[发明专利]一种基于催化蒸馏溶剂法合成叔戊醇的工艺

说明书

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种基于碳五馏分催化蒸馏溶剂法水合生成叔戊醇的工艺。本发明所述基于催化蒸馏溶剂法合成叔戊醇的工艺，以富含叔戊烯的碳五馏分和水为原料，在亲油亲水性溶剂‑‑乙二醇丁醚溶剂存在下，以强酸性阳离子交换树脂为催化剂，在催化蒸馏塔中进行水合反应，制得所需叔戊醇。相比于通常使用的醇类溶剂或是不添加溶剂的催化工艺，以及传统固定床水合工艺而言，本发明所述生成叔戊醇的工艺，提高了叔戊烯的转化率达到80％以上，远远高于固定床反应器的48％，并且进一步提高了整个反应的选择性(从90.3％提高到99％以上)，可达到叔戊烯深度转化的目的，同时整个工艺具有流程简单及能耗低的优势。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种基于碳五馏分催化蒸馏溶剂法水合生成叔戊醇的工艺。

背景技术

叔戊醇是一种基本有机化工原料，主要用于生产新型农药频那酮、三唑酮等，也是合成香料、彩色胶片成色剂的原料，还可制取增塑剂、非铁金属浮选剂和油漆溶剂等；此外，叔戊醇还可用作润滑油、液压油和其它石油产品的添加剂，并且在纤维素酯、纤维素醚、涂布漆、清漆的溶剂、硝基喷漆的助溶剂、香料、矿物浮选剂、抗氧剂等生产领域也广泛应用。

目前工业上生产叔戊醇的工艺主要采用丙酮-乙炔法，其工艺过程为以丙酮和乙炔为原料反应生成甲基丁炔醇，再经过加氢得到叔戊醇。此工艺不但原料成本较高，而且在电石水解制备乙炔时，会产生难以处理的废渣，对环境造成较大污染。

以叔戊烯为原料与水在催化剂的作用下合成叔戊醇的工艺也是一种有效合成叔戊醇的清洁型路线，其具有反应物单一、清洁无污染的优势，其中催化剂可以是无机酸或阳离子交换树脂。但由于碳五烯烃与水的互不相容性，导致叔戊烯转化率仅为10％左右，严重影响了反应收率，使其工业应用受到极大的限制。

美国专利US3257469报导了使用诸如醇类、酮类和醚类等极性有机溶剂可以增加水和烯烃的互溶性，以增大反应物分子向催化剂表面的扩散速度和产物向溶液中的扩散速度，从而提高碳五烯烃的转化率。但该工艺中在水合反应完成后，必须在精馏塔中逐步分离出未反应的碳五馏分、有机溶剂后，才能得到水和叔戊醇的共沸物，导致工艺过程较复杂，且能耗较大。

为了进一步提高反应的转化率，如美国专利US4182920采用了三级反应方式，即将反应物和溶剂以均相通入一级反应器，部分烯烃通入二级反应器，并将二级反应器的流出物再通入三级反应器，进而在三级反应器中进行多次蒸馏、冷凝过程先后除去溶剂、未反应的烯烃和水，并得到终产物叔戊醇。该方案中所使用的溶剂为沸点低于100℃的醇类和酮类，且所需设备较多，并存在操作过程复杂、生产周期较长的问题。

如中国专利CN1233609A公开了一种以阳离子交换树脂为催化剂，以沸点高于叔戊醇的极性有机物为溶剂(诸如异丁醇、正丁醇、正戊醇、丁二醇、二丙酮醇)进行水合反应制备叔戊醇的工艺，经蒸馏分出未反应的烯烃、水和叔戊醇，余下的溶剂可循环使用。

又如中国专利CN1374284A公开了一种基于催化蒸馏工艺生产叔戊醇的方法，从汽油馏分中分离出碳五馏分的同时，经脱除其中的共轭二烯烃等杂质，分离出来的碳五馏分与水和溶剂混合，进入固定床反应器与固体酸催化剂接触完成水合反应。该工艺中，催化分馏塔的上部装有固体酸催化剂，床层设置在塔温分布55-80℃处，其作用是二烯烃叠合生成大分子烯烃，大分子烯烃和重组分从蒸馏塔塔底引出，不含共轭二烯烃的碳五馏分从塔顶引出。

又如中国专利CN107879894A公开了一种叔戊醇的制备方法，通过先将富含异戊烯的物料、水和四丁基溴化铵助催化剂混合物同时进入静态混合器进行混合，混合后的物料进入装有强酸性阳离子交换树脂的固定床反应器中进行水合反应，经蒸馏、精馏即可得到高纯度的叔戊醇产品。又如