雜多酸用于異丁烯催化水合制取丁醇的研究.pdf

1、煉油廠或橡膠廠的混合碳四及抽余碳四中含有大量的正丁烯和異丁烯，隨著異丁烯及叔丁醇應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，由混合碳四中的異丁烯水合制叔丁醇有著十分廣闊的前景。由于目前用于該水合反應(yīng)的催化劑存在反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低、壽命短、正丁烯參與反應(yīng)以及異丁烯易聚合等問題，近年來開發(fā)了雜多酸類催化劑。
　　 本文首次全面對(duì)雜多酸用于異丁烯催化水合制取叔丁醇的催化反應(yīng)機(jī)理、工藝過程及工程放大過程所涉及的預(yù)工業(yè)化內(nèi)容進(jìn)行了全面的研究報(bào)告。
　　 具有K

2、eggin結(jié)構(gòu)的雜多酸具有催化水合的活性來源于它所具有的一級(jí)陰離子結(jié)構(gòu)，雜多酸用于異丁烯的水合反應(yīng)具有轉(zhuǎn)化率高、選擇性好，以及反應(yīng)條件緩和等優(yōu)點(diǎn)。
　　 在實(shí)驗(yàn)室條件下制得了具有催化活性的雜多酸催化劑，工業(yè)放大及擴(kuò)試試驗(yàn)認(rèn)為該制備方法具有簡(jiǎn)單易得的特性，重復(fù)性好，可大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
　　 在實(shí)驗(yàn)室單釜條件下，使用自制的雜多酸水溶液對(duì)混合碳四中的異丁烯催化水合制叔丁醇反應(yīng)中的各影響因素進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)以雜多酸為催化劑，由

3、混合碳四中的異丁烯水合制叔丁醇為可逆反應(yīng)，在單釜試驗(yàn)條件下，詳細(xì)考察了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、攪拌轉(zhuǎn)速以及物料中水油比對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響，并確定了異丁烯催化水合制取叔丁醇的最佳反應(yīng)條件。
　　 在對(duì)異丁烯水合操作條件詳細(xì)考察的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制作了多級(jí)逆流反應(yīng)器，經(jīng)過改良后的反應(yīng)器，在優(yōu)化的反應(yīng)條件下，首次在多級(jí)逆流連續(xù)反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)了異丁烯轉(zhuǎn)化率≥99.5％的指標(biāo)，達(dá)到了工廠設(shè)定目標(biāo)。
　　 考慮水合反應(yīng)存在反應(yīng)控制或傳遞控制兩種

4、可能，利用參數(shù)回歸法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分別得到了異丁烯水合的反應(yīng)模型一和模型二，由模型計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為該水合反應(yīng)為傳質(zhì)控制的反應(yīng)，由此確定了異丁烯催化水合反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)公式為：
　　 由于雜多酸催化水合異丁烯生產(chǎn)叔丁醇的反應(yīng)產(chǎn)物成分復(fù)雜，除含有叔丁醇外，還含有仲丁醇、異丁烷、正丁烯、異丁烯及二聚物、三聚物等眾多C4及其他衍生成分，并含有需分離回收的雜多酸催化劑，難以采用數(shù)學(xué)模型法解決叔丁醇的分離精制的優(yōu)化計(jì)算。采用

5、結(jié)合小試試驗(yàn)探索數(shù)據(jù)加優(yōu)化條件的研究方案發(fā)現(xiàn)：①操作壓力的變化不影響叔丁醇-水恒沸物的組成。②精餾操作壓力必須保證在較低壓力(或較高真空)條件下進(jìn)行，適宜的操作溫度≤60℃。用常溫工業(yè)冷卻水冷凝塔頂產(chǎn)物有困難。③為達(dá)到塔頂?shù)姆蛛x要求(塔頂產(chǎn)物叔丁醇含量≥85％，塔釜產(chǎn)物叔丁醇含量≤0.5％)，需要理論板數(shù)11，最小回流比為5，適宜回流比為10，實(shí)際塔板數(shù)需要32塊。④水洗平衡數(shù)據(jù)表明：水洗剩余C4體系，叔丁醇在水、油二相中的分配系數(shù)平均

6、值為2。⑤為達(dá)到規(guī)定的水沈效果，保證剩余C4中叔丁醇低于200ppm，萃取相比R=0.5時(shí)，所需理論級(jí)數(shù)為9。因此，單純通過水洗回收反應(yīng)剩余C4中叔丁醇的工藝，設(shè)備投資及回收成本較大。⑥采用液相剩余C4汽化-水洗-膨脹后剩余C4氣再壓縮液化工藝，汽化所需的熱量很小，壓縮液化消耗的功率也較小，工藝較為適宜。
　　 材質(zhì)的腐蝕性試驗(yàn)表明：碳鋼在50％P-M0雜多酸水溶液中發(fā)生很嚴(yán)重的全面溶解腐蝕。不銹鋼在PMo12雜多酸水溶液中耐全