[发明专利]异丙醇的制备方法

说明书

本发明涉及一种通过丙烯的直接水合作用而制备异丙醇的方法，该异丙醇在工业上用作涂料的溶剂、药物、农业化学品、合成原料和洗涤剂。

由液相直接水合丙烯制备异丙醇以及由水合丁烯制备仲丁醇的方法早就是已知的了。用作水合反应的催化剂是酸催化剂，利用强酸阳离子交换树脂或杂多酸的制备方法已工业化。

首先，在利用强酸阳离子交换树脂代表的固体催化剂的方法中，进行水合反应的条件与用杂多酸的方法相比温度低(100-150℃)、压力低(60-250atm)，这些条件有利于建造反应器或反应系统。

因为工业上使用的异丙醇大多数为无水形式，所以在液相直接水合方法中的反应器的出口得到的低浓度醇水溶液必须要被浓缩至无水状态。由于异丙醇与水形成最低沸点的共沸混合物，通常是在水溶液进行共沸蒸馏和脱水蒸馏之后通过精馏操作而将异丙醇制成无水产品，因此，浓缩所需的能耗很大。

为了减少浓缩能耗，人们提出为样一种方法，即在用作水合反应的烯烃的超临界条件或次临界条件下进行水合反应以在烯烃汽相中分配所得的醇。

一种制备基本上无水的仲丁醇的方法记载在日本专利公开号60-149536中，其中利用液相杂多酸作为催化剂从正丁烯和水制备仲丁醇中，液相水合反应是在温度和压力分别超过正丁烯的临界温度和临界压力的条件下进行的；将在汽相中存在的反应混合物以汽相从反应器里中排出，冷却和液化，以从水中分离出油相；从分离的油相中除去未反应的正丁烯。

该方法的优点在于不需要共沸操作，同时浓缩所需的能量在很大程度上得到了降低。但是，该方法在工业上存在问题，即原料丁烯的转化率限制在大约10％，因为不仅反应器容量大，而且未反应的大量丁烯即相当于生产醇所需理论量的九倍或更多的丁烯，需要循环到反应器的入口再次利用。

另外，在日本专利公开号60-24082中记载了一种方法，其特征在于在高温和高压、强酸固体存在下，汽化碳原子数2-6的低级烯烃与液体水进行直接催化水合，从反应产物中分离所得的含水粗醇，由此得到碳原子数为2-6的低级的醇，(1)含有烯烃的蒸汽从反应器的底部进入装有酸催化剂的反应器中，每摩尔待反应的烯烃至少要有1摩尔的液体水进入反应器；(2)反应进行的温度和压力条件高于或至少稍低于烯烃的临界温度和临界压力；(3)反应混合物的全部水相留在反应器中或者大量返回到反应器中；(4)含有未反应的烯烃和几乎所有反应产物的蒸汽物流从反应器的顶部排出；(5)从排出的蒸汽中以液体形式分离出主要包括所得醇的粗产物。据报导，根据该方法，所得异丙醇的选择性高，得到的在液体状态下分离的异丙醇的浓度高。而且，据报导，高选择性涉及这样的事实：几乎全部的反应产物直接转化至汽相，液相中的醇浓度保持在极低的水平。根据这些实施例中公开的内容，液相水合反应在100atm和135℃下进行；异丙醇的选择值为99％或更多，分离的液体80％是醇；所得的浓度高。

但是，在该方法中，本发明人发现共沸组合物的88wt％(68mol％)的异丙醇还未达到。而且，就反应转化率来说，原料丙烯以每小时5.6mol的量进入，在分离液相后得到4.2mol的异丙醇，总转化率达到75％。但是，显然因为来自反应器出口的含有未反应烯烃的部分蒸汽被循环到反应器再利用，所以，尽管产量还不清楚，但反应器入口和出口间的单程产率为75％。

而且，根据本发明人的认识和分析，已经弄清楚，借助日本专利公开号60-24082中记载的方法进行水合反应，当液相中所得的异丙醇的浓度保持在极低的水平例如上述文献中记载的10％或更低时，在135℃和100atm条件下，反应器出口的丙烯转化率限制在大约8％。也就是说，上述文献的方法只有在反应器出口的部分蒸汽直接循环到反应器再利用时才能提高异丙烯的产率。这使得反应器的容积相当大，仍未改变的是，未反应烯烃的循环量不得不增大。因此，可以说目前还未获得工业问题的直接的解决办法。

本发明的一个目的是提供一种异丙醇的生产方法，该方法在液相中直接水合丙烯，在反应器里制得高转化率、高浓度的异丙烯，该方法降低了浓缩所需的能量，而且不需要大容积的反应器。

根据本发明的一方面，提供了一种异丙醇的生产方法，在强酸固体催化剂存在下，直接水合丙烯和水，从所得的反应产物中分离粗醇水溶液，对该水溶液进行精炼处理。该方法包括：

(1)向反应器中连续加入丙烯、水和饱和烃，反应器中装入或悬浮有上述固体催化剂，每摩尔待反应的丙烯需要相当于至少1摩尔或更多的水；