[发明专利]采用直接水合法来制备异丁烯

说明书

技术领域

本发明采用直接水合法来制备异丁烯。水合反应是一个放热反应，但热量不大，反应热基本上可由反应后的物料带出，不需要在反应器内进行冷却。

背景技术

异丁烯(CH3)2C＝CH2又称2-甲基丙烯。易燃、易爆气体(爆炸极限1.7％～9.0％体积)，沸点-6.90℃，临界温度144.75℃，临界压力4.00MPa。工业上，异丁烯几乎都是由炼厂气和裂解C4馏分(见碳四馏分)中获得。炼厂气中异丁烯的含量一般为5％～12％，裂解C4馏分中一般为20％～30％。少数情况下用氧化铬-氧化铝催化剂由异丁烷催化脱氢而制得。以丙烯和异丁烷为原料用共氧化法生产环氧丙烷时，异丁烯是其联产物。

由碳四馏分分离异丁烯，通常是在先分出其中的丁二烯以后进行的。最常用的分离异丁烯方法是硫酸吸收法，所得异丁烯纯度＞99％，回收率达92％。分子筛吸附法，采用一定孔径范围(约3～10)的分子筛，从C4馏分抽余液中选择性地分离出丁烯及正丁烷，所得异丁烯纯度达99％。离子交换树脂法也可得高纯度异丁烯，但因反应效率低，应用不广。此外，还有以阳离子交换树脂为催化剂，以甲醇与C4馏分中异丁烯反应生成甲基叔丁基醚，以及在酸性催化剂作用下将异丁烯齐聚生成二异丁烯及异丁烯的三聚物，从而与C4馏分抽余液中的其他组分分离等方法。甲基叔丁基醚法较有前途(见碳四馏分分离)。高浓度异丁烯主要用于生产聚异丁烯以及和异戊二烯共聚生产丁基橡胶。异丁烯与异丁烷进行烷基化反应，可生产高辛烷值烷基化汽油，与甲醇反应所得甲基叔丁基醚是优良的汽油添加剂，齐聚所得二聚物及三聚物经加氢后是汽化器燃料的添加剂，也适用于作芳烃的烷基化原料。二异丁烯还可作为羰基合成的原料生产异壬醇，进一步制造增塑剂。此外，异丁烯可经氧化得甲基丙烯酸，经氨化氧化得甲基丙烯腈，再水合可制得叔丁醇。原有技术是采用异丁醇在360～370℃，0.304～0.405MPa(3～4atm)下进行脱水反应(催化剂为活性氧化铝)可得86％～87％的粗异丁烯，然后经精馏以及除乙醛、乙醚、有机酸后可得精制异丁烯。其生产成本非常高，设备投资大，腐蚀性高，不适合大规模的工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种采用直接水合法来制备异丁烯的方法，其特征在于从混合C4中分离异丁烯，第一步混合C4中的异丁烯水合生成叔丁醇；第二步叔丁醇脱水得到高纯度异丁烯；采用多孔强酸性阳离子交换树脂做催化剂。

其中还将含水的叔丁醇经预热器13加热到90℃，从脱水反应器下部进入，反应器内填充一定量的树脂，叔丁醇进入树脂层后开始脱水反应。生成异丁烯气相从反应器上部逸出，经冷凝器冷凝后，为回收其中的叔丁醇，使其回流到反应器；未冷凝的异丁烯经再次冷凝，冷凝后进入水洗塔除去夹带的少量叔丁醇；经过干燥送至异丁烯精馏塔，塔顶得纯度为99.9％的成品异丁烯。

本方法是采用从混合C4中分离异丁烯，分两步进行。第一步混合C4中的异丁烯水合生成叔丁醇；第二步叔丁醇脱水得到高纯度异丁烯。由于采用多孔强酸性阳离子交换树脂做催化剂，具有很高的选择性，与其他烯烃很少发生反应，因而叔丁醇的纯度高，异丁烯的纯度也很高。

水合反应是在两个互不相溶的液相间进行，催化剂树脂是很小的颗粒(固相)，因此反应是在液-液-固非均相系统中进行。反应温度为80℃左右，压力为1.8MPa。为了使物料在反应温度下保持液相，必须保持较高的压力，严防系统因物料汽化而产生气泡，使操作恶化。水合是一个放热反应，但热量不大，反应热基本上可由反应后的物料带出，不需要在反应器内进行冷却。为了使反应顺利进行，需将C4与水充分混合。