一種環(huán)戊基甲醚的連續(xù)化生產(chǎn)系統(tǒng)及合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)戊基甲醚的連續(xù)化生產(chǎn)系統(tǒng)及合 成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)戊基甲醚是一種新型環(huán)保高性能疏水性醚類溶劑，簡稱CPME，由日本公司研發(fā)， 2006年10月上市，是一種新型環(huán)保高性能疏水性醚類溶劑，可替代四氫呋喃、甲基四氫呋 喃、甲基叔丁基醚和二惡烷等醚類溶劑。作為反應(yīng)溶劑，可用于格式反應(yīng)，偶聯(lián)反應(yīng)，偶聯(lián)胺 化反應(yīng)，金屬還原反應(yīng)，路易斯酸反應(yīng)和弗里德-克拉夫茨反應(yīng)等反應(yīng)。同時也用于萃取，結(jié) 晶，表面處理和聚合過程。
[0003] 合成環(huán)戊基甲醚的方法比較多，主要包括（1):環(huán)戊烯（簡稱CPE)與甲醇加成 (EP1405840); (2):鹵代環(huán)戊燒與甲醇鈉取代（Journal oftheAmerican Chemical Society; vol.69; (1947);p. 2451，2453);此處的鹵代環(huán)戊烷主要指碘代環(huán)戊烷或溴代環(huán)戊 烷，該反應(yīng)的環(huán)戊基甲醚的收率不高，容易產(chǎn)生消除產(chǎn)物（3):環(huán)戊酮與甲醇親核加成 (Tetrahedron; vol. 46; nb.l0;(1990 );ρ·3 547-3 558);(4):環(huán)戊醇與甲基化試劑（Acta Chemica Scandinavica; vol .52;nb. 10; (1998) ;ρ· 1223-1233)，如環(huán)戊醇與硫酸二甲酯反 應(yīng)，該合成方法成本比較高，采用了劇毒的物料，生產(chǎn)風(fēng)險比較高；（5):環(huán)戊醇鈉與鹵代甲 烷取代（Journal ofthe Chemical Society;(1948);p.l809，1811，1813;;(1946); P.5066)。工業(yè)上較多采用環(huán)戊烯與甲醇加成的合成方法。
[0004] 如公開號為CN104447226A的中國專利文獻(xiàn)公開了 一種環(huán)戊基甲醚的生產(chǎn)方法，該 方法依次包括以下步驟：1)醚化:環(huán)戊烯與甲醇混合并加熱汽化后通過強(qiáng)酸性陽離子交換 樹脂固定床進(jìn)行醚化反應(yīng)生成環(huán)戊基甲醚，物料的體積液時空速控制為〇. 5~4. Ohf1，系統(tǒng) 壓力控制為0.01~O.lOMPa，進(jìn)料溫度為75~90°C，環(huán)戊烯與甲醇的摩爾比為1:0.5~0.8; 2)再生:在醚化反應(yīng)中，當(dāng)環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化率降至10.0%以下時，停止進(jìn)料，對催化劑進(jìn)行再生， 再生條件為:再生溶劑采用醚化反應(yīng)原料，物料的體積液時空速控制為0.1~1. Ohf1，系統(tǒng) 壓力控制為0.3~l.OMPa，進(jìn)料溫度為20~90°C，再生時間為10~30小時。該生產(chǎn)方法的環(huán) 戊烯的轉(zhuǎn)化率低，且未采用連續(xù)化的生產(chǎn)方式，不適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005][0006] 上述生產(chǎn)方法的連續(xù)性不高，未充分考慮物料的回收套用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決現(xiàn)有環(huán)戊基甲醚生產(chǎn)裝置連續(xù)化程度不高的技術(shù)問題，目的在于，提 高物料的轉(zhuǎn)化率，提高生產(chǎn)效率。
[0008] 一種環(huán)戊基甲醚連續(xù)化生產(chǎn)系統(tǒng)，包括物料汽化系統(tǒng)、固定床反應(yīng)器、產(chǎn)品分離系 統(tǒng)；
[0009] 所述的物料汽化系統(tǒng)包括帶有CPE入口的CPE汽化器、用于接收汽化后CPE的吸附 柱、帶有甲醇入口的甲醇汽化器、以及原料汽化器；
[0010] 所述的產(chǎn)品分離系統(tǒng)包括脫輕塔、CPME精餾裝置、分相槽；
[0011 ] CPE汽化器出口與吸附柱入口連接，吸附柱出口與原料汽化器的CPE入口連接；甲 醇汽化器出口與原料汽化器甲醇入口連接；原料汽化器出口與固定床反應(yīng)器入口連接、固 定床反應(yīng)器出口與脫輕塔物料入口連接；
[0012]脫輕塔塔底的釜液出口與CPME精餾裝置入口連接，CPME精餾裝置出口與CPME儲罐 連接；
[0013]脫輕塔塔頂出口與分相槽入口連接。
[0014] 所述的固定床反應(yīng)器內(nèi)填充有酸性離子交換樹脂。
[0015] 作為優(yōu)選，所述的酸性離子交換樹脂為amberlystl5、amberlyst35、amberlyst36 的一種或多種。
[0016] 所述的吸附柱內(nèi)填充有環(huán)戊二烯樹脂。
[0017]環(huán)戊烯烴汽化后流經(jīng)吸附柱，經(jīng)柱內(nèi)的環(huán)戊二烯樹脂吸附，降低自聚物的含量，從 而防止酸性離子交換樹脂催化劑中毒，提高環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率。
[0018] 通過實驗獲知，在2-5MPa、90-l 10°C下能獲得較好的自聚物吸附效果，對CPME純度 及甲醇的轉(zhuǎn)化率的提升有利。
[0019] 催化加成完成后，反應(yīng)液進(jìn)入脫輕塔，脫輕塔底部的釜液由底部出口流入CPME精 餾裝置，進(jìn)行精餾處理，制得環(huán)戊基甲醚。
[0020] 作為優(yōu)選，CPME精餾裝置出口與CPME儲罐連接管路之間還設(shè)置有CPME吸附柱。 CPME精餾裝置出口與CPME吸附柱入口連接，CPME吸附柱出口與CPME儲罐入口連接。
[0021 ] CPME吸附柱內(nèi)填充有吸水作用的填料，作為優(yōu)選，所述的CPME吸附柱內(nèi)填充有分 子篩。
[0022]作為優(yōu)選，CPME吸附柱出口與CPME儲罐連接管路上還設(shè)置有支路，該支路與吸附 柱的活化入口連接，活化出口通過管路并入CPME精餾裝置入口。
[0023] 吸附柱使用一段時間后，柱內(nèi)會殘留較多環(huán)戊烯低聚物及其他雜質(zhì)，需要再生處 理，通過將制備的CPME-部分導(dǎo)入吸附柱內(nèi)，通過CPME洗脫吸附柱，進(jìn)行活化處理，洗柱液 再導(dǎo)至CPME精餾裝置進(jìn)行精餾回收CPME。吸附柱的活化頻率可以根據(jù)實際情況來定，一般 是一年一次。通過該支路的設(shè)置提高了吸附柱的吸附效果，有助于CPME的高效連續(xù)化生產(chǎn)。
[0024] 作為優(yōu)選，所述的CPME精餾裝置為多級CPME精餾塔串聯(lián)而成。
[0025]脫輕塔底部的釜液經(jīng)過串聯(lián)的多級CPME精餾塔精餾處理，能有效提高環(huán)戊基甲醚 的GC含量。
[0026] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的CPME精餾裝置由第一 CPME精餾塔、第二CPME精餾塔和第三 CPME精餾塔串聯(lián)而成。
[0027] 第一CPME精餾塔的入口為所述的CPME精餾裝置的入口，第一CPME精餾塔的出口與 第二CPME精餾塔的入口連接，第二CPME精餾塔的出口與第三CPME精餾塔的入口連接，第三 CPME精餾塔的出口為所述的CPME精餾裝置的出口，第三CPME精餾塔的出口與CPME吸附柱入 口連接。
[0028] CPME精餾塔底部的高沸釜液主要為低聚副產(chǎn)物、少量CPME等物質(zhì)。各CPME精餾塔 底部的高沸釜液出口合并或分別加入綜合回收系統(tǒng)。高沸釜液進(jìn)入綜合回收系統(tǒng)精餾回收 CPME和二聚副產(chǎn)物等。
[0029]脫輕塔頂部出口處設(shè)有兩級串聯(lián)冷凝器，冷凝后得到低沸點餾分(輕組分)主要含 有環(huán)戊烯、甲醇、水、少量的CPME及副產(chǎn)物甲醚，該低沸點餾分進(jìn)入分相槽中分層;水相主要 含有水、甲醇和CPE;進(jìn)入水相槽。油相主要含有CPE、甲醇、CPME及微量水組成;進(jìn)入油相槽。 [00 30]產(chǎn)品分尚系統(tǒng)還設(shè)有與油相槽相連的CPE分尚塔，CPE分尚塔頂部出口與CPE接收 槽入口連接，CPE接收槽的油相通過管路與CPE汽化器出口。
[0031]油相槽的油相轉(zhuǎn)移至CPE分離塔進(jìn)行二次蒸餾。CPE分離塔的頂部出口與CPE接收 槽入口連接，頂部的餾分在CPE接收槽分層并分別進(jìn)入各自儲槽(第二水相槽及第二油相 槽），其中第二油相槽的物料主要為CPE，該油相槽的槽底出口與CPE汽化器出口連接，從而 實現(xiàn)將未反應(yīng)的CPE連續(xù)化回用，提高物料的轉(zhuǎn)化效率。經(jīng)過分相槽及CPE接收槽的二級分 離提純能有效降低回收CPE中的雜質(zhì)，保證產(chǎn)物的連續(xù)化生產(chǎn)效率及純度。
[0032]水相槽及第二水相槽內(nèi)的水相主要含有水、甲醇及少量CPME等物質(zhì)，該水相一并 接入綜合回收系統(tǒng)進(jìn)行甲醇回收。
[0033] 所述的綜合回收系統(tǒng)包括綜合蒸餾塔，綜合蒸餾塔接受來自CPE接收槽、水相槽的 水相，和CPME精餾裝置及CPE分離塔底部的高沸釜液，經(jīng)過綜合蒸餾塔精餾回收甲醇、CPME、 聚合環(huán)戊烯等物質(zhì)，回收的甲醇經(jīng)過干燥處理后通過管道轉(zhuǎn)移至甲醇汽化器中，回收套用。
[0034] 本發(fā)明中，除綜合回收系統(tǒng)為間歇蒸餾外，其余裝置均為連續(xù)環(huán)生產(chǎn)。
[0035] 本發(fā)明還包括采用上述生產(chǎn)系統(tǒng)連續(xù)化生產(chǎn)環(huán)戊基甲醚的方法，包括將環(huán)戊烯汽 化，再經(jīng)吸附柱過濾，然后在原料汽化器內(nèi)與甲醇混合、汽化，進(jìn)入固定床反應(yīng)器進(jìn)行催化 加成反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)脫輕塔蒸餾，輕組分回收套用CPE及甲醇、脫輕塔釜液經(jīng)CPME精餾裝置 精餾得到環(huán)戊基甲醚;所述催化加成反應(yīng)的溫度為l〇〇_l〇5°C，液體時空速0.35-0.55hf 1， 氣體時空速1 l〇-125hr-1;壓強(qiáng)為0 · 1~0 · 12Mpa。
[0036] 由環(huán)戊烯原料罐或第二油相槽引入的環(huán)戊烯烴過CPE汽化器加熱汽化，所述CPE汽 化器采用低壓蒸汽加熱(0.1-0.4MPa，130-150°C)，汽化的環(huán)戊烯流經(jīng)吸附柱除雜、除水后 進(jìn)入物料汽化器內(nèi)與來自甲醇儲罐或綜合回收系統(tǒng)的回用甲醇混合，然后采用低壓蒸汽將 物料汽化器加熱，使各物料混合、汽化，所述的物料汽化器的蒸汽壓力為0.1-0.4MPa，130-150°C，汽化后的混合物料進(jìn)入固定床反應(yīng)器進(jìn)行催化加成反應(yīng)，在所述反應(yīng)條件下連續(xù)反 應(yīng)。