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對傘花烴即對異丙基甲苯,是一種重要的化工產品和用途廣泛的有機合成中間體。對傘花烴可由工業雙戊烯經催化脫氫反應得到。對傘花烴可以直接用于軟飲料、冰制食品、糖果、口香糖、調味料中,用于調配化妝品、皂用和洗滌劑用香精;可用于制成軟膠囊,用作鎮咳、祛痰藥、治療慢性氣管炎;同時還可用于合成多種多環麝香型香料,和其他含芳環香料,藥物,除草劑,殺菌劑等;還可以用于合成對甲酚及其下游系列產品等;它還可以作為配制油漆的稀釋劑和其它類似用途。用途較為廣泛,附加值較高。
目前已知制備對傘花烴的方法,主要有3類,分別為:(1)天然原料直接制取法;(2)石化原料化學合成法;(3)松節油及其衍生物合成法。
為了解決現有技術存在的反應規模小、無法工業化連續生產,處理過程復雜的缺點,本發明提供一種連續化生產對傘花烴的方法及其裝置,具有連續化生產、操作簡單,無廢棄物,不需溶劑和其它反應試劑,催化劑簡單且可回收利用的優點。
本發明提供如下技術方案:一種連續化生產對傘花烴的方法,在反應器中裝入0.1kg~50.0kg的Pd/C催化劑,按0.01L/min~5.00L/min的速度通入惰性載氣如氮氣,打開加熱裝置,在反應器溫度達到150℃~400℃時,打開計量泵,并按相當于空速0.5h-1~5.0h-1的速度連續通入工業雙戊烯原料,經預熱、氣化,并與催化劑進行接觸反應,隨著反應的進行,反應產物連續進入與反應器底部相連的冷凝器,待冷凝后,由冷凝器直接收集至產物貯槽。得到的產物為對傘花烴產品。其中,所述的空速是指一種不受反應器大小影響而表示進料速度的參數。上述Pd/C催化劑的鈀含量在0.1%wt~10.0%wt之間。
本發明所述的用于實施上述方法的裝置,即:一種用于實施由工業雙戊烯連續化生產對傘花烴的方法裝置,主要由原料貯槽、計量泵、預熱器、氣化器、反應器、冷凝器、產品貯槽和加熱裝置組成,在預熱器和原料貯槽之間設有可連續恒流進料的計量泵,且計量泵的進口與原料貯槽出口連通,計量泵的出口與預熱器進口相連,然后預熱器出口和氣化器進口連接,氣化器出口與反應器頂部的進口連接,反應器底部的出口和冷凝器進口連接,冷凝器出口與產品貯槽進口連接,預熱器、氣化器、反應器和加熱裝置相連。氣化器內安裝有內徑為0.05mm~1.00mm的噴頭。反應器為列管式反應器,列管內裝載反應催化劑,反應器上設有溫度傳感器,列管式反應器設有夾套。反應器為列管式多管反應床,反應器夾套可控制溫度。反應器的進料口位于反應器的頂部,原料經預熱,噴頭霧化氣化后,由反應器頂部進入反應床層,反應器的出料口在反應器的底部,反應產物直接進入冷凝器,經冷凝后直接收集至產物貯槽。加熱裝置包括膨脹器、磁力泵、冷油箱和熱油爐,冷油箱和熱油爐之間設有磁力泵,磁力泵和預熱器、氣化器及反應器相連,熱油爐一端和膨脹器連接,另一端與預熱器、氣化器及反應器相連,和磁力泵組成閉合加熱回路。
本發明采用的原料工業雙戊烯是一類具有六元環結構的單環萜烯,這類單環萜烯經過催化脫氫即可轉化為對傘花烴。本發明所指工業雙戊烯是一類分子量相同、結構相似的單環單萜類化合物組成的混合物,通常有很多異構體,如:苧烯、α-松油烯、α-水芹烯、β-水芹烯、γ-松油烯、異松油烯等。
本發明所涉及的反應原料、反應混合物和反應產物的分析,均采用相同的氣相色譜分析方法。氣相色譜儀為島津GC-2014型,色譜柱為Rtx-5(0.25mm×30m×0.25μm),柱溫控制條件為:70℃保持2min,以3℃/min的升溫速度升至130℃,然后以10℃/min的升溫速度升至280℃。載氣為氮氣,分流比為50:1;檢測器為FID,檢測器溫度為280℃,進樣器溫度為280℃。
一種由工業雙戊烯連續化生產對傘花烴的方法,是以工業雙戊烯為原料,以Pd/C為催化劑,在連續化反應裝置中發生催化脫氫反應,連續生產對傘花烴的方法。如圖1所示,具體包括如下步驟:
第一步:在反應器中加入0.1kg~50.0kg催化劑,以0.01L/min~5.00L/min的速度通入惰性載氣氮氣,打開加熱裝置,在反應器溫度達到150℃~400℃,打開計量泵,并按相當于空速0.5h-1~5.0h-1的速度連續通入工業雙戊烯原料,經預熱、氣化,并與催化劑進行接觸反應。上述催化劑為Pd/C催化劑,其鈀含量在0.1%~10.0%之間。控制反應器溫度可為150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃或400℃,工業雙戊烯原料的進料速度按相當于空速0.5h-1、1.0h-1、2.0h-1、3.0h-1、4.0h-1或5.0h-1,氮氣的流速可為0.01L/min、0.10L/min、1.00L/min、1.50L/min、2.00L/min、3.00L/min、4.00L/min或5.00L/min。
第二步:待反應器溫度達到指定溫度時,打開計量泵,以相當于空速0.5h-1~5.0h-1速度連續通入工業雙戊烯原料,原料經預熱器預熱,氣化器噴頭噴霧氣化進入反應器,與催化劑進行接觸反應,反應產物連續進入冷凝器進行冷凝,然后收集至產品貯槽。本實施例中,分別對不同溫度、雙戊烯進料速度和氮氣流速條件下反應產物取樣并進行氣相色譜分析,圖譜見圖3。