[发明专利]一种采用微通道反应器制备苯酚的方法

说明书

技术领域

本发明属于过氧化物分解技术领域，具体涉及一种以过氧化异丙苯(CHP)为原料经酸催化分解制备苯酚的方法，更具体说是在高通量微通道连续流的微通道反应器中，利用酸催化CHP分解制备苯酚的工艺。

背景技术

苯酚，俗名石炭酸，是一种应用广泛的有机化工原料，主要用于生产酚醛树脂、己内酰胺、双酚A、己二酸、苯胺、烷基酚及水杨酸等，此外还可用作溶剂和消毒剂，在合成纤维、合成橡胶、塑料、医药、农药、香料、染料及涂料方面均具有广泛应用。

对于苯酚的生产，目前工业和研究中的工艺主要包括：磺化法、甲苯-苯甲酸法、氯苯水解法、苯直接氧化法、仲丁基苯法及异丙苯法等。

(1)磺化法

工艺特点：此方法反应复杂，严重腐蚀设备和维修费用高，不能连续生产，且对环境污染大、副产物多。

(2)甲苯-苯甲酸法

工艺特点：该工艺过程简单，对原料要求不高，反应产率和选择性均较高，无环保问题，能量得到了综合利用。但易生成焦油，影响产品收率和催化剂寿命，且反应过程中放出大量的热量，容易爆炸。

(3)氯苯水解法

工艺特点：此法简便，副产物易分离，生产规模大，但对操作条件要求苛刻，生产设备材质需要耐酸、耐碱，由于需要电解装置(电解氯)，导致装置设备投资较高。

(4)苯直接氧化法

工艺特点：此法原子经济性高，且过程简单，产品收率高，环境污染小，但产物苯酚比原料苯的电子云密度高，也容易发生需电子的高价氧化。

(5)仲丁基苯法

工艺特点：该法副产丙酮较少，且生产成本较低，但副产物多且沸点接近，分离困难。

(6)异丙苯法

该法首先将异丙苯在液相中氧化生成CHP，然后CHP经提浓后用硫酸催化分解，得到苯酚和丙酮，这是目前生产该产品的主要方法，也是最重要的方法。

工艺特点：该方法所得产品质量好、成本低，且设备腐蚀和环境污染较小，但是该反应剧烈、放热量大，需要大量的物料循环以带走热量，以防爆炸；其次是由于硫酸的强酸性、氧化性及脱水性，使得分解选择性低，存在较多的焦油等副产物；第三，需要对CHP原料进行浓缩，以减少硫酸用量和腐蚀程度，这一过程也增加了操作危险性；在间歇反应工艺中，由于停留时间较长，使得副产物增多，且反应釜体积庞大需占用较大厂房。

迄今为止，尚未见以微通道连续流的方式进行酸催化分解CHP制备苯酚的研究报道。本发明提供了一种在微通道反应器内以连续化的方式酸催化CHP分解制备苯酚的工艺路线。

微通道反应器的特种玻璃功能模块的类型有直通道型的，心型混合结构型的，有一段心型混合结构后接直通道型的，有一段毛细管混合结构后接直通道型的等。微通道反应器的特种玻璃功能模块有双进料口单出料口的功能模块及单进料口和单出料口的功能模块。本发明中使用Corning微通道反应器，其安全操作温度范围–25～200℃，安全操作压力范围为0～18bar，物料管连接为PFA(全氟烷氧基树脂)材料。欧洲专利WO2010/037912A2，是Corning公司特殊结构设计的模块专利，专利中详细写出了Corning生产的特殊模块的结构，模块的尺寸以及通道的排列等等，指出了模块的集成和微型化是化工过程放大较安全的选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种在高通量微通道连续流反应器中酸催化CHP分解制备苯酚的工艺路线，与现有的工艺相比较，该工艺反应条件精确控制，提高了生产的安全性，连续化反应能显著提高反应效率，在极短的时间内CHP转化率高，苯酚的选择性有很大提高。

本发明是一种利用微通道反应器以酸作催化剂催化分解CHP制备苯酚的方法，按照下述步骤进行：

(1)反应中所需的物料为CHP和酸，首先将CHP、酸与溶剂分别形成均相溶液或均匀分散体系；再将CHP溶液和酸体系通入微通道反应器直通道模块中进行预热，设定温度由外部换热器进行控制；调节CHP:酸(摩尔比)＝150～800:1，然后经由各自计量泵同步进入增强型模块内进行混合反应，混合温度同样由外部换热器进行控制；

(2)通过控制物料的停留时间，在该模块中经混合并发生反应后，继续通过一系列增强型微通道模块以及直流型微通道模块，反应完成后，反应液从反应器的出口流出；该反应在微通道反应器内的反应停留时间为1～10min，反应温度为60～100℃；