[發(fā)明專利]一種用于催化精餾法制苯酚的催化劑及苯酚的制備方法

無效

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• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN101342497A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 劉慶林;朱愛梅;蘇玉忠;林麗華
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J31/26;C07C39/04;C07C37/08
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 陳永秀

技術領域

本發(fā)明涉及一種化合物的制備，尤其是以反應精餾制備苯酚的方法。

背景技術

據統(tǒng)計，世界上90％以上的苯酚采用異丙苯法生產。其工藝步驟是苯和丙烯反應得到異丙苯；異丙苯經氧氣或空氣氧化，生成過氧化氫異丙苯(CHP)；CHP分解生成苯酚和丙酮。該方法以KBR公司的苯酚法工藝最為典型。除從異丙苯生產高純度苯酚和丙酮外，還回收副產物α-甲基苯乙烯(AMS)和苯乙酮(AP)。在該工藝中，異丙苯用空氣氧化成CHP的效率高達95％以上，CHP被濃縮，并在酸催化劑存在下高產率(大于99％)地分解為苯酚和丙酮。AMS加氫為異丙苯，用于循環(huán)氧化或回收。

異丙苯法生產苯酚的生產過程中過氧化氫異丙苯的酸催化分解存在如下問題：(1)硫酸作催化劑需用堿中和，既耗酸、耗堿又會造成污染，設備必須耐酸堿腐蝕，且過程復雜；(2)酸催化分解過程放出的大量熱量得不到有效利用，需要用循環(huán)丙酮引出，過程能量利用很不合理；(3)過氧化氫異丙苯的濃縮不安全，且濃度高時副反應多。此外，商業(yè)化的固體酸樹脂催化劑的反應活性過高，反應速度很快，放熱過于集中，使得CHP分解反應溫度難以控制。用填料稀釋催化劑可以減小催化精餾塔總體放熱密度，但多孔性催化劑內的反應還是相對集中。結果是催化劑內的實際反應溫度過高，副產物增加，選擇性下降。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的旨在提供一種用于催化精餾法制苯酚的非多孔性固體酸催化劑，以及提供一種以反應精餾法將催化反應與精餾分離集于一體制備苯酚的方法。

所說的非多孔性固體酸催化劑為樹脂型的聚硅氧烷金屬配合物，其組成為SiMR，其中M代表金屬化合物，R代表有機碳鏈。

催化劑的理化性能如下：

外觀：淺黃色到黃褐色珠狀顆粒；

粒度：0.5～1.2mm顆粒＞96％；

功能基性質：強酸性；

骨架密度：1250kg·m^-3；

表觀密度：1170kg·m^-3；

孔隙率：＜10％；

比表面積：10～15m²·g^-1。

催化劑的制備過程如下：

1)不飽和化合物的硅氫化反應合成含官能團的單體

將0.5mol二乙氧基硅烷和鉑催化劑在70～90℃攪拌30～50min，再加入對氯甲基苯乙烯0.5mol攪拌發(fā)生硅氫化反應生成含氯甲基苯官能團的二乙氧基硅烷；二乙氧基硅烷和對氯甲基苯乙烯按照化學反應計量比加入，催化劑與反應物二乙氧基硅烷的摩爾比為2×10^-5～2×10^-4；

2)含官能團的聚硅氧烷的合成

生成的含官能團的二乙氧基硅烷加入三口瓶中，加入鹽酸作為催化劑，在攪拌下滴加去離子水在60～80℃進一步水解反應72h生成含氯甲基苯官能團的聚硅氧烷；原料和去離子水的比例為3∶1；

3)聚硅氧烷金屬配合物的合成

含官能團的聚硅氧烷和金屬化合物反應生成聚硅氧烷金屬配合物；所說的金屬化合物為氯化鎂、氧化鋁；

4)樹脂型的聚硅氧烷金屬配合物的合成

聚硅氧烷金屬配合物進一步與四乙基硅氧烷在酸性條件下交聯(lián)固化生成聚硅氧烷金屬配合物，經過物理、化學處理制備出具有催化活性的功能有機硅，將改性后的樹脂用無水乙醇洗滌數次后，放入真空干燥箱中干燥后得非多孔性固體酸催化劑。

苯酚的制備方法如下：

1)精餾塔內裝填催化劑和填料，催化精餾塔段由精餾段、反應段和提餾段三部分組成，精餾段和提餾段內填充雙螺旋環(huán)高效填料，催化精餾段內填充催化劑并用同樣填料以4∶1比例稀釋，催化劑和填料采用混合裝法或分層裝法或獨立裝法；

所說的混合裝法為將催化劑和填料混合均勻后裝入反應塔內；

所說的分層裝法為將催化劑和填料盡量混合均勻然后裝入塔內的一段，每段之間用絲網分隔，每段高度大約1cm；

所說的獨立裝法為用不銹鋼絲網將催化劑顆粒包成小包裝入塔內，催化劑小包之間填入填料，每包催化劑約0.5g；

2)精餾塔進料、反應和分離，主進料CHP入口在精餾段和反應段之間，進料CHP用丙酮1∶1稀釋；副進料丙酮入口在提餾段和反應段之間，進料量為主進料量的50％～100％，反應段的溫度測量口在該段中部，開始操作前塔釜中預先加入一定量的丙酮，全回流操作穩(wěn)定后開始進料，反應開始，正常操作時回流比控制在1左右(無副進料時為2左右)；

3)收集塔頂餾出液和釜液并分別分析各組分濃度。