异丁烯的合成方法有哪些?
- 发布时间:2022-09-19
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异丁烯(英语:Isobutylene或Isobutene),又名2-甲基丙烯(英语:2-Methylpropene)是一种分子式为C4H8的烯烃,在工业上有着重要用途。它是丁烯的4种同分异构体之一,常温下为无色、无味的易燃、易液化气体,通常加压液化存储在煤气罐中。
异丁烯可由炼厂气或石油裂解气用硫酸吸收而分离,但工业上最常用的方法是异丁烷催化脱氢。在20世纪90年代,由于对MTBE等燃料添加剂的需求增加,异丁烯的产量急剧增长。
一、C4馏分分离法 该法有硫酸吸收法和盐酸吸收法。
(1)硫酸吸收法
该法是利用异丁烯对硫酸的吸收速度比正丁烯类大150-300倍的原理,从C4馏分选择性地吸收异丁烯后,将硫酸层加热再生异丁烯。采用的硫酸含量为45%-65%(质量),原料采用不含丁二烯的C4馏分。
(2)C4馏分分离法
先将含约25%异丁烯的C4烃与50%的硫酸以(0.9-1.0):1的比例,在每小时1-1.2平方立米进料量下进入反应器,该反应器I,II,III的压力分别为0.35MPa,0.31MPa,0.26MPa,温度分别为36℃,25℃,15℃。在三段出口气中的异丁烯含量为1%以下,生成的酸性叔丁基硫酸酯,再用水稀释后,在较低温度下分解,于塔底获得50%的硫酸循环使用,塔顶气体经处理后可得99%以上异丁烯和85%以上叔丁醇。异丁烯和叔丁醇之比随操作条件不同而异,但是由于此法腐蚀严重,难以长周期运转,因此,设备、材料的防腐蚀工作,便成为50%硫酸法萃取分离丁二烯工艺的关键。用50%硫酸与65%的硫酸比较,前者不需要进行酸的稀释和浓缩,简化工艺过程,节省了热量,同时可以处理含高浓度丁二烯(35%)和C4馏分,回收的异丁烯浓度也较高,可达99%以上。消耗定额(t/t):C4馏分(异丁烯16%)4.4,工业硫酸(50%)4.7。
(3)盐酸吸收法
此法主要是在金属氯化物(如ZnCL2,SbCl3,BiCl3,SnCl2,HgCl2)催化剂存在下,分为四步进行分离:在室温下,C4馏分与含有催化剂的盐酸溶液接触,异丁烯即在催化剂溶液中生成叔丁醇;含高叔丁醇的溶液加热水解;在85-120℃下使异丁烯再生;经净化得纯度为99.9%以上的异丁烯。
二、离子交换法
采用离子交换树脂分离C4馏分中的异丁烯,其工艺过程分为无离子水制备、水合、脱水、精馏四部分。在反应温度80℃、压力1.77-1.96MPa、C4:水=1:(1-2)的条件下,每体积树脂每小时通过1体积C4和水的混合物,C4中的异丁烯和水在树脂下反应生成叔丁醇和其他组分。水合单程转化率为45%-55%。水合的叔丁醇经二元共沸蒸馏至70%以后,用相同树脂作催化剂,在温度95-105℃、压力0.29-0.39MPa条件下,使其脱水为异丁烯,单程转化率为84%-92%,再经精馏提纯即得99.9%以上的异丁烯。此法避免了硫酸的严重腐蚀,但其萃取液中异丁烯含量较高(达2%-3%),影响其收率。
三、甲基叔丁基醚法
在高温下甲基叔丁基醚与酸酸性催化剂接触分解成异丁烯和甲醇。分解反应条件随催化剂不同而有所变化,一般是温度150-300℃,压力0.1-0.98MPa,液体体积时空速度为1-5h-1。
四、异丁烯脱氢法
以异丁烷为原料,经催化脱氢制异丁烯有美国UOP公司的Olegex的技术。该公司采用pt/Al2O2催化剂及与连续化重整相同的移动床反应-再生双器反应系统;反应温度620-650℃压力0.2-0.25MPa;在此工艺条件下,异丁烷脱氢单程化率为40%-45%(质量),异丁烯的产率为89%(质量),氢气产率为2.5%-3%。在严格控制原料杂质的条件下,催化剂寿命可达2.5年。
五、以工业异丁烯为原料(异丁烯99%),经干燥脱水、精馏提纯即可。
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