[发明专利]从异丁烯和甲醛合成异戊二烯的液相合成装置

说明书

技术领域

本实用发明是关于用于生产单体以制造合成橡胶的装置，尤关于从异丁烯和甲醛或从异丁烯和甲醛来源，例如三甲基甲醇(TMC)或二甲基二恶烷(DMD)，在酸性催化剂水溶液存在下合成异戊二烯的液相合成的配置和连结。

背景技术

已知的一种反应器单元包括两个连续连接的装置，涌升柱和壳管柱，其有连接上部分离区和底部反应区的外部循环系统，在柱的下部设有分配装置，在同一高度处于反应器管子内表面安装了环状窄件，这些装置是要增加反应体积内的反应物的实际停留时间(俄罗斯专利RU2096076号，1994年)。这种设计能够去除反应器共同缺点的一部分，亦即气相/液相比值因管子高度的急剧改变；所达成效果是基于混合物流密度在窄件上方的管段处稍微增加。然而，窄件的安装无法去除此设计的其他缺点，例如可观的金属单位消耗，制程管理复杂，由于反应介质隔离不佳导致不可避免的异戊二烯损失等等。

已知的一种液相单阶段异丁烯合成装置设计包括垂直地安装的中空反应器，其连接在一单元中的平行或共轴配置的壳管热交换器，用来加热反应物质和原料的作用部分。蒸汽被供应至热交换器的壳侧，且反应物质经由管子循环。反应器的圆柱部底部对齐将反应器连接到热交换器上部的管子轴线之处安装了用来导入原料主要部分的分配装置。类似设计的分配装置安装在对齐将此装置连接到反应器（在上管片上方）的管子轴线的热交换器底部（在管片下方）之内；将反应器连接到热交换器底部区域且位于管片下面的第二管从反应器球状部的最低点分出。用来将气体出口接到分离器的管子从反应器最高点分出(俄国专利RU32706号，2003年)。这种设计确保反应物质的完全混合，而且重要的是混合的异戊二烯和异丁烯从反应区有效流出。然而，这种设计的主要缺点在于有外部热交换器，导致装置设计中的金属单位消耗增加（由于制做壳管反应器的重凸缘和壳），更重要的是不可避免的热损失有关。由于上述热损失，原料必须先预热到反应温度或过热超过该温度5-7℃。考量到原料是连同酸性催化剂水溶液一起供应到反应器里面，此程序不可避免地导致副产品量增加的原料损失，并产生形成焦油的状况。

已知的一种从异丁烯和甲醛合成异戊二烯的液相合成装置简化设计允许在一反应区中（一阶段）进行合成，包括垂直中空反应器，内建用来提供进行反应所需的热的壳管热交换器，以及一或二支连接反应器底部的循环管线，这些管线的直径大于热交换器管子直径至少5倍。中空反应器的壳也是热交换器的壳；中空反应器的上部／下部（由内建热交换器隔开）体积比值等于至少2-2.5。由于气体和液体密度差异，反应物质在热交换器管子内部循环。为了加强混合，可应用泵浦引起循环。反应器的两个部分包括用于原料入口的分配装置。

分配装置构成管子网路，管子具有直径为2-5mm的小孔，其平行安装在一条中央(进给)管线上。分配装置的区域，依据其总尺寸来计算，最多为容纳这些装置的容器截面的25%。(俄罗斯专利RU42185号，2004年)。

所提供的装置的优点在于由于结构简化(亦即没有凸缘连接和采用反应器壳做为热交换器壳)而减少反应器单元设计中的金属单位消耗。然而，从短期来看，装置内的副产品量增加，增加了焦油的形成并造成原料损失。

已知的一种从异丁烯和甲醛在均相酸性催化剂存在下合成异戊二烯的液相合成装置，其未设有中间产物的精馏单元(美国专利US4511751号，1985年;美国专利US4593145号，1986年)。此装置包括连续连接的2-4个反应器，反应器用于甲醛酸性水溶液和异丁烯及/或三甲基甲醇在150-220℃温度下和压力为反应混合物蒸汽在相同温度下的压力的1-2.5倍下的交互反应。异丁烯及/或三甲基甲醇仅进给到第一个反应器，福马林进给到每一个反应器。异戊二烯、水、和未反应的原料从各反应区排出，并被导入下一个反应器，且从最后一个反应区排出。从异丁烯和甲醛转变而成的异戊二烯产量不足，分别只有52和74%。

一种从异丁烯和甲醛合成异戊二烯的液相合成装置(俄罗斯专利RU2280022号，2006年)亦为已知，此装置包括数个连接在一起的用于合成异戊二烯前体的反应器(单元)和分解形成的产品的分解单元，在合成单元和分解单元之间安装一或两支精馏柱。此装置包括用于形成于分解反应器中的产品的分离单元。