[发明专利]一种利用催化剂积碳的甲基叔丁基醚和甲醛制备异戊二烯的生产方法及生产系统

说明书

本发明提供了一种异戊二烯的生产方法，包括以下步骤，首先将固体酸催化剂和甲基叔丁基醚进行连续流动预反应后，得到反应体系和预积碳的固体酸催化剂；然后将甲醛气体通入上述步骤得到的反应体系中，在预积碳的固体酸催化剂的作用下，进行连续流动反应后，得到异戊二烯。本发明充分合理的控制、利用积碳，利用特定组成的积碳可生成碳正活性中心，去促进反应，而且也可有效覆盖催化剂表面强酸位，抑制甲醛分子的分解反应、减少产物异戊二烯的参与的副反应，从而提高了反应效率；最终减少了催化剂的总积碳量。

技术领域

本发明涉及醚醛法合成异戊二烯技术领域，涉及一种异戊二烯的生产方法及生产系统，尤其涉及一种利用催化剂积碳的甲基叔丁基醚和甲醛制备异戊二烯的生产方法及生产系统。

背景技术

异戊二烯是重要的化工原料，最重要的应用是生产异戊橡胶、液体异戊橡胶、丁基橡胶等，也广泛用于合成高附加值的精细化学品，如合成异戊烯氯、甲基庚烯酮、芳樟醇、柠檬醛、月桂烯、熏衣草醇、维生素A、E、K、拟除虫菊酯。目前，异戊二烯的生产方法主要有物理法、化学法。物理法以石脑油裂解制乙烯的副产物C5馏分为原料，采用不同的溶剂体系萃取分离得到异戊二烯，该方法依赖于乙烯产业规模，导致我国可用C5馏分分散，运输成本过高，且近年来乙烯产业受页岩气技术冲击，C5馏分减少。化学法包括异戊烷(烯)脱氢法、丙烯二聚法、乙烯-丙酮法、异丁烯-甲醛法，其中，异丁烯-甲醛法是近年来最受关注的技术，异丁烯-甲醛两步法合成异戊二烯在俄罗斯已经实现产业化，但是该该方法也存在一些缺点，如产物收率不高、腐蚀反应设备、污染环境等，因而，后续的研究又以固体酸为催化剂，发展了异丁烯-甲醛气相一步法合成异戊二烯。

为此，吉化公司研究院、中科院兰州化物所、中科院长春应化所在气相法合成异戊二烯方面做了大量工作并取得了重要进展，如分子催化,1993,7,261-268；分子催化,1990,4,52-59；石油化工,1987,16,20-25；ZL86108869A，ZL85102885A，ZL201610944377，ZL201610161038，ZL201310693590.6，ZL201310693675，ZL201310693573等，但是这些反应过程都不同程度的存在在反应过程中通常会严重积碳，导致催化剂失活，进而影响了反应的正常进行的情况。而且，现有的研究又烯醛一步法充分研究的基础上，提出以甲基叔丁基醚(MTBE)替代异丁烯，发展了醚醛法合成异戊二烯。虽然从原料层面来看，MTBE是一种高辛烷值的汽油添加剂，但其对水质有污染，国际市场已开始禁止使用，国内MTBE装置总产能约1700万吨/年，寻求其合理利用十分迫切，将MTBE用于生产异戊二烯具有重要的意义。但是该反应过程也存在毒化催化剂，而且伴随着复杂且不可控的积碳反应(碳量和碳组成不可控)。因此，以MTBE代替异丁烯产生异戊二烯虽然具有一定的优势，但也使得该反应过程更加复杂且不可控。

因此，如何找到一种更为适宜的合成异戊二烯的方法，降低伴随反应的复杂且不可控的积碳反应，增加可控性，进而减少反应过程中积碳问题，已成为业内诸多研究人员广泛关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种异戊二烯的生产方法及生产系统，特别是一种利用催化剂积碳的甲基叔丁基醚和甲醛制备异戊二烯的生产方法及生产系统，本发明提供的生产方法及生产系统，能够调控积碳的含量与组成，减少催化剂的总积碳量。从而提高了反应效率，而且条件温和，工艺简单，有利于工业化生产及推广应用。

本发明提供了一种异戊二烯的生产方法，包括以下步骤：

1)将固体酸催化剂和甲基叔丁基醚进行连续流动预反应后，得到反应体系和预积碳的固体酸催化剂；

2)将甲醛气体通入上述步骤得到的反应体系中，在预积碳的固体酸催化剂的作用下，进行连续流动反应后，得到异戊二烯。

优选的，所述连续流动预反应的温度为150～350℃；

所述连续流动预反应的时间为0.5～4s；