间歇法合成2,4二叔丁基苯酚的反应工艺研究及优化

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间歇法合成2,4-二叔丁基苯酚反应过程研究苯酚与异丁烯烷基化反应范文阁马其林（西北民族大学化学系，兰州） 摘要：以异丁烯为烷基化剂，在间歇式反应器中研究了苯酚烷基化合成2,4-二叔丁基苯酚的反应过程。结果表明，在强酸性阳离子交换树脂的催化下，反应能够在温和的条件下顺利进行。温度366K，压力0.（常压），催化剂f苯酚（质量比）=7.0%:1，基于苯酚的烯烃通过率为0.84kgf（kg〃h），反应器高度-径比为2.1:1，此时2，4-二叔丁基苯酚的单程收率可达70%（以苯酚计）。烷基化产物分离后，利用副产物间的歧化反应，主产物总收率可达95%。关键词：苯酚异丁烯2,4二叔丁基苯酚烷基化工艺条件2,4二叔丁基苯酚（）用于生产抗氧剂（90~150℃），5℃·min（150~250℃）；检测探测器：氢焰探测器，进样口温度：150℃；载气：N2，载气速度：；样品处理方法：甲苯溶解，标准样品：试验所需的各种标准样品由相应的分析纯试剂或工业品经多次重结晶制备，w≥99.95%。是168、626剂的重要原料。其合成方法多采用苯酚与异丁烯或混合C41,2的烷基化反应。由于热力学平衡和化学动力学因素的限制，收率只能达到80%左右3,4。

本工作以强酸性阳离子交换树脂为催化剂，研究了间歇式反应器中苯酚与异丁烯的烷基化反应。利用烷基化产物之间的歧化反应，经过多个反应-分离-歧化过程，收率（以苯酚计）可达95%以上。 1 实验部分 1.1 实验原料苯酚，工业一级品，w≥99.0%，北京燕山石化公司；异丁烯，工业一级品，w≥99.0%，齐鲁石化； 0号树脂（强酸性阳离子交换树脂、钠盐） 1.3实验装置及流程。实验流程图见图1。图1、釜间歇法流程图。1-异丁烯筒；2、6转子流程3-反应釜；5-恒温水箱；7-湿流量计1mm），由核工业部北京化工研究院提供； 1号树脂（弱酸性阳离子交换树脂，钠型，lmm），南开大学提供；活性白土（100目），苏州矿土材料有限公司提供；树脂催化剂使用前必须转化为氢形式，并在90-100℃下干燥2小时后使用。活性白土使用前必须在80℃下干燥2小时。 1.2反应产物分析分析仪器：气相色谱仪，色谱柱：石英毛细管色谱柱，25m，中国科学院兰州化学物理研究所。色谱分析条件：柱温：90~250℃；柱温控制方式：程序升温，升温速率：10℃°min。合成反应在10L夹套不锈钢反应釜中进行，机械搅拌，异丁烯采用液化气瓶。通过管道输送，其用量通过称重确定，反应压力由恒压阀自动控制，通过恒温循环水及时除去反应热。

为了加快异丁烯的传质速率，在异丁烯引入管口处采用球形射流装置。为了消除蒸气和液体的膨胀，稿件收到日期：；收到修改稿的日期：。作者简介：范文革(1967一)，硕士，工程师，主要从事橡胶助剂等精细化学品的研究与开发，已发表论文4篇。 ØØ14精细石化工业2001粉体对反应的影响，采用强力高速搅拌，搅拌速度保持在200~，搅拌直径：反应器直径=0.75:1。 2 结果与讨论 2.1 催化剂的选择及用量的确定 可用于此类反应的催化剂有很多种2~4，但由于固体酸催化剂具有很多优点，所以主要研究该类催化剂。结果如图2所示。从图2可以看出，选择强酸性阳离子交换树脂（0号树脂）效果较为理想。 1号树脂为弱酸性阳离子交换树脂，活性较弱；活性白土催化剂的催化活性太高，生成后会发生进一步深入的反应。因此，在这两种催化剂的作用下，含量很难达到较高的水平。等级。 0号树脂催化的反应比较温和，选择性较高。因此，选择0号树脂作为苯酚烷基化反应的催化剂。催化剂用量对反应的影响见表1。综合考虑反应速率和生产成本，选择催化剂f苯酚（质量比）=7.0%较为适宜。图2 反应时间与浓度的关系 表1 催化剂用量与烷基化反应产物的关系 反应产物组成m（催化剂）：m（苯酚），%x（2,4,6三叔丁基x（苯酚），% x(4叔丁基苯酚),%x(),%x(其他杂质），%苯酚），%3.05.07.010.02.240.530.460.3825.8115.0814。 2113.9162.1767.7469.1368.798.9215.4714.9615.590.861.181.241.3312.00.36 14.1368.9215.311.28 注：T=366K，p=0。 n(异丁烯):n(苯酚)=2.05，反应时间90min，反应器高径比2.1。

2. 2 温度和压力的影响 表2给出了不同温度和压力下的反应结果。由表2可以看出，在366 K、0. 084 MP a下，反应比较温和；温度太低，反应慢；虽然升高温度可以加快反应速度，但 DB P hO H 的选择性会降低。同时，温度过高也会影响树脂的使用寿命。同样，提高压力虽然可以加快反应速度，但目标产物的选择性也会降低。因此，反应在366 K、0. 084 MP a的条件下进行较为合适。表2 温度、压力与烷基化反应产物的关系 反应产物组成 T ▪K p ▪P ax ( 2, 4, 6 三叔丁基苯酚) , % x ( 4 叔丁基苯酚) , % x ( DB P hO H), % x (其他杂质), % 苯酚), % 358 366 373 366 366 0。 084 0.084 0.084 0.120 0.160 2.93 0.40 0 0. 17 0 30. 16 14. 48 6. 43 8. 34 5. 39 58. 76 69. 87 55. 23 62. 51 54. 88 7. 23 14. 21 37. 05 27. 85 38. 30 0. 92 1. 04 1. 29 1. 13 1. 43366 0. 200 0 5. 16 48. 71 44. 41 1. 72 注：m(催化剂)：m(苯酚)=7. 0%，反应时间90分钟，n(异丁烯）：n（苯酚）=2. 05，反应器高径比2. 1。

2.3烯制烯率和反应器高径比的影响。苯酚的烷基化反应是气-液-固三相反应，间接影响反应速率，见表3。由表3可以看出，当烯转移速率不变时，随着反应器高度到-径比增大，异丁烯反应完全；否则，反应器高径比和烯转移速率（以苯酚测量）将直接第 4 期 Fan Wenge 等人。苯酚与异丁烯烷基化反应的工艺研究 15 注：①m（催化剂）：m（苯酚）=7. 0%，通烯率为0. 84 k gf（kg〃h），a 反应器高度-径比为2. 1，通烯反应时间为90 min，反应温度为366 K；反应压力为0. 084 MPa; ②方法三中停止加入异丁烯后继续反应时间为45.0min，第一次循环使用方法一中反应45min的烷基化反应液。因此，方法三不回收的收率与方法一保温反应45 min的收率相同。在保持反应器高径比恒定的情况下，随着烯烃通过量的增加，异丁烯的转化率呈现下降趋势。因此，当反应器高径比为2. 1时，控制烯烃通过量为0. 84 kg·f(kg〃h)较为合适。

这样可以将异丁烯的单程消耗降到最低，并且异丁烯不需要压缩和回收。表3 反应器高径比与通烯率和DB PhO H 含量的关系。由表4可以看出，三种方法均能提高DB PhO H 的收率。 1、只需要45min就可以达到目标产品的收率提高到最大值，但收率的提高比较有限（约2.5%）。方法2和方法3的效果更显着。采用方法2时，DB P hO H的收率达到90％以上，采用方法3时，产品收率可达95％以上。 3 结论在间歇式反应器中，苯酚和异丁烯烷基化反应产物的分布与催化剂密切相关。在强酸性阳离子交换树脂（0号树脂）作用下，DB P hO H的选择性较好； b.升高温度和升高压力都有利于烷基化反应。但考虑到催化剂的使用寿命和DB P hO H的选择性，采用常压低温（366K）的反应条件； c.烯烃通过率和反应器高径比对烷基化反应有一定的影响，因此合适的通烯率和反应器高径比可以将异丁烯尾气循环量降至0 ，有利于工业生产； d.根据烷基化反应的特点，对烷基化液进行精制，将主副产物分离。反之，通过将副产物按一定比例混合，利用副产物之间的歧化反应，可以大大提高DB P hO H的收率。

e.温度336 K，压力0.084 MPa，催化剂f苯酚（质量比）=7. 0%，烯烃通过率0. 84 kg f(kg〃h)，反应器高径比=2. 1 ∶1时，反应时间90 min时，DB P hO H单釜收率为70%。若副产物4回用 叔丁基苯酚与2,4,6三叔丁基苯酚反应（烷基化液中的DB P hO H），% 反应器高径比 烯流量 ▪ 尾气流量▪ [ 千克 ▪ (千克 ▪ 小时 )