[发明专利]一种异丙苯氧化制备过氧化氢异丙苯的方法及装置

说明书

本发明提供了一种异丙苯氧化制备过氧化氢异丙苯的方法及装置。在一个或多个微反应器串联而成的第一微反应器组中，将异丙苯和引发剂通入第一微反应器组中的第一个微反应器中，经过氧化反应后得到的反应产物流入第一微反应器组中的第二个微反应器进行氧化反应，依次递推进行连续流动式氧化反应，直至反应产物最终流入最后一个微反应器进行氧化反应，最终提纯；在每次氧化反应过程中，所有微反应器均通入氧气，并且第一个微反应器通入的异丙苯与所有微反应器通入的氧气总和的摩尔比为0.1:5。本发明解决了传统工艺反应温度波动大、生产效率低、产率低的问题。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其是涉及一种异丙苯氧化制备过氧化氢异丙苯的方法及装置。

背景技术

异丙苯法是目前世界上生产苯酚和丙酮最主要的方法，其生产能力约占世界苯酚总生产能力的92％。异丙苯法合成生产苯酚具体分为三步反应：

第一步反应是采用气相法或液相法使丙烯和苯发生加成反应生成异丙苯的烷基化反应；第二步反应是将异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯(CHP)的氧化反应；第三步是过氧化氢异丙苯分解为苯酚和丙酮的分解反应。

第二步的氧化反应是苯酚生产中的关键反应，目的是在最大限度减少副产物生成的同时使异丙苯最大程度地转化成过氧化氧异丙苯(CHP)，并尽可能地保证操作安全。过氧化氧异丙苯(CHP)的热稳定性差，受热后能自行分解，所以在氧化条件下还会发生许多副反应。随着过氧化氧异丙苯(CHP)含量的增加或温度的升高，主、副反应会同时增加而使反应收率降低，产生大量副产物，同时氧化反应的副产物将加速过氧化氧异丙苯(CHP)的分解。

目前，由于空气中氧气分子在非催化条件下难以活化，工业上异丙苯的氧化生产工艺存在诱导期长、设备要求高、安全性差、生产条件苛刻等缺陷，属于非环境友好型生产工艺。

传统的异丙苯氧化工艺中一般多采用鼓泡塔或泡罩塔式氧化塔作为氧化反应器,该工艺动力学控制难，且反应速度较慢,反应时间也很长。具体地，空气从底部鼓进,异丙苯也从下部加入,生成物与未反应的异丙苯不断地从液体上层流出。异丙苯氧化反应一般在80～120℃、常压～1.0MPa条件下进行，以生成物过氧化氢异丙苯(CHP)为反应引发剂，异丙苯发生自由基连锁的自催化反应，得到质量分数为10％～40％的过氧化氢异丙苯(CHP)，浓缩后过氧化氢异丙苯(CHP)质量分数为80％～90％，未反应的异丙苯循环利用。

目前,传统反应工艺的反应器存在入口氧浓度偏低的问题,随着反应沿塔高方向进行,空气被大量消耗,装置供氧总量严重不足。从热力学角度来看,该反应为放热反应,为确保氧化反应器安全操作,及时的移出氧化反应热和准确地控制反应器内的浓度很重要,因此,在这一氧化工艺上,须加上冷却设备。此外,该反应须严格控制反应温度,所以,反应器应选择传热性能好的材质,由于反应温度达100℃,反应器还需配套的加热与保温装置,并应在反应器上选择适当的测温点,以准确控制反应器内的温度达到反应所需。

CN103052618A公布了埃克森美孚化学专利公司的一种生产苯酚的方法：是在生产苯酚和环己酮的方法中，包含以环己基苯为进料通过氧化，以生产包含环己基-1-苯基-1-氢过氧化物的氧化反应产物。所述氧化反应产物的至少一部分然后被裂解，以生产包含苯酚、环己酮和至少一种污染物的裂解反应产物。所述裂解反应产物的至少一部分与酸性材料接触以转化所述至少一种污染物的至少一部分成转化器的污染物，并由此生产改性的反应产物。该工艺非常复杂。

CN101100415A公开一种苯直接羟基化制苯酚的绿色合成方法：是一种苯直接羟基化制苯酚的绿色合成方法，即施加直流高电压10-30kV于等离子体反应器而产生电晕放电，维持等离子体反应器温度为50-80℃，通入含苯和氧化剂的原料气于反应器中，所述的氧化剂与苯的摩尔比为16:1，停留5～10分钟后苯被高选择性的氧化成苯酚。该发明方法适用于制备苯酚。