[發明專利]一種正戊烷氧化制備順酐和苯酐的工藝

在審

• 申請號: 202010931389.7
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112079799A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 牛艷霞;任寧;盛清濤;張鴻;陳詩瑤;張瑋;王俊文;王玉高;徐亦清
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C07D307/60
• 分類號: C07D307/60;C07D307/89
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

本發明涉及一種正戊烷氧化制備順酐和苯酐的工藝，通過正戊烷與氧氣在列管式固定床反應器中反應生成順酐和苯酐，然后再經過換熱、氣液分離、脫水、油水分層及精餾等工藝過程，除去副產物水、CO和CO₂，得到純度為99.5％以上的順酐和苯酐兩種產品。本發明工藝流程簡單、產品純度高，能耗和運行成本低。

技術領域

本發明屬于C5烷烴資源化利用領域，特別是，涉及一種以正戊烷為原料制備順酐和苯酐的工藝。

背景技術

C5餾分是石油煉化和煤(甲醇)制烯烴工業的重要副產物，以石油裂解C5為例，其產量約為乙烯產能的10％～20％。2019年國內乙烯總產量為2052.30萬噸，約為10年前的2倍，5年前的1.2倍。日益增加的乙烯產能使得C5餾分資源的有效利用受到重視。通常C5餾分組成復雜，主要成份為正戊烷、異戊烷及環戊烷等，此外還含有少量的C4、C6以及其他組分。

目前工業上對C5餾分的利用主要通過ACN法、DMF法等溶劑萃取工藝獲得高價值的異戊二烯、間戊二烯和環戊二烯等二烯烴；國內一些企業已建成或規劃了C5餾分產品鏈，如加氫樹脂、異戊橡膠、SIS等。然而，目前C5烷烴的有效利用率整體較低。

C5烷烴異構化法產物異構化油能有效提高辛烷值，且環境友好，是理想的汽油調合組分，因而是目前的一個研究熱點方向。正戊烷異構化工藝主要分為一次通過工藝和循環流程工藝。一次通過工藝又包括Penex、Par-Isom等，均是將正戊烷通過異構反應單元，產物直接作為產品產出。以正戊烷為原料的一次通過工藝雖然流程短，但原料轉化率和產物辛烷值均比較低，難以滿足高品質汽油調合組分油的產品要求。循環流程工藝可以極大地提高產品品質，主要工藝路線有DIP+異構反應單元、DIP+異構反應單元+DIH、DIP+反應單元+吸附分離等，但是其缺點是流程長、能耗高，工藝過程受原料組成影響較大，工藝過程控制難度及要求較高。

目前，正戊烷應用研究的另一個熱點方向是正戊烷芳構化。其原理是指將正戊烷利用HZSM-5催化劑通過裂解、齊聚、環化、脫氫等過程轉化為輕質烷烴和高附加值的BTX(苯、甲苯、二甲苯)，且輕質烷烴可以作為化工原料生產下游產品，較好地利用了資源。但是，該法的缺點是，反應過程復雜且反應機理尚不清楚，導致催化劑的選擇以及干氣的處理方面存在一系列技術問題，因此，國內外尚無工業化應用報導。

順酐和苯酐是重要的化工原料，目前工業上制取順酐的方法主要有正丁烷氧化法和苯氧化法，而苯酐的生產主要通過鄰二甲苯或萘氧化制備。Centi等在上世紀80年代研究發現正戊烷用VPO催化劑在400℃左右可選擇性氧化制備順酐和苯酐，并給出了如下反應機理：

C₅H₁₂+5O₂→C₄H₂O₃+CO₂+5H₂O

C₅H₁₂+4.25O₂→0.5C₈H₄O₃+CO₂+5H₂O

C₅H₁₂+5.5O₂→5CO+6H₂O

C₅H₁₂+8O₂→5CO₂+6H₂O

鈕根林等對該反應體系也進行了研究，并考察了溫度對該工藝的影響；勞立華和陳勝利等研究了VPO-U催化劑對該反應體系的影響。