[发明专利]气相法硫化异丁烯的合成工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及硫化异丁烯的制备领域，具体涉及一种气相法硫化异丁烯的合成工艺及装置。

背景技术

硫化异丁烯(简称硫烯)的工业用途包括两个方面，一方面可作为加氢催化剂的预硫化剂，将硫化异丁烯作为一种高效的有机硫化剂，可以提高加氢催化剂的活性和稳定性；另一方面可作为润滑油添加剂，因为硫化异丁烯在极压下具有优良的抗磨作用，可以增加润滑油的性能。近年来随着催化剂以及润滑油等工业的迅速发展，全球范围内的硫化异丁烯的需求量和产能不断增加。

目前，我国硫化异丁烯的工业化生产工艺主要有二步法和一步法两种。公开号为CN 1200372A和CN 1834086A的中国专利申请都公开了两步法硫化异丁烯的合成工艺，其合成工艺包括异丁烯的硫氯化和硫化脱氯两个步骤。这种方法以异丁烯、一氯化硫、硫磺、碱金属或碱土金属硫化物等为主要原料，在催化剂作用下经过加合反应和硫化钠脱氯反应，最后经碱精制得到含硫量为42％～45％的硫化异丁烯产品。授权公告号为CN 101096353B的中国专利公布了一种一步法硫化异丁烯的合成工艺，其合成工艺包括采用弱碱作为催化剂将单质硫和异丁烯在高温、高压条件下反应，产物经过静置分层、过滤和蒸馏脱水后得到硫化异丁烯。以上二步法和一步法制备硫化异丁烯的反应均是在液相体系中进行。由于液相法的催化剂是以水溶液的形式加入反应体系，生产出的硫化异丁烯有机相需要经过分液、水洗和蒸馏脱水三个步骤，而且液相法生产大量的无机相废液，对环境污染比较严重，处理费用高。由于液相法在釜式反应器中进行，存在着反应物的浓度低、反应时间长和生产能力低的技术缺陷。液相法的反应转化率不高，副反应剧烈，在反应过程中产生的大量废气和废渣无法有效回收利用，存在技术问题。

发明内容

本发明提供了一种反应速率高、收率高的气相法硫化异丁烯的合成工艺。

一种气相法硫化异丁烯的合成工艺，包括以下步骤：

1)将单质硫和催化剂在450℃～500℃和3MPa～10MPa条件下搅拌混合1Omin～20min，得到混合气相物流；

单质硫和催化剂在高温高压下反应生成硫代酰胺类有机物、硫化氢和铵盐等物质；

2)通入异丁烯气体与步骤1)得到的混合气相物流混合，形成气相混合物进入反应器在450℃～500℃和2MPa～9MPa条件下反应10min～20min，得到反应产物；

步骤1)中所生成的铵盐等物质与异丁烯在高温高压下反应，先生成硫醇进而生成硫化异丁烯；

3)将步骤2)得到的反应产物经冷却后进行气液分离，液相经过过滤得到硫化异丁烯产品。

本发明的单质硫、催化剂和异丁烯均可以采用市售产品。

为了得到更好的发明效果，以下作为本发明的优选：

步骤1)中，所述的催化剂为氨气、一甲胺、二甲胺、一乙胺或者二乙胺。氨气的催化效果最佳，一甲胺、二甲胺、一乙胺和二乙胺等有机胺类物质的催化效果次之。

步骤1)中，所述的单质硫与催化剂的摩尔比为1∶0.5～5。步骤1)中的单质硫与步骤2)中的异丁烯的摩尔比为1∶0.5～5。进一步优选，步骤1)中，所述的单质硫与催化剂的摩尔比为1∶0.5～2。步骤1)中的单质硫与步骤2)中的异丁烯的摩尔比为1∶0.8～2。在该进一步优选的条件下，制备的硫化异丁烯性能较好。

步骤3)中，所述的反应产物冷却至30℃～60℃后进行气液分离。反应产物中主要包含硫化氢气体、氨气、硫化异丁烯和微量固体有机杂质等，降温过程中硫化异丁烯首先变成油状液体进而将硫化异丁烯分离出来。

所述的反应产物经冷却后进行气液分离后得到的气相经过水洗尾气处理回收催化剂，将回收的催化剂循环至步骤1)回用。经过水洗尾气处理后，氨气变成氨水溶液，氨水溶液经过低温加热回收部分氨气，硫化氢进入废气系统，催化剂回收。

本发明提供了一种气相法硫化异丁烯的合成装置，能够通过该装置实现本发明气相法硫化异丁烯的合成工艺。

一种气相法硫化异丁烯的合成装置，包括计量泵、气化室、设有废气出口的尾气处理器、管式反应器、冷凝器、气液分离器和滤机；计量泵的出口与气化室的出口连通后共同接入管式反应器的进口，管式反应器的出口与冷凝器的进口连通、冷凝器的出口与气液分离器的进口连通，气液分离器的液相出口与滤机的进口连通，气液分离器的气相出口与尾气处理器的进口连通，尾气处理器的出口与气化室的进口连通。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：