚按照质量比100:50:0.03混合,建立50%塔釜液位,开启降膜解聚器的循环油浴升温至240℃,启动料液循环泵循环量5kg/h,进行物料循环升温;生成环戊二烯经精馏段在塔顶冷凝器中冷凝,控制冷凝器冷冻液温度,使环戊二烯温度为20℃,精馏塔的操作压力为表压0.05MPa,塔顶温度43℃,启动回流比控制器,控制回流比6:1,进行连续回流和出料;连续补加双环戊二烯1kg/h,确保塔釜液位稳定,塔釜循环流量与进料量比为5:1;控制冷却水盘管内的冷却水流量,确保塔釜温度为160℃。得到的环戊二烯收率和纯度见表1。
实施例3
按照实施方案,将双环戊二烯、正丁基苯、间二叔丁基对甲酚按照质量比100:10:0.001混合,建立50%塔釜液位,开启降膜解聚器循环油浴升温至170℃,启动料液循环泵循环量0.5kg/h,进行物料循环升温;生成环戊二烯经精馏段在塔顶冷凝器中冷凝,控制冷凝器冷冻液温度,使环戊二烯温度为-10℃,精馏塔的操作压力为表压0.01MPa,塔顶温度42℃,启动回流比控制器,控制回流比2:1,进行连续回流和出料;连续补加双环戊二烯1kg/h,确保塔釜液位稳定,塔釜循环流量与进料量比为0.5:1;控制冷却水盘管内的冷却水流量,确保塔釜温度为35℃。得到的环戊二烯收率和纯度见表1。
对比例1
在实施例1中,未采用降膜解聚器,控制釜温180℃,双环戊二烯在釜内解聚,得到的环戊二烯收率和纯度,见表1。
对比例2
在实施例1中,未采用溶剂,得到的环戊二烯收率和纯度,见表1。
对比例3
在实施例1中,未采用阻聚剂,得到的环戊二烯收率和纯度,见表1。
对比例4
在实施例1中,将塔顶冷凝温度控制为30℃,得到的环戊二烯收率和纯度,见表1。
表1
| 编号 | 环戊二烯收率/% | 环戊二烯纯度/% |
| 实施例1 | 98.5 | 99.5 |
| 实施例2 | 97.8 | 99.1 |
| 实施例3 | 98.8 | 99.8 |
| 对比例1 | 85.2 | 99.6 |
| 对比例2 | 95.1 | 99.6 |
| 对比例3 | 92.3 | 99.6 |
| 对比例4 | 97.1 | 93.5 |
从以上实施例和对比例可以看出,本发明采用降膜解聚双环戊二烯,减少了双环戊二烯在高温下的停留时间,降低双环戊二烯的进一步聚合度;添加沸点为175-260℃的烷烃或芳烃溶剂和芳烃硝基类阻聚剂、醌类阻聚剂、酚类阻聚剂或胺类阻聚剂,进一步提高了环戊二烯收率,塔顶冷凝器控制低的冷凝温度,减少环戊二烯的自聚,提高了环戊二烯的纯度。
Claims (9)
1.一种双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于:将双环戊二烯与溶剂、阻聚剂混合送入提馏段内设有降膜解聚器的反应精馏塔中进行降膜解聚和精馏分离,塔顶得到环戊二烯;其中,反应精馏塔的精馏段为填料分离,塔板数为8~10块;所述降膜解聚和精馏分离过程中,降膜解聚器的外壁温度为170~240℃;塔釜温度为35~160℃;塔顶温度为41~45℃;冷凝温度为-10~20℃;回流比为2~6:1,塔釜循环流量与进料流量比为0.5:1~5:1,精馏塔的操作压力为0.001~0.05MPaG。
2.根据权利要求1所述的双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于:所述溶剂为沸点为175~260℃的烷烃和芳烃中的至少一种。
3. 根据权利要求2所述的双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于:所述溶剂 为正丁基苯、环戊基苯、环己基苯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于:相对于100重量份的双环戊二烯,所述溶剂的用量为5~50重量份。
5.根据权利要求1所述的双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于:所述阻聚剂选自芳烃硝基类阻聚剂、醌类阻聚剂、酚类阻聚剂和胺类阻聚剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于:所述阻聚剂为间二叔丁基对甲酚、对叔丁基邻苯二酚和对壬基酚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于:相对于100重量份的双环戊二烯,所述阻聚剂的用量为0.001~0.03重量份。
8.根据权利要求1所述的双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于:反应精馏塔的精馏段为填料分离,塔板数为8~10块。
9. 根据权利要求1所述的双环戊二烯解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于:所述降膜解聚和精馏分离过程中,降膜解聚器的外壁温度为180~220℃;塔釜温度为80~140℃;塔顶温度为41~42℃;冷凝温度为-5~10℃;回流比为3~5:1,塔釜循环流量与进料流量比为1:1~3:1,精馏塔的操作压力为0.01~0.03MPaG。
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