[发明专利]一种由混合碳四或抽余碳四中异丁烯制叔丁醇的方法

说明书

本发明是关于使混合碳四(C4)或抽余碳四(SBB)中异丁烯(iC4⁼)直接水合制备叔丁醇(TBA)的工艺。具体地讲，用Keggin型结构的浓杂多酸(HPA)水溶液为催化剂，使C4、SBB中的iC4⁼发生连续逆流多级反应，高转化率、高选择性地水合生成目标产物TBA。

C4、SBB是炼油、蒸汽裂解或催化裂解中所产生的一种副产物，经常被当作燃料消耗掉。TBA则是一种重要的工业原料，可用来制备甲基丙烯腈或甲基丙烯醛；而这两种物质是制备甲基丙烯酸甲酯的中间体。

由C4、SBB选择性地水合iC4⁼制TBA时，主要要解决两个问题：一是要选择合适的催化剂，二是要提高iC4⁼的转化率。

过去，采用的催化剂有无机酸、强酸性离子交换树脂、固体酸等。使用无机酸作催化剂时，存在着iC4⁼的聚合、正丁烯(nC4⁼)的水合以及设备的腐蚀等问题。使用强酸性树脂或固体酸作催化剂时，虽可避免上述缺点，但其水合活性低，要求的反应温度高(120～200℃)，存在着催化剂寿命短、iC4⁼的转化率低以及TBA在高温下的分解等问题。后来，人们开发了HPA系列的催化剂，如在日本特公昭49-36203、特公昭50-35052及特公昭50-35053中使用HPA离子作催化剂。但在这些专利中为避免设备的腐蚀和副反应，使用的HPA浓度较低，pH值较高，以致在高温、高压(200℃、250Kg/cm²)下，水合活性仍很低，而且由于高温使得TBA和仲丁醇(SBA)的比例为1∶1，达不到使iC4⁼选择性水合生成TBA的目的。

在日本特公昭58-39134中，采用了浓HPA作催化剂，并使反应的温度维持在100℃以下，克服了上述催化剂的缺点。但由于其采用简单的单级反应过程，在所用的各HPA催化剂下，iC4⁼的转化率只达到43～89％，均低于90％；而且，在该专利中HPA催化剂水溶液的体积(V_HPA)大大超过了C4物流液态时体积(V_C4)，V_HPA/V_C4＞2.5∶1，物料循环量大，能耗高，是工业生产的不利因素。由于其iC4⁼转化率低，那么只能继续循环反应后的C4物流，增加循环的量，或者放弃未转化的iC4⁼，这两种情况都是生产上所不愿接受的。

本发明的目的就是提供一种能使C4、SBB中的iC4⁼高转化率、高选择性地水合生成TBA的工艺方法。

根据本发明，C4、SBB的物流(以下简称C4物流)在反应器中与浓HPA水溶液(以下简称HPA物流)逆向流动接触。整个反应器可设计分为若干个交替的反应段和分离段(见附图)。在每个反应段，C4物流与HPA物流在搅拌下充分混合接触，发生反应，相当于完成在一个单釜搅拌反应器内所完成的反应。反应后的混合物在重力差的推动下，向上流动，到达分离段。在分离段中，反应生成的产物TBA与未反应的C4物流被分离。产物TBA与HPA水溶液一起向下流向反应器底部；而未反应的C4物流继续向上流动，到达下一个反应段。其中未反应的iC4⁼在HPA的催化下再次发生水合反应，相当于再次完成在一个单釜搅拌反应器内所完成的反应。这样，在一个反应器内可以实现多次反应与分离的过程，相当于多个串联的单釜搅拌反应器。因而，我们将这种反应器称为连续逆流多级反应器。