叔丁醇脱水制备异丁烯新方法_陈尔凡

叔丁醇脱水制备异丁烯新方法*

陈尔凡　陆　波　黎前跃　李三喜　张靓颖

(沈阳化工学院　110021)

摘　要　叔丁醇脱水生产异丁烯的关键是如何及时将叔丁醇生产异丁烯过程中的副产水移去。本实验首次采用三元共沸脱水剂的新技术,及时把副产物移走,以保证异丁烯生成速率高且平稳。实际生产表明:运用该新技术生产异丁烯比目前国内其它生产技术生产异丁烯速度提高5～6倍。

关键词　异丁烯　叔丁醇　脱水剂

分类号　TQ221

A New Process for Produ cing lsobutylene

by Tert-butyl Alcohol Dehydration

Chen Erfan　Lu Bo　Li Qianyue　Li Sanx i　Zhang Jiangying

(Shenyang lnstitute of Chemical Techno log y　110021)

Abstract　The research w as the first to use the dehydra to r with ternary a zeo tro pe fo r rem ov ing w ater,by-product,in time in o rder to ensure the hig h-er speed of proucting isobuty lene steadily.The speed w as faster5-6tim es than other processes.

Key words　iso butylene ter t-butyl alcohol dehydra to r

目前,工业上生产异丁烯的主要方法有三种:①从C4馏分中采用硫酸吸收法〔1-8〕。②叔丁醇在活性氧化铝、磺酸、离子交换树脂等催化下脱水生产〔4-9〕。③用物理吸附法分离C4馏分〔10-13〕。

由叔丁醇为原料生产异丁烯,国际上基本采用气化-蒸馏法。较为成熟的是ARCO 公司的工艺。即叔丁醇在蒸发器上气化,然后通过氧化铝填充塔(150℃689-1390K Pa)将混合产物冷凝后,于相分离器中分离油相(异丁烯、少量叔丁醇和水),再进入蒸馏塔中脱除水分。

国内则采用间歇式装置,叔丁醇在脱水催化剂作用下,加热分解成异丁烯。异丁烯从气口离开反应体系,水仍留在体系中。随反应进行,含水量增加,叔丁醇浓度下降,异丁烯生成速率大幅度下降。

我们根据国内生产条件,首次采用脱水剂的方法,将副产水与脱水剂、叔丁醇共沸出反应体系,经冷却在分水器中将下层水移去。有机相再返回体系,不断循环及时把水移去,保证叔丁醇在反应体系中的高浓度,使异丁

*参加项目工作的还有应届毕业生阚玉梅、孙晓勇。本项目创较大经济效益,获沈阳市科技发明二等奖30《湖南化工》1996年(Vo l.26)第4期

烯生产量最高并恒定。体系随反应进行,不断补充叔丁醇,使异丁烯生产变间歇式为连续式。1　实验部分1.1试剂与仪器

叔丁醇:工业品,天津有机化工厂产。苯:化学纯,市售。

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酸性离子交换树脂:工业品,丹东化

工三厂产。

肥皂泡流量计:自制。1.2　实验方法

500ml 四口瓶装有温度计、搅拌器、分水器及滴液漏斗。往其中加入定量的离子交换树脂、脱水剂及叔丁醇,搅拌升温在68～80℃,产生异丁烯。在冷凝管中叔丁醇、脱水剂及水的三元共沸液被泠却,在分水器中分层,在下部将副产水放出,有机液循环回反应瓶中。这样不断产生异丁烯,通过滴液漏斗不断补充叔丁醇。异丁烯生成量通过肥皂泡流量计测定。2　结果与讨论

2.1　配比的影响

按不同的叔丁醇、离子交换树脂及脱水剂配比做实验发现:其配比为3 2 1时,异丁烯生成速率最大且平稳。(见表1)

表1　叔丁醇、树脂、脱水剂配比对异丁烯

生成速率的影响

叔丁醇 树脂 脱水剂(m)异丁烯生成速率×104

(mol /g 树脂 h )

叔丁醇 树脂 脱水剂(m)异丁烯生成速率×104(mol /g 树脂 h )

1 1 0 1.0243 1 19.6811 1 1 6.7803

2 110.4121 2 1 3.773

3 2 210.2281 1 2 6.7393 2 310.2721 2 2 3.7953 3 2

7.008

2 2 1 6.9042 1 18.0832 1 2

8.527

注:无脱水剂时,叔丁醇含8%的水。

2.2　反应条件

我们采用脱水剂方式与间歇式脱水法、改变搅拌速度、体系加铁锈及维护反应体系含水量为20%的五种不同工艺路线,做对比实验。实验表明(附图):含水量大大影响异丁烯生成速率;微量铁锈对催化剂有毒害作用;提高搅拌速度可加速异丁烯生成速率。

1　间歇式脱水法;2　脱水剂脱水法(含水量为5%);3　搅拌速度比1法提高25%;4　体系加铁锈脱水剂脱水法;5　维护含水量为20%脱水剂脱水法

附图　五种不同工艺路线的异丁烯生成速率

2.3　酸性离子交换树脂寿命

作为催化剂的离子交换树脂用过一段时间即失效,需用酸反洗,然后再继续使用。表2表明,在脱水剂生产法中,其使用寿命为120h 。

表2　离子交换树脂寿命

时 间　(h )20

40

60

80

100120

催化活性×104

(mol 异丁烯/g 树脂 h )6.295.714.743.511.750.67

3　结论

a .副产物水对异丁烯生产速率影响极大。

b.采用脱水剂共沸生产法可有效移去副产水,大大有利提高异丁烯生产速率并保持其平稳。

c.铁可使催化剂离子交换树脂中毒。

参考文献

1　GB 9303432　US 4018843

(下转第42页)

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《湖南化工》1996年(Vo l.26)第4期