TWI530479B - 烷基酚製造方法 - Google Patents

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Description

烷基酚製造方法
本發明係關於烷基酚製造方法，特別是以反應蒸餾法製造烷基酚方法。
烷基化芳族化合物具有許多重要的商業價值。例如，壬基酚主要被用來生產非離子型界面活性劑-壬基酚聚乙氧基醇(nonylphenol polyethoxylates)，可作為清潔劑及乳化劑，亦可用於紙漿、塗料、黏著劑、皮革製品、橡膠與塑膠的生產。
以烯烴化合物烷基化芳族化合物的化學反應已經研究了很長時間。傳統上，將酚與烯烴化合物饋入固定床反應器或是攪拌釜反應器進行反應。惟，因反應放熱溫度高，反應器或反應物出口需移除熱量，且副產物生成易堵塞觸媒孔隙，使觸媒活性降低，一般需使用過量的酚饋入反應器以減少副產物的生成，但也增加後續回收酚的能耗。
近期，亦採用反應蒸餾法來製造烷基化芳族化合物。例如，第100337998 C號大陸專利公開了採用連續加壓反應蒸餾法製造烷基化芳烴。然該方法仍須藉由高莫耳比的 芳烴與烯烴進行反應。
因此，對於烷基酚的製程，仍有簡化製程和節省製程能耗之需求。
本發明提供一種烷基酚製造方法，係包括利用反應蒸餾塔進行反應，該反應蒸餾塔具有反應區，以令饋入該反應蒸餾塔中之苯酚與烯烴化合物進行反應，並自該反應蒸餾塔分離出含有烷基酚的產物流。此外，該烯烴化合物的沸點低於苯酚的沸點，且在饋入該反應蒸餾塔時，該苯酚饋入該反應蒸餾塔的饋入位置係位於該烯烴化合物饋入該反應蒸餾塔的上方。
根據本發明之製造方法，可大幅降低苯酚/壬烯的進料莫耳比，並使烯烴化合物之轉化達99.9%以上，可省去後續回收和處理苯酚的程序，俾大幅降低能耗。
1‧‧‧反應蒸餾塔
1a‧‧‧精餾區
1b‧‧‧反應區
1c‧‧‧汽提區
2‧‧‧分離塔
3,4‧‧‧回流槽
5,6‧‧‧冷凝器
7,8‧‧‧再沸器
9‧‧‧塔底泵浦
I1‧‧‧第一進料口
I2‧‧‧第二進料口
I3‧‧‧回流槽進料口
I4‧‧‧進料口
O2,O4,O5‧‧‧出料口
O1‧‧‧塔頂出口
O3‧‧‧底部出料口
R1,R2‧‧‧回流進料口
第1圖係顯示本發明製造烷基酚之系統；以及第2圖係顯示本發明另一具體實施例之製造烷基酚之系統。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此專業之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點及功效。本發明亦可藉由其它不同之實施方式加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明所揭示之精神下賦予不 同之修飾與變更。
本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用於配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此專業之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“下”、“頂”、“第一”、“第二”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
本發明提供一種烷基酚製造方法，係包括：將苯酚與沸點低於該苯酚之沸點的烯烴化合物饋入反應蒸餾塔中之反應區進行反應，以自該反應蒸餾塔分離出含有該烷基酚的產物流，其中，該苯酚饋入該反應蒸餾塔的饋入位置係位於該烯烴化合物饋入該反應蒸餾塔的上方。
在本發明之方法中，饋入反應蒸餾塔中的物流，例如苯酚與烯烴化合物都未經預反應。由於饋入該反應蒸餾塔中之烯烴化合物的沸點係低於該苯酚之沸點，是以，本發明主要係令該苯酚饋入該反應蒸餾塔的饋入位置位於該烯烴化合物饋入該反應蒸餾塔的上方，使該苯酚與烯烴化合物於以異相流動的方式接觸進行反應，俾提升轉化率。
於該烷基酚製造方法之一具體實施例中，該沸點低於 苯酚的烯烴化合物的實例為C2-C10鏈烯烴或C3-C6環烯烴。於一具體實施例中，該烯烴化合物的實例為壬烯。
此外，根據本發明烷基酚之製造方法，反應蒸餾塔中苯酚與烯烴化合物的進料莫耳比(苯酚/烯烴化合物)為1至1.5。
本發明發現反應蒸餾塔中苯酚與烯烴化合物的進料莫耳比在1.1時，就可得到相當高的反應轉化率，若進料中的苯酚於反應區就消耗完，可省去後續回收和處理的程序。
於該烷基酚製造方法之具體實施例中，該反應區裝填有固體觸媒，通常可使用的固體觸媒係酸性固體觸媒，較佳之固體觸媒係高溫型離子交換樹脂。
於該烷基酚製造方法之具體實施例中，該產物流係分離自該反應蒸餾塔塔底。
於該烷基酚製造方法之另一具體實施例中，復可增設一分離塔以將汽提區移至該分離塔，包括將該產物流送入分離塔，亦可自分離塔塔底取得烷基酚產物。
參閱第1圖及第2圖，係顯示本發明製造烷基酚之系統，其中，所例示之系統中，反應蒸餾塔具有二個進料口。
如第1圖所示，該系統包括右述系統單元：反應蒸餾塔1、回流槽3、冷凝器5、再沸器7及塔底泵浦9，此外，該系統包括如圖實線所示連接各系統單元之管路，以流體連通各系統單元。
該反應蒸餾塔1係具有精餾區1a、位於該精餾區1a 下方且裝填有固體觸媒之反應區1b、反應區1b下端之汽提區1c、第一進料口I1、第二進料口I2、回流進料口R1、塔頂出口O1、出料口O2及底部出料口O3。
本發明之烷基酚製造方法中，該苯酚係自反應蒸餾塔1之第二進料口I2饋入，第二進料口I2可位於反應區1b內或反應區1b上方；該烯烴化合物係自反應蒸餾塔1之第一進料口I1饋入，第一進料口I1係可位於反應區1b內或反應區1b下方。反應蒸餾塔1底部有再沸器7，可將塔底混合物加熱並汽化，反應蒸餾塔1之塔頂出口O1連接有冷凝器5，可將大部分氣相混合物冷凝後，經由回流槽進料口I3進入回流槽3，並令大部分的苯酚液體經由回流進料口R1回流至反應蒸餾塔1，少量苯酚液體由出料口O2排出或者採全回流操作不排出，反應後產生的產物由底部出料口O3取出。
本發明之烷基酚製造方法係於單一反應蒸餾塔1中同時進行反應及蒸餾，反應發生於塔中裝填有固體樹脂觸媒的反應區1b，其中，該反應區1b之上下空間內具有複數塔板(圖略)，各該塔板間設有複數如觸媒盒之容器，且該容器中裝填該固體觸媒，其中，該固體觸媒為離子交換樹脂，如Purolite系列(Purolite)、DIAION SK系列(Mitsubishi Chemical)或Amberlyst系列(Dow Chemical)產品。該觸媒盒包括一密閉的空間及連通該空間的入口和出口，以供反應的液體流入和流出，俾提供反應物更長的滯留時間。
本發明之烷基酚製造方法中，反應蒸餾塔1之反應區 溫度為80℃至150℃。
本發明之烷基酚製造方法係於減壓環境進行該反應，例如，該反應蒸餾塔內之壓力為5torr至150torr。
本發明之烷基酚製造方法中，反應蒸餾塔塔頂操作回流比為2至全回流操作。
如第2圖所示，該系統與第1圖所示之系統的差異在於將汽提區1c移至分離塔2，使汽提區理論板數增加，其分離塔2具有再沸器8，一位於汽提區1c上方之進料口I4，出料口O4與另一出料口O5。
實施例1
首先，壬烯由第一進料口I1入料，苯酚由第二進料口I2入料至反應蒸餾塔1，該苯酚與壬烯的進料莫耳比為1.5，反應蒸餾塔1底部有再沸器7，可將塔底混合物加熱並汽化，該苯酚與壬烯於反應區1b進行烷基化反應，該反應區1b中觸媒盒裝填離子交換樹脂(Amberlyst 36)，塔頂出口O1連接有冷凝器5，可將大部分氣相混合物冷凝後，經由回流槽進料口I3進入回流槽3，並令大部分的苯酚液體經由回流進料口R1回流至反應蒸餾塔1，少量苯酚液體由O2出料口排出或者採全回流操作不排出，反應後產生的產物由底部出料口O3取出。該產物組成列於下表1。
實施例2
以實施例1相同方式進行苯酚與壬烯的烷基化反應， 其中，該苯酚與壬烯的進料莫耳比改為1.1。該產物組成列於下表1。
比較例1
將苯酚與壬烯以進料莫耳比1.8混合後進入固定床反應槽，此比較例共有五個反應槽，反應槽為串連方式。由第一個反應槽操作溫度120℃至第五個反應槽操作溫度50℃，最終反應槽出口組成列於下表1。
實施例的結果記錄於下表1。
根據本發明之製造方法，進料的壬烯幾乎全部轉化，回流的僅有少量的苯酚。本發明之製造方法可大幅降低苯酚/壬烯的進料莫耳比，可省去後續回收和處理苯酚的程序可大幅降低能耗，且仍有相當高的壬烯轉化率。
上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項專業之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有此項專業知識者，在未脫離本發明所揭示之精神與技術原理下所完成之一切等效修飾或改變，仍應由後述之申請專利範圍所涵蓋。
1‧‧‧反應蒸餾塔
1a‧‧‧精餾區
1b‧‧‧反應區
1c‧‧‧汽提區
3‧‧‧回流槽
5‧‧‧冷凝器
7‧‧‧再沸器
9‧‧‧塔底泵浦
I1‧‧‧第一進料口
I2‧‧‧第二進料口
I3‧‧‧回流槽進料口
O1‧‧‧塔頂出口
O2‧‧‧出料口
O3‧‧‧底部出料口
R1‧‧‧回流進料口

Claims (12)

  1. 一種烷基酚的製造方法，係包括：將苯酚與沸點低於該苯酚之沸點的烯烴化合物饋入反應蒸餾塔中之反應區進行反應，以自該反應蒸餾塔分離出含有該烷基酚的產物流，其中，該苯酚饋入該反應蒸餾塔的饋入位置係位於該烯烴化合物饋入該反應蒸餾塔的上方，其中，該苯酚與烯烴化合物的進料莫耳比為1至1.5。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之烷基酚製造方法，其中，該苯酚係自該反應蒸餾塔之反應區內或反應區上方饋入。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之烷基酚製造方法，其中，該烯烴化合物係自該反應蒸餾塔之反應區內或反應區下方饋入。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之烷基酚製造方法，其中，該產物流係自該反應蒸餾塔塔底分離。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之烷基酚製造方法，其中，該反應區中內裝填有固體觸媒。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之烷基酚製造方法，其中，該固體觸媒為離子交換樹脂。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之烷基酚製造方法，其中，該烯烴化合物係選自C2-C9鏈烯烴或C3-C9環烯烴。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之烷基酚製造方法，其中，該烯烴化合物係壬烯。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之烷基酚製造方法，其中，係於減壓環境進行該反應。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之烷基酚製造方法，其中，該反應蒸餾塔內之壓力為5torr至150torr。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之烷基酚製造方法，其中，該反應蒸餾塔之反應區的溫度為80℃至150℃。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之烷基酚製造方法，其中，該反應蒸餾塔塔頂回流比為2至全回流。
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