專利名稱：用于制備仲丁醇的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在仲丁醇(2-丁醇)的制備中使用的反應(yīng)器。更詳細(xì)而
言，涉及利用直接7jC合法制備仲丁醇中，在不必將催化劑水溶液排出 到反應(yīng)器外的情況下制備仲丁醇的反應(yīng)器和制備方法。
背景技術(shù)：
仲丁醇主要是用作作為溶劑有用的丁酮(MEK)的原料。仲丁醇的 制備方法有間接水合法和直接水合法。
在間接水合法中，將正丁烯用硫酸酯化，之后用水蒸氣水解該硫 酸酯，從而得到仲丁醇。在該方法中，由于使用硫酸，故再利用等步 驟變得繁雜，而且耗能大。還存在裝置的腐蝕和廢硫酸的處理等問題。
另一方面，本申請人公開了直接水合法，該方法是使用雜多酸水 溶液，通過直接水合正丁烯而得到仲丁醇(例如參照專利文獻l)。在該 方法中，不經(jīng)由硫酸酯即可制備仲丁醇，故可以使步驟簡化。
在此，簡單說明采用直接水合法的仲丁醇的制備方法的例子。
圖4是顯示以往仲丁醇的制備方法的概略流程圖。
本制備方法包括三大步驟。在步驟一中，向反應(yīng)器l，中供應(yīng)原料 正丁烯和水以及催化劑雜多酸水溶液，進行水合反應(yīng)，來合成仲丁醇 (圖中記作SBA)。在步驟二中，將自反應(yīng)器l，中取出的包括仲丁醇、未 反應(yīng)的原料和催化劑水溶液的氣液混合物用催化劑水分離塔52進行 處理，分離成催化劑水和其他成分。在步驟三中，將分離催化劑水的 混合物用分離塔50進行純化分離，回收目標(biāo)物仲丁醇。
然而，由于雜多酸水溶液的腐蝕性強，因此與該水溶液j矣觸的i殳
備要求具有高的防蝕性。具體使用在接液部分形成金屬鈦層、并進一 步形成氧化覆膜的設(shè)備等。在上述制備方法中，由于自反應(yīng)器中取出
包括催化劑水溶液的混合物，因此除反應(yīng)器r以外，催化劑水分離塔
52和使催化劑水循環(huán)的泵P、配管等也必須使用高防蝕性的材料。
然而，由于高防蝕性的設(shè)備較包含不銹鋼等的普通設(shè)備貴，因此 成為增加設(shè)備費用和制造成本的要因。另外，反應(yīng)器內(nèi)部為高壓，因
此為了使經(jīng)催化劑水分離塔52分離的雜多酸水溶液在反應(yīng)器1，中循 環(huán)，必須將水溶液用泵P升壓，因此耗能很大。 專利文獻l:日本特開昭60-149536號乂>報
本發(fā)明鑒于上述問題而設(shè)，目的在于提供用于更有效率地制備仲 丁醇的反應(yīng)器和制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人等為了解決上述i果題進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在反 應(yīng)器內(nèi)，在催化劑雜多酸水溶液和2-丁烯形成氣液界面而存在的狀態(tài) 下、且正丁烯作為超臨界狀態(tài)的氣相而存在的情況下，液相中生成的 仲丁醇被萃取到氣相中，以高濃度存在。即，發(fā)現(xiàn)通過自反應(yīng)器中僅 取出氣相而不必取出液相催化劑水，可以高效率地回收仲丁醇。
基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人等進一步對反應(yīng)器的構(gòu)成進行研究，結(jié) 果發(fā)現(xiàn)通過在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置可以使液相催化劑水循環(huán)、且可以保 持氣液界面的循環(huán)機構(gòu)，可以在不降低仲丁醇的生成率的情況下，將 催化劑水封閉在反應(yīng)器內(nèi)，直接來制備仲丁醇，從而完成了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明，提供以下的反應(yīng)器或仲丁醇的制備方法。
1. 用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，該反應(yīng)器是使用雜多酸水溶液作為催 化劑，直接水合正丁烯，該反應(yīng)器的特征在于反應(yīng)器內(nèi)部具有使雜 多酸水溶液循環(huán)的循環(huán)才幾構(gòu)。
2. l的用于制^f中丁醇的反應(yīng)器，其中上述循環(huán)機構(gòu)為內(nèi)配管。
3. 2的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，其中在上述內(nèi)配管的內(nèi)側(cè)具有控制
雜多酸水溶液的循環(huán)量的流量調(diào)節(jié)閥。
4. 1 3中任一項的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，其中上述反應(yīng)器具有由
多孔板隔開的兩個以上的區(qū)域。
5. 4的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，其中上述區(qū)域為6個以上。
6. 1 5中任一項的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，其中在上述反應(yīng)器的取 出口附近設(shè)有氣液分離器和/或洗滌塔盤。
7. 仲丁醇的制備方法，該方法包括在上迷1 6中任一項的反應(yīng)器內(nèi)， 向液相雜多酸水溶液中供應(yīng)正丁烯，使生成仲丁醇；在上述反應(yīng)器內(nèi) 將上述仲丁醇濃縮在形成超臨界狀態(tài)的氣相的正丁烯中；從上述反應(yīng) 器中取出氣相仲丁醇和正丁烯，之后分離正丁烯，得到仲丁醇。
在本發(fā)明的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器中，由于在制備時不必將雜 多酸水溶液取出到反應(yīng)器外，因此不需要以往的催化劑水分離塔等回 收、循環(huán)設(shè)備。其結(jié)果，可以削減設(shè)備費用和制造成本。
附圖簡述
圖l是顯示本發(fā)明的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器的一實施方案的概
圖2是制備仲丁醇時的反應(yīng)器內(nèi)部的概念圖。
圖3是顯示本發(fā)明的仲丁醇的制備方法的概略流程圖。
圖4是顯示以往仲丁醇的制備方法的概略流程圖。
實施發(fā)明的最佳方式
圖l是顯示本發(fā)明的一實施方案的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器的概 略截面圖。圖2是制備仲丁醇時的反應(yīng)器內(nèi)部的概念圖。
在反應(yīng)器1中，在圓筒狀本體ll的下部設(shè)有原料正丁烯的供給口 12。另外，在本體U的上部設(shè)有包括產(chǎn)物仲丁醇的正丁烯氣體的取出 口13。在供給口12的上部設(shè)有氣體^:板14,使反應(yīng)器內(nèi)的液相不會 自供給口12漏出，雖然丁烯氣體可通過上述氣體分散板14,但液體并
不能逆流。
在本體l 1的下部區(qū)域、即氣體分散板14的上方設(shè)有供給水合正丁 烯的水的水供給口15。
沿本體l l的縱向中心線設(shè)有內(nèi)配管20。內(nèi)配管20的一端位于供給 口12側(cè)、另一端位于液相與氣相的界面40側(cè)即液相42內(nèi)(參照圖2)。如 此設(shè)置內(nèi)配管20時，液相中的氣體成分轉(zhuǎn)移到氣相中，利用由此產(chǎn)生 的液相的比重差，液相在內(nèi)配管20的內(nèi)部和外部循環(huán)。具體而言，反 應(yīng)器l下部側(cè)的水溶液包括較多的丁烯氣體和生成的仲丁醇，故比重 小，向上部移動。而在氣液界面40附近，由于丁烯氣體和仲丁醇從液 相42轉(zhuǎn)移到氣相44中，故水溶液的比重變大，向下部移動。i殳置內(nèi)配 管20時，在配管外部產(chǎn)生水溶液上升的流動，在配管內(nèi)部產(chǎn)生水溶液 下降的流動。在圖2中液相的循環(huán)方式用箭頭表示。
作為內(nèi)配管，為了進行適度的液相循環(huán)(下降流)、并且確保反應(yīng) 容積(上升流)，優(yōu)選內(nèi)配管內(nèi)徑與反應(yīng)器徑之比為0.05 0.20。
在本發(fā)明的反應(yīng)器中，由于可以使液相適度循環(huán)，因此在形成氣 液界面的狀態(tài)下，直接可以使液相中生成的仲丁醇在液相內(nèi)擴散。液 相中發(fā)生的水合反應(yīng)是非常偏向于原系統(tǒng)的平衡反應(yīng)，因此在液相內(nèi) 通過使仲丁醇擴散，可以以更高的效率進行水合反應(yīng)。
在本發(fā)明的反應(yīng)器中，優(yōu)選在內(nèi)配管的內(nèi)側(cè)設(shè)置控制雜多酸水溶 液的循環(huán)量的流量調(diào)節(jié)閥22，利用操作閥22a^人外部可以進行控制。通 過用調(diào)節(jié)閥控制液相的循環(huán)速度，容易使水合反應(yīng)最佳化。需要說明 的是，優(yōu)選進一步在內(nèi)配管內(nèi)部設(shè)置流量指示計24。
流量調(diào)節(jié)閥例如可以使用通常使用的蝶閥、閘閥、球閥等。
另外，在反應(yīng)器中，優(yōu)選將液相循環(huán)部分由一塊以上的多孔板26 分隔，從而形成兩個以上的區(qū)(槽)28。多孔板26具有進行氣泡丁烯氣 體的再M、提高與液相的接觸效率的功能。另外，通過設(shè)置多孔板 26，得到與在反應(yīng)器l內(nèi)部形成多個槽相同的效果。即，可以接近于 活塞流(單向流動)，因此可以提高仲丁醇的生成效率。需要說明的是，
在

圖1中，在內(nèi)配管20的外周設(shè)有5片輪狀多孔板26,使橫切本體ll (槽 數(shù)為6)。在本發(fā)明中，區(qū)28 (槽)的數(shù)目優(yōu)選為6以上，進一步優(yōu)選為 10 20。
作為多孔板，為了有效率地進行氣相丁烯氣體的再分牧、維持單 向流動、防止反混(液體的逆流)，優(yōu)選開孔比為0.06 0.10、孔徑為3~10 mrru
優(yōu)選在反應(yīng)器l的取出口 D附近設(shè)置氣液分離器30 (除霧器)和/或 洗滌塔盤32。由此可以防止雜多酸水溶液超過反應(yīng)器的取出口 13而漏 出外部，因此可以防止連接在反應(yīng)器上的設(shè)備的腐蝕。
需要說明的是，設(shè)置洗滌塔盤時，在本體11的洗滌塔盤32的上方 設(shè)有供給洗滌水的洗滌水供給口 34。
接著，對本發(fā)明的仲丁醇的制備方法進行說明。
圖3是顯示本發(fā)明的仲丁醇的制備方法的概略流程圖。
在本發(fā)明的制備方法中，在上述本發(fā)明的反應(yīng)器內(nèi)雜多酸水溶液 作為液相存在，向其中吹入正丁烯，^使在液相內(nèi)生成仲丁醇。之后， 將仲丁醇濃縮在正丁烯中，作為氣體自反應(yīng)器中取出、分離。
在本發(fā)明的制備方法中，首先將雜多酸水溶液預(yù)先投入反應(yīng)器 內(nèi)。此時使水溶液的液面對準(zhǔn)預(yù)定位置。例如，如圖2所示，使整個 內(nèi)配管20浸在液相42中，在此狀態(tài)下4吏液面對準(zhǔn)雜多酸水溶液不會自 取出口13漏出的位置。
雜多酸可以使用硅鴒酸、磷鴒酸、硅鉬酸、磷鉬酸等。還可以使 用將兩種以上的雜原子、多原子組合的物質(zhì)。
雜多酸水溶液的濃度必須根據(jù)使用的雜多酸的種類等來適當(dāng)調(diào) 整，但通常為0.001摩爾/升~0.2摩爾/升。雜多酸水溶液的pH為2.3以下。
接下來，從供給口 12供應(yīng)正丁烯氣體(正丁烯-l或正丁烯-2或者兩 者的混合物)、從水供給口15供應(yīng)水。正丁烯氣體形成氣泡46，在反應(yīng) 器1內(nèi)向上方移動(圖2中以空白箭頭顯示)。此時， 一部分正丁烯溶解 在催化劑水溶液中，在液相42內(nèi)生成仲丁醇。而大部分正丁烯未發(fā)生
反應(yīng)，通過液相42，在反應(yīng)器1上部形成氣相44。因此，供應(yīng)正丁烯，
的位置。
在本發(fā)明中，在反應(yīng)器1內(nèi)使形成氣相44的正丁烯以超臨界狀態(tài) 存在。水合反應(yīng)中向仲丁醇的平衡轉(zhuǎn)化率低、在液相42中仲丁醇濃度 稀薄。但是，仲丁醇在作為氣相44的超臨界狀態(tài)的正丁烯中高濃度分 配。因此，通過只將氣相44取出到反應(yīng)器1外部，就可以高效率地回 收仲丁醇。
為了使形成氣相的正丁烯形成超臨界狀態(tài)，反應(yīng)溫度為 140°C 300°C、反應(yīng)壓力為6MPa以上。優(yōu)選反應(yīng)溫度為18(TC 23(TC、 反應(yīng)壓力為18 MPa~22 MPa。
接下來，從取出口13取出氣相44。在本發(fā)明的制備方法中，由于 在反應(yīng)器1內(nèi)部液相42和氣相44形成界面40而存在，因此可以容易地 只將氣相44從反應(yīng)器1中取出。即，將催化劑水溶液封閉在反應(yīng)器l內(nèi) 部，可以直接選擇性地取出形成氣相44的仲丁醇和正丁烯。因此，不 同于圖4所示的流程圖，由于不需要催化劑水分離塔52這樣的催化劑 水循環(huán)設(shè)備，因此可以削減設(shè)備費用和制造成本。
需要說明的是，氣相44的取出速度可以考慮供給的正丁烯和水的 量等來調(diào)整，使催化劑水溶液相42與氣相44的界面停留在預(yù)定的位 置。
氣相44主要包含仲丁醇與正丁烯的混合物，因此將其送入分離塔 50中分離兩者。分離方法有將作為氣體取出的混合物冷卻、液化的 方法。分離的正丁烯作為原料再次在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)，仲丁醇根據(jù)需要 被送入純化步驟中。
需要說明的是，關(guān)于直接水合正丁烯的制備方法的細(xì)節(jié)，例如可 以參照日本特開昭60-149536號公報或日本特開平4-356434號公報。
產(chǎn)業(yè)實用性
本發(fā)明的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器可以用作仲丁醇的制造設(shè)備， 還可以用于丁酮的制造設(shè)備。
另外，本發(fā)明的仲丁醇的制備方法可以削減設(shè)備費用和制造成 本，因此適合作為仲丁醇的制備方法。另外，將上述仲丁醇的制備方
法作為MEK的制備工藝的 一部分而納入，可以提高MEK的制備效率。
權(quán)利要求
1. 用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，該反應(yīng)器是使用雜多酸水溶液作為催化劑，直接水合正丁烯，該反應(yīng)器的特征在于反應(yīng)器內(nèi)部具有使雜多酸水溶液循環(huán)的循環(huán)機構(gòu)。
2. 權(quán)利要求l的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，其中上述循環(huán)機構(gòu)為 內(nèi)配管。
3. 權(quán)利要求2的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，其中在上述內(nèi)配管的 內(nèi)側(cè)具有控制雜多酸水溶液的循環(huán)量的流量調(diào)節(jié)閥。
4. 權(quán)利要求1 3中任一項的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，其中上述 反應(yīng)器具有由多孔板隔開的兩個以上的區(qū)域。
5. 權(quán)利要求4的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，其中上述區(qū)域為6個以上。
6. 權(quán)利要求1~5中任一項的用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，其中在上 述反應(yīng)器的取出口附近設(shè)有氣液分離器和/或洗滌塔盤。
7. 仲丁醇的制備方法，該方法包括在權(quán)利要求1 6中任一項的 反應(yīng)器內(nèi)，向液相雜多酸水溶液中供應(yīng)正丁烯，使生成仲丁醇；在上 述反應(yīng)器內(nèi)將上述仲丁醇濃縮在形成超臨界狀態(tài)的氣相的正丁烯中； 從上述反應(yīng)器中取出氣相仲丁醇和正丁烯，之后分離正丁烯，得到仲 丁醇。
全文摘要
用于制備仲丁醇的反應(yīng)器，該反應(yīng)器是使用雜多酸水溶液作為催化劑，直接水合正丁烯，該反應(yīng)器的特征在于反應(yīng)器內(nèi)部具有使雜多酸水溶液循環(huán)的循環(huán)機構(gòu)。上述循環(huán)機構(gòu)優(yōu)選內(nèi)配管。
文檔編號C07C29/04GK101395110SQ20078000743
公開日2009年3月25日 申請日期2007年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者內(nèi)山正一 申請人:出光興產(chǎn)株式會社