[发明专利]制备叔烷基醚的工艺和反应蒸馏设备

说明书

本发明涉及用反应精馏以及适于预定目的的设备，由异构烯烃以及脂肪醇制备叔烷基醚的工艺。

为了简单，下面有时在所披露的说明中举出了甲基叔丁基醚（MTBE）的制备，但是可以理解，此工艺对于所有其它的叔烷基醚的制备也是完全有效的，可以认为，各组份和各产品沸点之间的差异为同一数量级。

本发明的工艺可用于所有这些场合，即在其中反应条件与蒸馏兼容，其中一种或多种反应物的沸点不同于一种或多种反应产品的沸点。

工业上，甲基叔丁基醚是由C₁烃馏份中的异丁烯，在通常由磺化苯乙烯-二乙烯基苯树脂构成的催化剂存在下，在温度为室温至约100℃的条件下，与甲醇反应得到的（US 3，979，461;IT1，012，686）。

由以相同申请人各称公开的意大利专利1，137，527可知，在一台单一的有分馏塔板同时在许多塔板上装有球形催化剂颗粒构成的催化剂薄层的设备中，可实现MTBE的形成反应，并使上述MTBE反应产品与烃和与之伴同的化合物分隔。

特别是，在上述专利中，示出了采用有向上的液体流和蒸气通过每一催化剂床层流动的一系列催化区，在每一催化床层中催化剂总是被液体淹没。

遗憾的是，由于在特定的工艺条件下，特别是催化床层太厚时，催化床层的压力降太大这一事实，上所披露的工艺在某些情况下是有一些缺点的。

在近期的专利中，亦即在美国专利4，847，431中指出，大多数这些流体动力学问题可以得到解决，使流体向下通过催化剂床层流动，同时维持蒸气流总是向上流动。

虽然可采用此权宜之计，但通过床层的压力降还是相对较大。

现在，本专利申请人发现，借助于使液相横向通过催化剂床层流动，压力降可以有效地降低。

按照本发明，由异构烯烃和脂肪醇制备叔烷基醚，特别是甲基叔丁基醚的工艺，由以下步骤组成：

^*将含有异构烯烃和可能含有部分脂肪醇的烃类原料送至装有塔盘的精馏塔，塔中一些上述塔盘装有例如由磺化苯乙烯-二乙烯基苯树脂构成的催化剂床层，它们可用一组或一块常规蒸馏塔盘（或筛板，浮阀板，泡罩板）互相分开。

^*至少部分脂肪醇在靠近精馏塔顶处单独加入。

^*上述异构烯烃与上述醇在载有催化剂床层的塔盘上反应，且上述催化剂床层浸设在反应混合物中。

^*醚产品在蒸馏塔盘上和在载有催化剂床层的塔盘上与其它化合物分隔，基本上纯的醚由塔底产品物流得到;原料中未反应的烃类与可能含有的醇一作为与上述烃类的共沸混合物，则作为塔顶物流得到。

其特征在于在上述装有塔盘的基本上是立式圆柱形的精馏塔中实现了叔烷基醚的形成和叔烷基醚与相混的烃类和化合物的分离。流体反应混合物则通过安置在催化剂塔盘上的催化剂床层以相对于同一精馏塔的轴线呈横截方向流动。

术语“横截”，也意味着包含“相对于催化剂床层呈径向”。特别是，液相的流动能通过催化剂床层由外向内进行，亦即，由同一床层的外侧壁向内壁;或由内向外，亦即;由同一床层的内侧壁向外壁，或由一侧端向另一侧端，即由靠近从上面塔盘输送液体的溢流管的床层一侧向同一催化床层的相对壁面流动。

本发明的工艺是在压力为200至3000Kpa，最好是在500至2000Kpa范围内，温度为室温至200℃范围内，最好为45℃至50℃条件下完成。

蒸馏塔的回流比应保持在0.5至15范围内，最好为1至10。

催化剂可为粒状，园柱体、球形，最为通常的、可由对生产和使用最为有利的任意形状的颗粒组成。催化剂也可以是小尺寸的，如为直径处于0.5至1毫米范围内的球状颗粒。

本发明的进一步的目的是提供适于任一反应蒸馏工艺中所使用的设备，例如在那些产品和反应物易于分离的，完成包括化学平衡反应的工艺中所用的设备，从工业生产的观点，这些产品和反应物的挥发特性应使它们能够容易地和有利地分离。

特别是，上述设备适用于制备叔烷基醚，例如MTBE、ETBE（乙基叔丁基醚），TAME（叔烷基甲基醚），由丙烯和苯制备枯烯、由MTBE制备异丁烯，用烯烃使异链烷烃烷基化。

反应蒸馏设备包括主要含一个蒸馏塔盘，也可能是常规塔盘的一个或多个区域，其特征为，塔中的催化塔盘由一个或多个单元组成，每一个单元包括一个催化床层、两根溢流管和一个非催化室，催化床层有一个合适的支承，允许液体反应混合物可相对于同一设备的轴线以横向通过同一床层流动，同时能保持装入其中的催化剂，