[发明专利]一种苯羟基化制苯酚的连续生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种苯羟基化制苯酚的工艺，尤其涉及一种苯羟基化制苯酚的连续生产工艺。

背景技术

苯酚，又名石炭酸，是一种重要的有机化工原料，主要用于生产酚醛树脂、己内酰胺、双酚A、己二酸、苯胺、烷基酚以及水杨酸等，此外还可以用作溶剂、试剂和消毒剂等。近几年，我国化工行业迅速发展，使得苯酚下游产品需求增加，导致苯酚需求急剧增长。

异丙苯法是目前世界上生产苯酚的最主要方法，生产能力约占世界苯酚总产量的90%以上。该工艺反应步骤多、工艺复杂、原子利用率低，并且丙酮作为溶剂极易挥发，对臭氧层具有破坏作用。随着绿色化学观念的普及及环保压力的增加，多步间接合成工艺将逐步被淘汰。苯直接羟基化制苯酚一步法工艺引起了人们的广泛关注。以钛硅分子筛（TS-1）催化双氧水直接氧化苯制苯酚是一种环境友好的催化过程，该过程具有反应条件温和，工艺流程短，环境污染小，原子经济性高等优点。但TS-1的粒径约200nm，常规的分离方法如离心、板框过滤等难以实现TS-1与产品的完全分离，不仅造成了催化剂的大量流失，增加了生产成本，还会影响产品的质量，限制了TS-1催化苯羟基化的工业化。因此采用TS-1催化苯羟基化工艺制备苯酚时产物与催化剂分离将成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有苯酚生产技术工艺复杂，能耗大，原子利用率低等不足而提供了一种苯羟基化制苯酚的连续生产工艺。它能够在高选择性制取苯酚的基础上，实现催化剂和液体产物之间的分离，克服了传统方法分离效率低下，催化剂难以回收的问题，将两个独立的过程耦合为一个整体，实现反应的连续进行并保证了产品的质量。

本发明的技术方案为：一种苯羟基化制苯酚的连续生产工艺，其特征在于以苯和双氧水为原料，包括氧化反应过程和催化剂分离过程，其中催化氧化反应过程采用先间歇后连续的操作模式；其具体步骤为：在间歇反应过程中，将计量的苯和溶剂加入反应釜中配成苯溶液，再加入TS-1分子筛催化剂，加热至所需温度后通过恒流泵将双氧水加入反应釜中，苯羟基化反应开始；经过间歇反应后，打开与苯溶液储罐和双氧水储罐相连的进料泵，将苯溶液和双氧水输入反应釜中，同时打开出料泵，以与苯溶液和双氧水进料总流速相同的流速排出产物；产物经过反应釜内部膜组件中膜管的膜孔，再通过出料泵进入产物储罐，而催化剂被膜管截留于反应釜中继续参与反应，边反应边分离，实现生产过程连续化。

优选所述的膜管为平均孔径范围在50nm-5μm的无机膜管，优选为陶瓷、金属及其氧化物等膜管，更优选氧化铝膜、氧化锆膜或不锈钢膜的膜管。

优选所述的溶剂为环丁砜、甲醇或丙酮。

优选间歇反应阶段加热温度为40～100℃；苯溶液中苯的初始浓度为1～5mol/l；优选双氧水的质量浓度为27.5%～50%；双氧水的量为纯双氧水与苯的摩尔比为1：（1～20）；TS-1催化剂的量为TS-1催化剂与苯的质量比为1：（1～20）；间歇反应的时间为1～5h。

苯溶液储罐中配制苯溶液所用的溶剂同间歇反应过程中配制苯溶液的溶剂相同；优选连续反应阶段苯溶液与双氧水进料混合液中苯的浓度与间歇反应阶段苯的初始浓度相同；连续反应阶段出料流速与苯溶液和双氧水进料总流速相等，优选均为0.1～2ml/min。

随着反应的进行，膜污染逐渐加重，过滤阻力逐渐增加，需要通过控制出料泵来维持一定的出料流速。当污染物在膜表面的吸附脱附达到平衡时，膜阻力也将维持在一个稳定的范围。在连续操作过程中需维持恒定的出料速度，并使出料速度和两种反应物进料总流速相等以维持反应物在釜内的停留时间恒定。产品罐中的滤液经过常规处理可得到产品苯酚。本发明中的无机膜具有良好的化学稳定性，耐酸碱和有机溶剂，孔径分布窄，分离效率高等优点，对于适用于本体系的超细催化剂均能实现良好的截留。

有益效果：

本发明以TS-1分子筛作为催化剂催化苯羟基化制苯酚，在反应过程中通过无机膜组件实现催化剂与液相产物的分离，催化剂将自动被截留在反应釜中继续进行反应而料液可以通过膜孔。整个过程中，通过出料泵产生的负压提供过滤操作所需要的压差，实现料液的输送。本发明工艺过程简单，操作方便，最重要的是解决了TS-1催化苯羟基化制苯酚过程中TS-1分子筛催化剂难以分离回收的问题，实现催化剂与产物的彻底分离，将反应过程与分离过程有机结合，实现过程连续化，提高装置的生产效率，同时保证了产品的纯度，为一步法苯羟基化连续制苯酚工艺的工业化推广提供基础。

附图说明