專利名稱：制備3,5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2,3,5-三甲基苯酚的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工產(chǎn)品制備領(lǐng)域，具體涉及一種制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
2，3，5-三甲基苯酚是制備芳香維A酸(又名阿曲汀)、維生素E等醫(yī)藥的基礎(chǔ)原料，也是制備4-氨基-3，5-二甲基苯酚、4-甲酰胺基-3，5-二甲基苯酚等醫(yī)藥、染料中間體的原料。雖然可以通過多種方法得到2，3，5-三甲基苯酚，如趙世榮在公開號(hào)為CN1919817A的中國專利中公開了一種2，3，5-三甲基苯酚產(chǎn)品及該產(chǎn)品的制造方法，該產(chǎn)品是選用酚渣為原料，經(jīng)餾分切割，多次重結(jié)晶及多次離心分離，再經(jīng)水洗，離心甩干、烘干制造而成；其優(yōu)點(diǎn)是使用酚渣為原料，因而在成本上有一定的優(yōu)勢。但是該技術(shù)工序較長，只用于特定的場合。林劍在公開號(hào)為CN101033174A的中國專利中公開了一種2，3，5-三甲基苯酚的制備方法，屬化工產(chǎn)品制備技術(shù)領(lǐng)域，其所要解決的技術(shù)問題是提供一種產(chǎn)品收率高、純度高和成本低，且生產(chǎn)工藝流程簡單、操作難度小的2，3，5-三甲基苯酚的新的制備方法；其技術(shù)要點(diǎn)是將2，5- 二甲基苯酚和碳酸二甲酯投入反應(yīng)釜，控溫140°C反應(yīng)20小時(shí)，再將該反應(yīng)液進(jìn)入精餾塔收集220°C (40mmHg)餾份，冷卻即得成品2，3，5-三甲基苯酚；與現(xiàn)有技術(shù)相比，其由于采用2，5-二甲基苯酚和碳酸二甲酯為原料制備2，3，5-三甲基苯酚，產(chǎn)品收率高，其工藝收率 以2，5-二甲基苯酚計(jì)可高達(dá)90%以上；產(chǎn)品純度高，產(chǎn)品純度可高達(dá)99. 5%以上，且其生產(chǎn)工藝流程簡單，易于控制，操作難度小，但原料價(jià)格較高，且不易得到。目前國內(nèi)2，3，5-三甲基苯酚主要以3，5- 二甲基苯酚為原料，通過與甲醇?xì)庀啻呋榛に囍频?。該工藝雖然國內(nèi)外有多篇文獻(xiàn)報(bào)道，但存在兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)一是3，5- 二甲基苯酚作為原料，價(jià)格較高；二是3，5- 二甲基苯酚與甲醇的烷基化反應(yīng)是一個(gè)串聯(lián)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，生成的2，3，5-三甲基苯酚與甲醇會(huì)繼續(xù)反應(yīng)生成2，3，5，6-四甲基苯酚，使2，3，5-三甲基苯酚的選擇性下降，收率較低。通常情況下，當(dāng)3，5-二甲基苯酚的轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)，2，3，5-三甲基苯酚的收率僅50%-70%。由于生成的2，3，5，6-四甲基苯酚至今尚未發(fā)現(xiàn)有明確的用途，只能作為廢料處理，造成2，3，5-三甲基苯酚的生產(chǎn)成本增高，也限制了 2，3，5-三甲基苯酚的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用。為了解決該工藝存在的2，3，5-三甲基苯酚選擇性不高的問題，一些學(xué)者曾采用降低反應(yīng)溫度、減少催化劑主要活性成分的含量、控制進(jìn)料中的醇酚比或加入惰性組分等方法進(jìn)行過改進(jìn)，這些方法雖有效果，但并不明顯。如公開號(hào)為CN1325758A的中國專利申請(qǐng)公開了一種制備2，3，5-三甲基苯酚的催化劑，采用九水硝酸鐵、四水氯化銦、九水硝酸鉻和硅溶膠組成，其制備方法是共沉淀、過濾、烘干、浸潰、分離烘干、預(yù)混烘干和壓片成型；當(dāng)反應(yīng)器溫度降至320°C-33(TC時(shí)，3，5-二甲基苯酚轉(zhuǎn)化率為65%-68%，2，3，5-三甲基苯酚的選擇性也只有65%_70%。因此，如何提高2，3，5-三甲基苯酚的選擇性仍是解決2，3，5-三甲基苯酚生產(chǎn)成本過高的一個(gè)關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種以異佛爾酮為原料、采用均相催化制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法。本發(fā)明還提供了一種制備3，5- 二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的裝置。本發(fā)明通過3，5- 二甲基苯酚烷基化制備2，3，5-三甲基苯酚的大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要3，5- 二甲基苯酚的轉(zhuǎn)化率超過25%，無論怎樣改變反應(yīng)條件和催化劑，反應(yīng)產(chǎn)物中總會(huì)有2，3，5，6-四甲基苯酚出現(xiàn)。當(dāng)3，5- 二甲基苯酚的轉(zhuǎn)化率低于25%，優(yōu)選低于23. 5%時(shí)，只要采取一些特殊措施，如增大液時(shí)空速、催化劑改性、進(jìn)料中加入惰性溶劑等，就很容易做到2，3，5-三甲基苯酚的選擇性大于95%甚至98%。根據(jù)苯酚烷基化的這種規(guī)律，本發(fā)明將異佛爾酮芳構(gòu)化反應(yīng)氣在冷卻之前加入一定量的甲醇，然后再通過一個(gè)裝有烷基化反應(yīng)催化劑的固定床反應(yīng)器，使反應(yīng)氣中的小部分3，5-二甲基苯酚和甲醇通過烷基化轉(zhuǎn)化為2，3，5-三甲基苯酚。本發(fā)明采用異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣為原料，反應(yīng)氣中所含的甲烷氣和其它成分可起到惰性溶劑的作用，另外，由于加入的甲醇量較少(如甲醇/異佛爾酮=0. 3^0. 6 :1，摩爾比)，并采用較大的液時(shí)空速，反應(yīng)氣中的3，5-二甲基苯酚的轉(zhuǎn)化率較低，在烷基化反應(yīng)過程中很少生成2，3，5，6-四甲基苯酚，2，3，5-三甲基苯酚的選擇性可達(dá)95°/Γ ΟΟ%。通過這樣的方法將生產(chǎn)3，5-二甲基苯酚的生產(chǎn)過程與制備2，3，5-三甲基苯酚的過程相結(jié)合，在生產(chǎn)3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚，提供了一種新的2，3，5-三甲基苯酚生產(chǎn)方法?！N制備3，5- 二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，以異佛爾酮為原料經(jīng)芳構(gòu)化反應(yīng)制備含有3，5- 二甲基苯酚的異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣，還包括將異佛爾酮均相催化 芳構(gòu)化的反應(yīng)氣經(jīng)除塵處理后在含金屬絲網(wǎng)的過濾器中與甲醇混合，經(jīng)過含金屬絲網(wǎng)的過濾器中的金屬絲網(wǎng)填料，降溫脫除焦油，再在催化劑作用下進(jìn)行烷基化反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)冷凝和精餾，分別得到3，5- 二甲基苯酚和2，3，5-三甲基苯酚。所述的異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣是以異佛爾酮為原料經(jīng)芳構(gòu)化反應(yīng)制備的含有3，5-二甲基苯酚的異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣，可按照中國專利ZL200910153562.9中的制備方法制備該反應(yīng)氣，可以是管式反應(yīng)器反應(yīng)的產(chǎn)物，也可以是固定床反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物，優(yōu)選管式反應(yīng)器反應(yīng)的產(chǎn)物。所述的除塵處理主要用于脫去反應(yīng)氣中所含的碳粉，可采用旋風(fēng)分離器進(jìn)行除
/1、土。本發(fā)明通過向含金屬絲網(wǎng)的過濾器中加入甲醇的方法，使異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣的溫度降至320°c 350°C，由于溫度降低反應(yīng)氣所含的焦油能夠凝結(jié)并被過濾分離。因此，優(yōu)選降溫至320°C 35(rC脫除焦油。所述的甲醇的摩爾數(shù)優(yōu)選小于異佛爾酮的摩爾數(shù)，進(jìn)一步優(yōu)選甲醇與異佛爾酮的摩爾比為O. 3^0. 6:1,進(jìn)一步優(yōu)選為O. 4^0. 6:1。所述的烷基化反應(yīng)的條件優(yōu)選為反應(yīng)溫度為320°C 400°C(優(yōu)選340°C ^370°C )，以異佛爾酮計(jì)的液時(shí)空速為O. 4hr_1"O. 6hr4。液時(shí)空速(liquid hourly space velocity, “LHSV”)是空速的一種表示形式,其意義為單位反應(yīng)體積(對(duì)于采用固體催化劑的反應(yīng)，則為單位體積催化劑)每小時(shí)處理液相反應(yīng)物的體積。如以其他時(shí)間單位計(jì)算則稱液空速。只要反應(yīng)物為液相，不管實(shí)際反應(yīng)條件下是否以液相存在，均可用液(時(shí))空速表示反應(yīng)器的生產(chǎn)強(qiáng)度。若反應(yīng)物之一為液相，而另一不為液相，同樣可以前者的體積來計(jì)算液(時(shí))空速。所述的催化劑可選用本領(lǐng)域采用3，5- 二甲基苯酚烷基化制備2，3，5-三甲基苯酚的催化劑，如以氧化銦或氧化鍺為主要助催化劑的各種鐵系催化劑。本發(fā)明方法與2，3，5-三甲基苯酚的傳統(tǒng)制備方法相比，因只是聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚，不要求過高的轉(zhuǎn)化率，對(duì)催化劑的活性沒有特殊要求。因此，本發(fā)明可以不使用價(jià)格較高的稀有金屬氧化物如氧化銦或氧化鍺作為助催化劑，而采用氧化錫或氧化錳等普通金屬作為助催化劑的鐵系催化劑，優(yōu)選SnO2-Cr2O3-Fe2O3催化劑或者M(jìn)nO2-Cr2O3-Fe2O3催化劑。所述的催化劑中SnO2、Cr2O3和Fe2O3的摩爾比為O. 05:0. 01:1 ;或者，MnO2、Cr2O3和Fe2O3 的摩爾比為 O. 05:0. 01:1。所述的鐵系催化劑可采用市售產(chǎn)品也可采用共沉淀法制備，包括將鐵和其他金屬(如銦、鍺、錫或錳等以及鉻)的硝酸鹽溶液在沉淀劑作用下沉淀，經(jīng)老化、過濾、洗滌和干燥，浸潰堿金屬后干燥、焙燒、壓片成型，制備成鐵系催化劑；操作條件無特殊要求。(共沉淀法制備催化劑可參照張繼光主編的《催化劑制備過程技術(shù)》第二、三、四、五、七章中所討論的方法與步驟進(jìn)行，該書由中國石化出版社2011. 9.1出版發(fā)行。)由于異 佛爾酮芳構(gòu)化反應(yīng)是在520°C飛50°C下進(jìn)行，反應(yīng)氣中除含碳粉外，還含有一定量的焦油。如果將反應(yīng)氣直接進(jìn)行烷基化反應(yīng)，這些焦油會(huì)沉積在催化劑的表面，造成催化劑失活。所以，傳統(tǒng)工藝要用精制的3，5-二甲基苯酚作為原料，這需要將反應(yīng)產(chǎn)物冷凝后再通過蒸發(fā)脫去所含的焦油。不僅工藝過程增長，而且能耗也會(huì)有一定的增加。本發(fā)明采用將甲醇與反應(yīng)氣混合的方法，利用甲醇?xì)饣諢崃慷鴮⒎磻?yīng)氣降溫，從而使反應(yīng)氣中的焦油凝結(jié)，再通過含金屬絲網(wǎng)的過濾器的作用將焦油脫除。因此，異佛爾酮芳構(gòu)化的反應(yīng)氣通過所述的含金屬絲網(wǎng)的過濾器的流速不宜過大，否則會(huì)影響反應(yīng)氣中焦油的凝結(jié)，但過小會(huì)造成過濾器的直徑增大，因此，異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣通過所述的含金屬絲網(wǎng)的過濾器的流速優(yōu)選為O. 5m/s"lm/s。本發(fā)明異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣與甲醇混合后經(jīng)過含金屬絲網(wǎng)的過濾器中的金屬絲網(wǎng)填料，優(yōu)選不銹鋼絲網(wǎng)填料。所述的含金屬絲網(wǎng)的過濾器沿異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣流動(dòng)的方向依次裝填有第一填料層、第二填料層和第三填料層，所述的第二填料層和第三填料層之間留有用于導(dǎo)入甲醇的空間，所述的第二填料層和第三填料層的填料均為不銹鋼絲網(wǎng)填料。所述的第二填料層可選用市售的BX250型不銹鋼絲網(wǎng)填料，第三填料層可選用市售的CY500型不銹鋼絲網(wǎng)填料。所述的第一填料層的填料選用焦炭或不銹鋼絲網(wǎng)填料。進(jìn)一步優(yōu)選直徑應(yīng)為Φ4ι πΓΦ20πιπι的焦炭,或者,可采用市售的ΑΧ150型不銹鋼絲網(wǎng)填料。所述的第一填料層、第二填料層和第三填料層，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，每層高度為O. 5nTl. 5m時(shí)已可滿足要求。所述的第二填料層和第三填料層之間的空間內(nèi)設(shè)有液體分布器，用于導(dǎo)入甲醇并均勻分布甲醇。所述的空間高度可為O.1nTo. 3m，便于設(shè)置液體分布器。所述的烷基化反應(yīng)可在絕熱固定床反應(yīng)器或列管固定床反應(yīng)器中進(jìn)行。所述的烷基化反應(yīng)的產(chǎn)物中2，3，5-三甲基苯酚的收率小于25%，優(yōu)選小于23. 2%，進(jìn)一步優(yōu)選小于19%。即對(duì)應(yīng)的異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣中的3，5-二甲基苯酚的轉(zhuǎn)化率小于25%，優(yōu)選小于23. 2%，進(jìn)一步優(yōu)選小于19%。一種制備3，5- 二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5_三甲基苯酚的裝置，包括依次連接的用于異佛爾酮芳構(gòu)化反應(yīng)的管式反應(yīng)器、換熱器和精餾塔，其特征在于，還包括與管式反應(yīng)器依次連接的旋風(fēng)分離器、含金屬絲網(wǎng)的過濾器和用于進(jìn)行烷基化反應(yīng)的烷基化反應(yīng)器，所述的含金屬絲網(wǎng)的過濾器的中上部內(nèi)設(shè)有與甲醇儲(chǔ)液罐連接的液體分布器，所述的烷基化反應(yīng)器的出口與換熱器連接；所述的烷基化反應(yīng)器為絕熱固定床反應(yīng)器或列管固定床反應(yīng)器。所述的管式反應(yīng)器出口與換熱器之間的連接管、管式反應(yīng)器出口與旋風(fēng)分離器之間的連接管以及烷基化反應(yīng)器與換熱器之間的連接管上均各自設(shè)有閥門，用于控制反應(yīng)物的流向。所述的旋風(fēng)分離器用于對(duì)異佛爾酮芳構(gòu)化的反應(yīng)氣進(jìn)行除塵處理。采用本發(fā)明制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5_三甲基苯酚的裝置可以方便的實(shí)現(xiàn)制備3，5- 二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚，成本低，節(jié)約能源。本發(fā)明制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的裝置在異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化制備3，5- 二甲基苯酚生產(chǎn)流程的芳構(gòu)化反應(yīng)器(如管式反應(yīng)器)與換熱器之間加入用于除塵的旋風(fēng)分離器、用于降溫脫焦的過濾器和用于進(jìn)行烷基化反應(yīng)的烷基化反應(yīng)器三個(gè)設(shè)備，該三個(gè)設(shè)備形成一個(gè)支路，從烷基化反應(yīng)器出來的氣體產(chǎn)物可以方便的再進(jìn)入異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化制備3，5- 二甲基苯酚原生產(chǎn)流程的換熱器，然后經(jīng)冷凝、精餾后得到3，5- 二甲基苯酚和2，3，5-三甲基苯酚。
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本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)①烷基化反應(yīng)過程幾乎無副產(chǎn)物(如2，3，5，6-四甲基苯酚)產(chǎn)生，2，3，5_三甲基苯酚的選擇性可達(dá)95. 7% 100%。②與現(xiàn)有方法用3，5-二甲基苯酚作為原料相比，本發(fā)明的原料只是異佛爾酮芳構(gòu)化的反應(yīng)氣，同時(shí)反應(yīng)過程不需要對(duì)反應(yīng)原料進(jìn)行加熱，可使2，3，5-三甲基苯酚的生產(chǎn)成本大幅度下降。③工藝簡單，只是在原3，5-二甲基苯酚的生產(chǎn)線上增加幾臺(tái)設(shè)備。由于烷基化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較低，熱效應(yīng)也不大，烷基化反應(yīng)器可以采用絕熱固定床反應(yīng)器。不僅節(jié)約了設(shè)備投資，也減少了操作費(fèi)用。④可以使用錫或錳等普通金屬代替銦或鍺等稀有金屬，降低了催化劑的費(fèi)用。


圖1為驗(yàn)證本發(fā)明可行性的中試放大實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，B2為甲醇計(jì)量泵，K為收集罐，L為冷凝器，F(xiàn)為旋風(fēng)分離器，G為含金屬絲網(wǎng)的過濾器，H為絕熱固定床反應(yīng)器，J為甲醇儲(chǔ)液罐。圖2本發(fā)明1000t/a制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，A為原料儲(chǔ)罐，BI為原料計(jì)量泵，B2為甲醇計(jì)量泵，C為管式反應(yīng)器，D為分離器，E為換熱器，F(xiàn)為旋風(fēng)分離器，G為含金屬絲網(wǎng)的過濾器，H為絕熱固定床反應(yīng)器，J為甲醇儲(chǔ)液罐，a、b、d為閥門。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示，為驗(yàn)證本發(fā)明可行性的中試放大實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括依次連接的旋風(fēng)分離器F、含金屬絲網(wǎng)的過濾器G、絕熱固定床反應(yīng)器H、冷凝器L和收集罐K，含金屬絲網(wǎng)的過濾器G上部設(shè)有·與甲醇儲(chǔ)液罐J連接的液體分布器，甲醇儲(chǔ)液罐J與液體分布器之間的管路上設(shè)有甲醇計(jì)量泵B2。其中，含金屬絲網(wǎng)的過濾器G為Φ45ι πιΧ3. 5mm的不銹鋼管,總長1. 7m ;第一填料層的填料為Φ4πιπι焦炭，高度為O. 5m ;第二填料層和第三填料層的填料均為Φ3πιπι不銹鋼絲網(wǎng)Θ環(huán)填料，高度也都為O. 5m;第二填料層與第三填料層之間的空間高0.1m，該空間內(nèi)設(shè)有液體分布器，由此空間加入甲醇。絕熱固定床反應(yīng)器H規(guī)格為Φ38_Χ3. 5_X1200mm，上、下兩段填裝3mm的瓷環(huán)填料,各段高度為400mm,中段裝填4mmX4mm的SnO2-Cr2O3-Fe2O3催化劑，催化劑中SnO2、Cr2O3與Fe2O3的摩爾比為0.05:0.01:1。 實(shí)驗(yàn)開始前先通過電熱裝置將含金屬絲網(wǎng)的過濾器G和絕熱固定床反應(yīng)器H先預(yù)熱到350°C ± 10°C，從異佛爾酮芳構(gòu)化生產(chǎn)3，5- 二甲酚生產(chǎn)裝置中引出的反應(yīng)氣經(jīng)旋風(fēng)分離器F除塵凈化處理后通入含金屬絲網(wǎng)的過濾器G，氣體通過含金屬絲網(wǎng)的過濾器G的流速為O. 7m/s,甲醇在含金屬絲網(wǎng)的過濾器G中與反應(yīng)氣混合，甲醇與異佛爾酮的摩爾比為O. 5:1，經(jīng)過含金屬絲網(wǎng)的過濾器G的反應(yīng)氣，再在催化劑作用下于絕熱固定床反應(yīng)器H內(nèi)進(jìn)行烷基化反應(yīng)，烷基化反應(yīng)的條件為反應(yīng)溫度為360°C ±10°C，反應(yīng)壓力為常壓，以異佛爾酮計(jì)的液時(shí)空速為O. δ〗!!!·—1，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝器L冷卻冷凝后氣相(主要成分為甲烷)從頂部經(jīng)計(jì)量后放空，液相產(chǎn)品進(jìn)入收集罐K。當(dāng)連續(xù)反應(yīng)5h后，將收集罐K內(nèi)的液相反應(yīng)產(chǎn)物取樣分析產(chǎn)品的組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I。實(shí)施例2除了以異佛爾酮計(jì)的液時(shí)空速為O. 42hr-J之外，其余操作同實(shí)施例1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I。實(shí)施例3除了催化劑為 Φ4ι πιΧ4πιπι 的 MnO2-Cr2O3-Fe2O3 催化劑，催化劑中 Mn02、Cr2O3 與Fe2O3的摩爾比為O. 05:0.01:1,以異佛爾酮計(jì)的液時(shí)空速為O. Slhr—1之外，其余操作同實(shí)施例1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I。實(shí)施例4除了催化劑為 Φ4ι πιΧ4πιπι 的 MnO2-Cr2O3-Fe2O3 催化劑，催化劑中 Mn02、Cr2O3 與Fe2O3的摩爾比為O. 05:0.01:1,以異佛爾酮計(jì)的液時(shí)空速為O. AShr—1之外，其余操作同實(shí)施例1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I。實(shí)施例5如圖2所示，為1000t/a (噸/年)制備3，5_ 二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5_三甲基苯酚的生產(chǎn)裝置，該裝置包括依次連接的用于異佛爾酮芳構(gòu)化反應(yīng)的管式反應(yīng)器C、換熱器E、分離器D和精餾塔，還包括與管式反應(yīng)器C依次連接的旋風(fēng)分離器F、含金屬絲網(wǎng)的過濾器G和絕熱固定床反應(yīng)器H，含金屬絲網(wǎng)的過濾器G上部設(shè)有與甲醇儲(chǔ)液罐J連接的液體分布器，絕熱固定床反應(yīng)器H的出口與換熱器E的進(jìn)口連接。依次連接的用于異佛爾酮芳構(gòu)化反應(yīng)的管式反應(yīng)器C、換熱器E、氣液分離器D和精餾塔為現(xiàn)有的均相催化法生產(chǎn)3，5-二甲基苯酚的生產(chǎn)裝置，該生產(chǎn)裝置還可包括用于儲(chǔ)存異佛爾酮的原料儲(chǔ)罐A，以及分別與原料儲(chǔ)罐A和換熱器E連接的原料計(jì)量泵BI，用于控制原料的流量。管式反應(yīng)器C出口與換熱器E進(jìn)口之間的連接管為管道yOl。在管道yOl上設(shè)置閥門b，在管式反應(yīng)器C出口與閥門b之間的管道上連接一帶閥門d的副線管道fOl，副線管道f01連接旋風(fēng)除塵器F。絕熱固定床反應(yīng)器H與換熱器E之間的連接管上設(shè)有閥門a，該連接管與管道yOl連通。甲醇儲(chǔ)液罐J與液體分布器之間設(shè)有甲醇計(jì)量泵B2，用于控制甲醇的流量。本發(fā)明制備3，5_ 二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5_三甲基苯酚的裝置，其中旋風(fēng)除塵器F選用CLK-Φ 150mm的擴(kuò)散式旋風(fēng)除塵器。含金屬絲網(wǎng)的過濾器G為Φ400πιπιΧ3· 5mm的不銹鋼管，總長3. 5m，根據(jù)所裝的填料分為三層，第一填料層的填料為AX150型不銹鋼絲網(wǎng)填料，高度為Im ;第二填料層的填料為BX250型不銹鋼絲網(wǎng)填料，高度為Im ;第三填料層的填料為CY500型不銹鋼絲網(wǎng)填料，高度為Im;第二填料層與第三填料層之間的空間高0.3m?？臻g內(nèi)設(shè)有液體分布器，用于向反應(yīng)氣內(nèi)噴淋甲醇。用于燒基化反應(yīng)的絕熱固定床反應(yīng)器H,殼體尺寸為Φ500mmX4000mm,內(nèi)裝填Φ4_Χ4_ 的 SnO2-Cr2O3-Fe2O3 催化劑 600Kg。催化劑中 Sn02、Cr2O3 與 Fe2O3 的摩爾比為
0.05:0.01:1。烷基化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為350°C ± 10°C，反應(yīng)壓力為常壓，以異佛爾酮計(jì)的液時(shí)空速為0. 5Ihr^1 ο
本發(fā)明制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的裝置，使用時(shí)，關(guān)閉閥門b，打開閥門a和閥門d，將從管式反應(yīng)器C出來的溫度為520°C飛50°C的異佛爾酮芳構(gòu)化反應(yīng)氣先送至旋風(fēng)除塵器F，除去反應(yīng)氣中所含的大部分碳粉和焦油，再從含金屬絲網(wǎng)的過濾器G底部送入含金屬絲網(wǎng)的過濾器G，并通過液體分布器通入甲醇，利用反應(yīng)氣的熱量將甲醇?xì)饣⒒旌?，同時(shí)也使反應(yīng)氣降溫至330°C 350°C，以除凈剩余的碳粉和焦油。再將從含金屬絲網(wǎng)的過濾器G頂部流出的氣體送入絕熱固定床反應(yīng)器H，在絕熱固定床反應(yīng)器H內(nèi)，反應(yīng)氣中159Γ25% (體積百分比)的3，5-二甲基苯酚與甲醇在固體催化劑的作用下反應(yīng)生成2，3，5-三甲基苯酚。離開絕熱固定床反應(yīng)器H的氣體再經(jīng)過管道返回原來的3，5- 二甲基苯酚生產(chǎn)裝置的換熱器E中，經(jīng)換熱后進(jìn)入氣液分離器D分離出反應(yīng)產(chǎn)生的甲烷氣(甲烷氣可回收作為燃料)，液體產(chǎn)物進(jìn)入收料槽，再送入精餾塔精餾，分別得到3，5- 二甲基苯酚和2，3，5-三甲基苯酚。為了檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)連續(xù)反應(yīng)50h后，將收料槽內(nèi)的液相反應(yīng)產(chǎn)物取樣分析產(chǎn)品的組成。由于現(xiàn)有的異佛爾酮均相催化法生產(chǎn)3，5- 二甲基苯酚的生產(chǎn)裝置中的精餾塔多采用間歇精餾，完全適用于3，5-二甲基苯酚和2，3，5-三甲基苯酚的分離。因此，現(xiàn)有的均相催化法生產(chǎn)3，5-二甲基苯酚的生產(chǎn)裝置中精餾塔不需進(jìn)行變動(dòng)，本發(fā)明可直接采用現(xiàn)有的均相催化法生產(chǎn)3，5- 二甲基苯酚生產(chǎn)裝置中的精餾塔，從方便操作的角度考慮，也可增加一臺(tái)2，3，5-三甲基苯酚的產(chǎn)品接收罐。為了減少中間餾分，還可再增加一臺(tái)精餾塔，用于專門精制原精餾塔150°C 160°C (133Pa)的餾分(即富含2，3，5-三甲基苯酚的中間餾分)。
對(duì)比例I操作條件如實(shí)施例5，當(dāng)以異佛爾酮計(jì)的液時(shí)空速為O. 5Ihr^1時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I。對(duì)比例2操作條件如實(shí)施例5，當(dāng)以異佛爾酮計(jì)的液時(shí)空速為O. 42hr^時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I。表1:實(shí)驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種制備3，5- 二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，以異佛爾酮為原料經(jīng)芳構(gòu)化反應(yīng)制備含有3，5- 二甲基苯酚的異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣，其特征在于，還包括將異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣經(jīng)除塵處理后在含金屬絲網(wǎng)的過濾器中與甲醇混合，經(jīng)過含金屬絲網(wǎng)的過濾器中的金屬絲網(wǎng)填料，降溫脫除焦油，再在催化劑作用下進(jìn)行烷基化反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)冷凝和精餾，分別得到3，5- 二甲基苯酚和2，3，5-三甲基苯酚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，其特征在于，降溫至320°C 350°C脫除焦油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，其特征在于，所述的甲醇與異佛爾酮的摩爾比為O. 3^0. 6:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，其特征在于，所述的烷基化反應(yīng)的條件為反應(yīng)溫度為320°C ^400°C,以異佛爾酮計(jì)的液時(shí)空速為O. 4hr七O. 6hr'
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，其特征在于，所述的催化劑為SnO2-Cr2O3-Fe2O3催化劑或者M(jìn)nO2-Cr2O3-Fe2O3催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，其特征在于，所述的催化劑中Sn02、Cr203和Fe2O3的摩爾比為O. 05:0.01:1 ;或者，Μη02、 Cr2O3 和 Fe2O3 的摩爾比為 O. 05:0. 01:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，其特征在于，異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣通過所述的含金屬絲網(wǎng)的過濾器的流速為 O. 5m/s lm/s0
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，其特征在于，所述的含金屬絲網(wǎng)的過濾器沿異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣流動(dòng)的方向依次裝填有第一填料層、第二填料層和第三填料層，所述的第二填料層和第三填料層之間留有用于導(dǎo)入甲醇的空間，所述的第二填料層和第三填料層的填料均為不銹鋼絲網(wǎng)填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的方法，其特征在于，所述的第一填料層的填料為焦炭或不銹鋼絲網(wǎng)填料。
10.一種制備3，5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2，3，5-三甲基苯酚的裝置，包括依次連接的用于異佛爾酮芳構(gòu)化反應(yīng)的管式反應(yīng)器、換熱器和精餾塔，其特征在于，還包括與管式反應(yīng)器依次連接的旋風(fēng)分離器、含金屬絲網(wǎng)的過濾器和用于進(jìn)行烷基化反應(yīng)的烷基化反應(yīng)器， 所述的含金屬絲網(wǎng)的過濾器的中上部內(nèi)設(shè)有與甲醇儲(chǔ)液罐連接的液體分布器，所述的烷基化反應(yīng)器的出口與換熱器連接；所述的烷基化反應(yīng)器為絕熱固定床反應(yīng)器或列管固定床反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備3,5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2,3,5-三甲基苯酚的方法，將異佛爾酮均相催化芳構(gòu)化的反應(yīng)氣經(jīng)除塵處理后在含金屬絲網(wǎng)的過濾器中與甲醇混合，經(jīng)過含金屬絲網(wǎng)的過濾器中的金屬絲網(wǎng)填料，降溫脫除焦油，再在催化劑作用下進(jìn)行烷基化反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)冷凝和精餾，分別得到3,5-二甲基苯酚和2,3,5-三甲基苯酚。該方法直接使用含異佛爾酮芳構(gòu)化的反應(yīng)氣，反應(yīng)過程幾乎無副產(chǎn)物產(chǎn)生，使用現(xiàn)有催化劑，大幅度降低了2,3,5-三甲基苯酚的生產(chǎn)成本。本發(fā)明還公開了制備3,5-二甲基苯酚的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)2,3,5-三甲基苯酚的裝置，投資小、選擇率高、成本低、有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07C39/07GK103030532SQ20121059441
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者張秀成, 封超, 施文軍, 丁立芬 申請(qǐng)人:杭州華生醫(yī)藥化工有限公司