[发明专利]一种由含异丁烯的碳四烃反应萃取制叔丁醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由含异丁烯的碳四烃反应萃取制叔丁醇的方法，特别是一种在阳离子交换树脂催化剂存在下，与水进行反应萃取，连续生产叔丁醇的方法。 

背景技术

碳四烃馏分是乙烯装置和催化裂化装置的副产物，除裂解碳四烃中的丁二烯被抽提出来作为化工单体外，其余的碳四烃组分化工利用率不高，常被作为燃料烧掉。叔丁醇(TBA)是一种重要的化工原料，可用于油漆、溶剂，制取叔丁基苯酚。TBA两步氧化和酯化，可制甲基丙烯酸甲酯(MMA)，后者是重要的有机玻璃单体，广泛用于汽车、照明、建材、印染和绝缘材料领域。TBA脱水可得高纯度异丁烯，它是制丁基橡胶和聚异丁烯的单体。 

由含异丁烯的碳四烃与水反应生成TBA的方法，依催化剂的不同，有硫酸法，杂多酸法和离子交换树脂法等。硫酸法如JP23524/72中使用40～50％(质量)的H₂SO₄，它存在严重的设备腐蚀问题和废酸回收污染问题；杂多酸如CN1067972C/2001所述的方法，它也存在设备的腐蚀问题和反应后物料的分离问题，以上两种方法都采用了液相催化剂，尽管都有异丁烯转化率高(可达90％以上)的特点，但选择性都较低，只能达到95～99.5％，要制取聚合单体级用的异丁烯，还需经过精制才行。 

用离子交换树脂为催化剂制TBA，一般用苯磺酸基团的阳离子交换树脂，例如U.S.P.4180668公开了一种连续生产TBA的方法，采用的是小颗粒状的阳离子交换树脂，粒径0.3～1.2mm，该技术的碳四烃与水充分混合后，自上而下通过装有树脂催化剂层的固定床反应器，该法的优点是异丁烯生成TBA的选择性很高，接近100％。但由于碳四烃与水不互溶，体系为液-液-固三相系统，而水合反应又是可逆反应，受化学平衡的限制，使该技术的异丁烯转化率只有40～50％。CN00129128.9公开了一种异丁烯水合制叔丁醇的方法，使用的是大颗粒或成型树脂催化剂但采用的是普通固定反应器，尾气中仍夹带有少量叔丁醇，并且反应温度较高。US4012456和PCT International Application 80 01909介绍了一种将树脂催化剂浇铸成规整填料状，而后整装于塔的中段，而塔的上、下段，各用塔板构成的反应精馏塔，用由含异丁烯的碳四烃和水经反应精馏制取TBA的技术，该技术从塔顶加入水，而从装催化剂段的下部加入碳四烃，经催化反应和精馏分离，碳四烃中的异丁烯水合成TBA，由于沸点高，TBA与水一起向下流动，经过塔下部的提馏段，最后从塔釜采出。低沸点的未反应碳四烃上升至精馏段，在此脱除其中所溶的TBA，最后从塔顶采出。反应精馏法保留了树脂催化法选择性高的特点，由于生成的TBA及时被水携带而下，突破了化学平衡的限制，使异丁烯的转化率得到大幅度的提高，达到90～99％。但是异丁烯的水合反应为液相反应，反应精馏中所产生的大量气相使设备的利用率降低，精馏过程又是一个不断汽化和不断冷凝的过程，塔釜需热源加热，塔顶需冷剂撤热，是一种高能耗操作过程。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种既能提高异丁烯水合成TBA的转化率和选择性，又能提高生产效率，降低生产能耗的新工艺。 

本发明提供了一种由含异丁烯的碳四烃反应萃取制叔丁醇的方法，碳四烃在阳离子交换树脂催化剂存在下，与水进行水合反应制得叔丁醇，其特征在于含异丁烯的碳四烃经泵5加压，并换热到75～95℃后，从反应萃取塔1的下部，即催化剂床层2的下面打入，而反应萃取塔1上部则加入去离子水，水在向下流动中，在树脂催化剂的作用下与异丁烯起水合反应生成叔丁醇，向下流动的水同时将叔丁醇萃取下来并继续进行水合，最终从反应萃取塔1的底部出来；而向上流动的碳四烃，因异丁烯逐级被水合，浓度越来越低，最终从反应萃取塔1顶部出来并由补充去离子水冷却后送出界区；反应萃取塔1的中间部分为催化剂床层，塔上、下两端，各有液-液分离段，上液-液 分离段与催化剂层间还有一萃取段3，内装填有瓷拉西环填料；反应萃取塔1在温度75～95℃、压力1.7～2.5MPa、水/C₄体积比为1～10的条件下操作；从反应萃取塔1底部出来的叔丁醇和水的混合物进入蒸醇塔4，经蒸醇塔4的蒸馏操作，从塔顶蒸出叔丁醇共沸物，而塔底则排出含叔丁醇＜0.1wt％的残液水。