[发明专利]一种低碳烯烃直接水合生成低碳醇的改进方法

说明书

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种低碳烯烃直接水合生成低碳醇 的方法，尤其涉及一种低碳烯烃水合生产含有3至5个碳原子的低碳醇的改进 方法。

背景技术

在阳离子交换树脂催化剂作用下，低碳烯烃通过酸催化的作用可生成相应 的低碳醇。由于低碳烯烃与水几乎不互溶，因此反应是在三相(固体催化剂相、 液相水气相、低碳烯烃相)条件下进行。反应使用的催化剂为改性的耐温强酸 性离子交换树脂，该催化剂的特点是反应活性高、催化剂的时空产率高、腐蚀 小、污染轻。由于含有3到5个碳原子的低碳烯烃进行水合时的反应过程和机 理不同，在工业生产中各种水合反应过程采用的反应过程是不同的。例如丁烯 直接水合采用的是鼓泡式三相固定床反应器、而丙烯直接水合则采用的是三相 滴流床。但是其反应过程和工业生产中存在的问题，基本是类似的。

在固体酸催化正丁烯直接水合过程中，丁烯和水经过预热后进入催化反应 器，在压力2.0～25.0Mpa，温度100～200℃下发生水合反应生成仲丁醇。典 型过程的催化剂为阳离子交换树脂和杂多酸催化剂。这些方法在异丙醇(IPA)、 仲丁醇(SBA)和叔丁醇(TBA)的生产中同样得到应用，这些方法存在一个 共同的问题，就是烯烃单程转化率低，一般只有6～7％，尤其是正丁烯水合的 单程转化率过低显得尤为突出，大量未反应的丁烯在反应系统中循环，使反应 装置的能耗高、反应器时空得率低，而且反应副产物多。

由于烯烃水合是一个液液或汽液非均相的反应，因此加入能够改善反应传 质状况的有机助剂，有利于反应转化率的提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术低碳烯烃直接水合生成低碳醇的过程中烯 烃单程转化率低的问题，提供一种烯烃单程转化率较高的低碳烯烃直接水合生 成低碳醇的方法。

本发明是在现有低碳烯烃直接水合生成低碳醇的工艺基础上，在反应水 中加入有机助剂，以改善烯烃、水液液非均相的传质状况，使低碳烯烃的水合 反应在不需要额外增加设备的前提下，能够加速进行，获得较高的单程转化率， 提高装置的经济效益。

本发明低碳烯烃直接水合生成低碳醇的方法，是在固定床反应器中，在固 体酸催化剂的作用下，于反应温度80～200℃、反应压力2.0～20.0MPa下，工 艺水与低碳烯烃的摩尔比在1:0.1～1:30的范围内；向反应水中加入烯烃质量 0.5～5％的聚乙二醇(PEG)，使其随反应水进入催化剂固定床反应器进行水合 反应。反应产物被导出反应器后进行分离，得到低碳醇；反应水经处理后进入 反应器循环使用。定期补充加入PEG，使其维持到要求的浓度。

固定床反应器可以采用单段床层，也可以采用串连的多段床层。烯烃原料 采用一次进料，工艺水采用分段进料方式。采用的固体酸催化剂为现有技术中 常用的阳离子树脂催化剂、分子筛催化剂或磷酸硅藻土催化剂等。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、低碳烯烃的单程转化率高：工艺水中加入了反应助剂聚乙二醇，不仅 增加了水合反应的水相中低碳烯烃的溶解度，而且增加了低碳烯烃中水的溶解 度，使反应由原来的只在水相中进行改变为在油水两相同时进行，从而显著提 高了水合反应速率，使水合的转化率能够保持在一个比较高的水平。经测定， 在相同的工艺条件下，聚乙二醇的加入，使烯烃转化率提高1.5～3.5％。

2、在不增加设备和成本的前提下，有效扩大了装置的生产能力，提高了 经济效益。

3、加入的聚乙二醇绝大部分分布在水相中，随反应水的循环可直接循环 使用，无需分离回收。

具体实施方式

下面以正丁烯水合反应生成仲丁醇为例，并以现有技术向对照，通过具 体实施例对本发明做进一步的说明。其他低碳烯烃水合生成低碳醇的方法与其 相同。

实施例1

对比例1：试验是在一个单段固定床反应实验装置上进行。在反应装置的 Ф_内20×400反应管中装载25ml催化剂(催化剂由河北凯瑞化工有限公司生产， 商品牌号为D008)。进料正丁烯浓度为96.9m％，反应水为去离子水(电导率 为<5μs/cm)。反应条件为：反应温度150℃，压力6.5MPa，正丁烯液体进料 空速为2h^-1，反应水与正丁烯的摩尔比为1:2，连续运转1000小时。反应后的 产物通过减压分离排放未反应的丁烯气体，收集反应液相产物，分析丁烯的转 化率。