专利名称：一种壬基酚的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种化合物的生产方法，具体为壬基酚的生产方法。
背景技术：
壬基酚，也称壬基苯酚；英文名称为Nonyl Phenol (简称NP)；分子式为C15H24O15 壬基酚是一种重要的精细化工原料和中间体，外观在常温下为无色或淡黄色液体，略带苯 酚气味，不溶于水，溶于丙酮。壬基酚主要用于生产表面活性剂、也用于抗氧剂、纺织印染助 剂、润滑油添加剂、农药乳化剂、树脂改性剂、树脂及橡胶稳定剂等领域。现有壬基酚的生产方法是将苯酚和壬烯反应生产壬基酚，国内现有生产壬基酚的 烷基化装置采用一级固定床反应装置。由于该装置体积庞大，传热、传质慢，带来许多不足 之处所需动力大、能耗多，只能使用低活性的普通树脂催化剂，物料停留时间长，死角多， 造成付产物多，影响产品质量。中国发明专利“一种壬基酚精制工艺”(申请号200510123489.2申请日 2005-11-23)公开了一种壬基酚的制备方法，具体是壬烯和苯酚在催化剂的作用下合成的 工业壬基酚的精制工艺，包括蒸发脱除大部分苯酚、蒸馏脱残酚、壬基酚精馏和间歇蒸馏 获得二壬基酚四个工艺步骤。A)蒸发去除工业壬基酚中的大部分苯酚，得到蒸发器底部 出料；B)蒸馏去除蒸发器底部出料中的苯酚，得到粗壬基酚，蒸馏塔进料温度为70°C 120 V，塔顶温度为40 V 85 °C，塔釜温度为170 215 °C，总填料压力降为0. 4KPA 1. 0ΚΡΑ，回流比R控制在0. 5 2之间，理论塔板数为6 30块；C)精馏精馏粗壬基酚，得 到精制壬基酚和粗二壬基酚，精馏塔进料温度为90°C 130°C，塔顶温度为80°C 170°C， 塔釜温度为180 260°C，总填料压力降为0. 4KPA 1. OKPA,回流比R控制在0. 4 2. 5 之间，理论塔板数为4 28块。依靠该工艺，改善了产品壬基酚的色泽稳定性、增加了产品 收率。但是该工艺的缺陷在于在整个生产过程中存在苯酚的过量反应，壬烯和苯酚的配比 不是很理想，从而降低了产品的含量以及催化剂的使用寿命、选择性和转化率。同时反应器 的结构也存在缺陷，用体积大的反应器不仅浪费了催化剂，又使物料在反应器中得不到充 分的停留时间，影响催化剂本身的寿命，同时得不到更好的选择性和转化率。再者大反应器 需要用大功率的搅拌棒进行搅拌，会破坏催化剂的结构和浪费能耗；在精馏时没有更详细 的分离出其它烯烃，粗壬基酚和二壬基酚，从而影响整体壬基酚的含量。在整个生产过程中 没有体现出循环利用副产物，从而增加了生产成本和废料处理的成本。还有此工艺在生产 过程中没有加入脱水系统，当长时间的反应后会产生微量的水分，有可能产品中带有水分， 更主要是保护好催化剂的寿命，催化剂生产过程中不能有水分。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种将苯酚和壬烯反应生产壬基酚的工艺方 法，该工艺方法相对现有的方法提纯的壬基酚含量高，提存时间短，能耗少，催化剂的使用 寿命延长，物料反应充分，选择性和转化率提高了，整体能耗降低，副产物进行转换成物料继续使用。本发明所述的一种壬基酚的生产方法，其主要包括以下步骤，其中涉及比例均为 重量比1)首先分别将作为原料的苯酚和壬烯脱除铁离子，之后将苯酚预热到115 125°C，接着将常温下的壬烯与预热后的苯酚充分混合，混合比例为苯酚壬烯=1.8 2. 5 1 ；2)将混合后的物料依次进入三个填充有烷基酚专用树脂催化剂的反应器中进行 连续三级的反应，反应的同时滴加壬烯；3)第三级反应后的物料送入冷凝器冷却至55 65°C，之后输送至反应液罐中，4)再将反应液罐中的物料输出到薄膜蒸发器中进行分离处理；5)分离出的苯酚重新输送至步骤1)，而分离出的粗壬基酚进入粗壬基酚罐，再输 至蒸馏釜中进行蒸馏，蒸馏过程中，根据化验结果把蒸馏的物料依次输送到反应液罐，粗壬 基酚罐、壬基酚罐和二壬基酚罐中。上述步骤2)的具体过程是a)第一级反应器的输入速度为1.7 1.9吨/小时，进料温度为115 125°C，进 料同时滴加壬烯，滴加速度为380 430升/小时；此时第一级反应器底阀控制开启度为 25-35%。b)第一级反应后的物料送入冷凝器冷却至95 105°C，再进入第二级反应器，第 二级反应器的输入速度为1. 9 2. 1吨/小时，进料温度为95 105°C，进料同时滴加壬 烯，滴加速度为280 320升/小时；此时第二级反应器底阀控制开启度为45-55%。C)第二级反应后的物料送入冷凝器冷却至80 90°C，再进入第三级反应器，第三 级反应器的输入速度为2. 4 2. 6吨/小时，进料温度为80 90°C，进料同时滴加壬烯，滴 加速度为180 220升/小时，此时第三级反应器底阀控制开启度为60-70%。进行上述步骤2)之前，将用于反应的三个反应器冲入氮气进行保护。上述步骤4)具体过程为物料进入薄膜蒸发器前先预热到150°C，之后加热并控 制在175 185°C，输出到薄膜蒸发器的流量为2 6吨/小时，薄膜蒸发器中的真空度控 制在-0. 08 -0. 09KPa，之后物料在高温和负压下，粗壬基酚由薄膜蒸发器的底部分离出； 而苯酚和其他组分从薄膜蒸发器的顶部分离出。上述步骤5)中，蒸馏釜温度控制在190 210°C，真空度为0.07 0.09KPa，当开 始蒸馏后50 70分钟，此时蒸馏釜温度达到190°C，把蒸馏出的物料切换到反应液罐中； 之后再等50 70分钟，此时釜温达到20(TC，根据化验苯酚含量小于5%时，把蒸馏的物 料切换到粗壬基酚罐中；接下来蒸馏釜温度保持200 10°C，物料化验后当苯酚含量小于 0. 4%时切换到壬基酚罐中；待出料颜色大于30号，二壬基酚含量大于2%，再把物料切换 到二壬基酚罐中。上述步骤4)中反应液罐中的物料在反应结束后进入脱水塔进行脱水处理，去除 其中的水分。上述反应液罐的作用是由于反应系统是连续生产的，每秒钟都在出料，反应液罐 可以起到盛放反应液(即反应后生成的物料)的作用，为下一步的薄膜蒸发器进行脱酚作 准备，同时也为蒸馏过程中物料切换时作盛料作用(切换反应液)。
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粗壬基酚罐作用是盛放脱酚过程中所出来的粗壬基酚，同时为下一步的蒸馏作 准备，也为蒸馏过程中物料切换时作盛料作用(切换粗壬基酚)。本发明的有益效果其解决了传统工艺中催化剂用量大，能耗高，付产物多，选择性和转化率低的问题。本发明的工艺连续性好，在相同大小装置的情况下，产能将大大提高，同时整个生 产过程可以使用DCS全自动化控制系统，使生产过程连续化，稳定性好和提高生产效率。由于传统装置体积庞大，必须使用大功率循环泵对物料进行外循环，以最大限度 地消除物料在反应器内停留时间过长和死角的影响，而本发明工艺流程采用了三级反应 器，各级反应器体积大大缩小，所用的循环泵功率也相应减小，经测算，在能耗方面可以节 电120度/吨(产量)。经测试，采用本工艺的付产物二壬基酚由原来3%下降到1. 5%，壬基酚纯度由原 来的97%提高到98. 5%以上，而且本工艺可以分离出苯酚、粗壬基酚和二壬基酚，并可以 循环利用，减少了生产成本和废料处理的成本。本发明在生产过程中加入脱水系统，既可以消除产品中的水分，更主要可以延长 催化剂的寿命。
图1是本发明的流程图；图2是本发明中一个反应器的结构示意图。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明作详细说明。实施例1 如图1所示，首先分别将作为原料的苯酚和壬烯送入脱铁柱反应器中脱除铁离 子，之后将苯酚预热到115°C，接着将壬烯与预热后的苯酚充分混合，混合比例为苯酚壬 烯=1.8 1，将混合后的物料依次进入主要由三个反应器组成的三级固定床绝热反应装 置，每个反应器的容量一样，都是6立方米/个，每级反应器如图2所示，反应器顶部是入口 1，底部是出料阀门2，靠近出料阀门2处设有筛板和水冒3，在反应器内部填充有5立方烷 基酚专用树脂催化剂4，该催化剂为美国罗门哈斯公司生产的A36型烷基酚专用树脂催化 剂，在反应器上、中、下三段分别设有温度计对物流反应温度进行监控。其中第一级反应器 的输入速度为1.7吨/小时，进料温度为115°C，第一级反应器底阀控制开启度为25%。第 一级反应后的物料送入冷凝器冷却至95°C，再进入第二级反应器，第二级反应器的输入速 度为1. 9吨/小时，进料温度为95°C，进料同时滴加壬烯，滴加速度为280升/小时，第二级 反应器底阀控制开启度为45%。第二级反应后的物料送入冷凝器冷却至80°C，再进入第三 级反应器，第三级反应器的输入速度为2. 4吨/小时，进料温度为80°C，进料同时滴加壬烯， 滴加速度为180升/小时；第三级反应器底阀控制开启度为60%。第三级反应后的物料送 入冷凝器冷却至55°C，从第三反应器下来的物料进入反应液罐中，此时反应液罐里的物料 成分为壬烯1.5%左右，苯酚24%左右，壬基酚74%左右，罐内温度大约为70度左右。之后用泵将物料输到薄膜蒸发器中进行脱酚分离处理，流量为2-6吨/小时(根据所需要的 产量)，物料进入薄膜蒸发器前预热到150度，之后开始加热，温度控制在180度左右，真空 度控制在-0. 085KPa左右，之后物料在高温和负压作用下，把物料中的粗壬基酚和苯酚等 分离出来，其中粗壬基酚在薄膜蒸发器的底部出料进入粗壬基酚罐，苯酚和其他组分从薄 膜蒸发器的顶部出料，苯酚再经冷却器冷却后进入苯酚中间罐，此时冷却器冷却下来的温 度为65°C左右。粗壬基酚再用泵输到蒸馏釜中，流量为30吨/小时，打料1小时左右。之 后开始蒸馏，蒸馏温度为205°C左右，真空度为0. OSKPa左右，经过1小时左右，蒸馏釜温度 在190°C左右，首先把蒸馏的物料输出切换到反应液罐中，因为此时的温度不高，而且粗壬 基酚的成分较多。之后再等1小时左右，釜温在20(TC左右，根据化验结果(苯酚含量小于 5% )把蒸馏的物料切换到粗壬基酚罐中，这是由于此时蒸馏釜中的温度虽然已达到，但壬 基酚的含量不是最理想，同时苯酚的含量也较高。接下来釜温保持200-208°C，物料化验后 (此时苯酚含量小于0. 4% )再切换到壬基酚罐中，出料大概7小时左右，每20分钟化验 一次，当物料中的二壬基酚含量开始上升(大于2% )，颜色大于30号，再把物料切换到二 壬基酚罐中，切换到二壬基酚的时间大约半小时后，当蒸馏釜和出料口的温度开始下降，说 明釜中已没有物料了。整个蒸馏时间约为10小时左右。本实施例生成的壬基酚纯度达到 98. 5%。实施例2 如图1所示，首先分别将作为原料的苯酚和壬烯送入脱铁柱反应器中脱除铁离 子，之后将苯酚预热到125°C，接着将壬烯与预热后的苯酚充分混合，混合比例为苯酚壬 烯=2. 5 1，将混合后的物料依次进入三级固定床绝热反应装置，每级反应器中填充有5 立方烷基酚专用树脂催化剂，该催化剂为美国罗门哈斯公司生产的A36型烷基酚专用树脂 催化剂。其中第一级反应器的输入速度为1.9吨/小时，进料温度为125°C，第一级反应器 底阀控制开启度为35%。第一级反应后的物料送入冷凝器冷却至105°C，再进入第二级反 应器，第二级反应器的输入速度为2. 1吨/小时，进料温度为105°C，进料同时滴加壬烯，滴 加速度为320升/小时，第二级反应器底阀控制开启度为55%。第二级反应后的物料送入 冷凝器冷却至90°C，再进入第三级反应器，第三级反应器的输入速度为2. 6吨/小时，进料 温度为90°C，进料同时滴加壬烯，滴加速度为220升/小时；第三级反应器底阀控制开启 度为70%。第三级反应后的物料送入冷凝器冷却至65°C，第三级反应后的物料送入冷凝 器冷却至55°C，从第三反应器下来的物料进入反应液罐中，此时反应液罐里的物料成分为 壬烯2.0%左右，苯酚23%左右，壬基酚75%左右，罐内温度大约为70度左右。之后用泵 将物料输到薄膜蒸发器中进行脱酚分离处理，流量为2-6吨/小时(根据所需要的产量)， 物料进入薄膜蒸发器前预热到150度，之后开始加热，温度控制在175度左右，真空度控 制在-0. OSOKPa左右，之后物料在高温和负压作用下，把物料中的粗壬基酚和苯酚等分离 出来，其中粗壬基酚在薄膜蒸发器的底部出料进入粗壬基酚罐，苯酚和其他组分从薄膜蒸 发器的顶部出料，苯酚再经冷却器冷却后进入苯酚中间罐，此时冷却器冷却下来的温度为 65°C左右。粗壬基酚再用泵输到蒸馏釜中，流量为30吨/小时，打料1小时左右。之后开 始蒸馏，蒸馏温度为205°C左右，真空度为0. 085KPa左右，经过1小时左右，蒸馏釜温度在 190°C左右，首先把蒸馏的物料输出切换到反应液罐中。之后再等1小时左右，釜温在200°C 左右，根据化验结果(苯酚含量小于5% )把蒸馏的物料切换到粗壬基酚罐中。接下来釜温保持200-208°C，物料化验后(此时苯酚含量小于0.4%)再切换到壬基酚罐中，出料大概7 小时左右，每20分钟化验一次，当物料中的二壬基酚含量开始上升(大于2% )，颜色大于 30号，再把物料切换到二壬基酚罐中，切换到二壬基酚的时间大约半小时后，当蒸馏釜和出 料口的温度开始下降，说明釜中已没有物料了。整个蒸馏时间约为10小时左右。本实施例 生成的壬基酚纯度达到98. 4%。实施例3 如图1所示，首先分别将作为原料的苯酚和壬烯送入脱铁柱反应器中脱除铁离 子，之后将苯酚预热到120°C，接着将壬烯与预热后的苯酚充分混合，混合比例为苯酚壬 烯=2 1。将混合后的物料依次进入三级固定床绝热反应装置，每级反应器中填充有5 立方烷基酚专用树脂催化剂，该催化剂为美国罗门哈斯公司生产的A36型烷基酚专用树脂 催化剂。其中第一级反应器的输入速度为1. 8吨/小时，进料温度为120°C，第一级反应器 底阀控制开启度为30%。第一级反应后的物料送入冷凝器冷却至i00°C，再进入第二级反 应器，第二级反应器的输入速度为2吨/小时，进料温度为100°C，进料同时滴加壬烯，滴加 速度为300升/小时，第二级反应器底阀控制开启度为50%。第二级反应后的物料送入冷 凝器冷却至85°C，再进入第三级反应器，第三级反应器的输入速度为2. 5吨/小时，进料温 度为85°C，进料同时滴加壬烯，滴加速度为200升/小时；第三级反应器底阀控制开启度为 65%。第三级反应后的物料送入冷凝器冷却至60°C，从第三反应器下来的物料进入反应液 罐中，此时反应液罐里的物料成分为壬烯1.5%左右，苯酚24%左右，壬基酚74%左右，罐 内温度大约为70度左右，之后用泵输到薄膜蒸发器中(脱酚)，流量为2-6T/H (根据自己需 要的产量)，物料进入前薄膜蒸发器温度预热到150度，之后开始加热，温度控制在180度 左右，真空度控制在-0. 090KPa左右，其中粗壬基酚在薄膜蒸发器的底部出料进入粗壬基 酚罐，苯酚和其他组分从薄膜蒸发器的顶部出料，苯酚再经冷却器冷却后进入苯酚中间罐， 此时冷却器冷却下来的温度为65°C左右。粗壬基酚再用泵输到蒸馏釜中，流量为30吨/ 小时，打料1小时左右。之后开始蒸馏，整个蒸馏温度最高为210°C左右，真空度为0. 09KPa 左右，经过1小时左右，蒸馏釜温度在190°C左右，首先把蒸馏的物料输出切换到反应液罐 中。之后再等1小时左右，釜温在20(TC左右，根据化验结果(苯酚含量小于5%)把蒸馏 的物料切换到粗壬基酚罐中。接下来釜温保持200-208°C，物料化验后(此时苯酚含量小于 0. 4% )再切换到壬基酚罐中，出料大概7小时左右，每20分钟化验一次，当物料中的二壬 基酚含量开始上升(大于2% )，颜色大于30号，再把物料切换到二壬基酚罐中，切换到二 壬基酚的时间大约半小时后，当蒸馏釜和出料口的温度开始下降，说明釜中已没有物料了。 整个蒸馏时间约为10小时左右。本实施例生成的壬基酚纯度达到98. 5%以上。
权利要求
一种壬基酚的生产方法，其特征在于包括以下步骤，其中涉及比例均为重量比1)首先分别将作为原料的苯酚和壬烯脱除铁离子，之后将苯酚预热到115～125℃，接着将常温下的壬烯与预热后的苯酚充分混合，混合比例为苯酚∶壬烯＝1.8～2.5∶1；2)将混合后的物料依次进入三个填充有烷基酚专用树脂催化剂的反应器中进行连续三级的反应，反应的同时滴加壬烯；3)第三级反应后的物料送入冷凝器冷却至55～65℃，之后输送至反应液罐中，4)再将反应液罐中的物料输出到薄膜蒸发器中进行分离处理；5)分离出的苯酚重新输送至步骤1)，而分离出的粗壬基酚进入粗壬基酚罐，再输至蒸馏釜中进行蒸馏，蒸馏过程中，根据化验结果把蒸馏的物料依次输送到反应液罐，粗壬基酚罐、壬基酚罐和二壬基酚罐中。
2.根据权利要求1所述的壬基酚的生产方法，其特征在于步骤2)的具体过程是a)第一级反应器的输入速度为1.7 1. 9吨/小时，进料温度为115 125°C，进料同 时滴加壬烯，滴加速度为380 430升/小时；b)第一级反应后的物料送入冷凝器冷却至95 105°C，再进入第二级反应器，第二级 反应器的输入速度为1. 9 2. 1吨/小时，进料温度为95 105°C，进料同时滴加壬烯，滴 加速度为280 320升/小时；c)第二级反应后的物料送入冷凝器冷却至80 90°C，再进入第三级反应器，第三级反 应器的输入速度为2. 4 2. 6吨/小时，进料温度为80 90°C，进料同时滴加壬烯，滴加速 度为180 220升/小时。
3.根据权利要求1或2所述的壬基酚的生产方法，其特征在于进行步骤2)之前，将用 于反应的三个反应器冲入氮气进行保护。
4.根据权利要求1或2所述的壬基酚的生产方法，其特征在于步骤4)的具体过程为 物料进入薄膜蒸发器前先预热到150°C，之后加热并控制在175 185°C，输出到薄膜蒸发 器的流量为2 6吨/小时，薄膜蒸发器中的真空度控制在-0. 08 -0. 09KPa,之后物料在 高温和负压下，粗壬基酚由薄膜蒸发器的底部分离出；而苯酚和其他组分从薄膜蒸发器的 顶部分离出。
5.根据权利要求1或2所述的壬基酚的生产方法，其特征在于步骤5)中，蒸馏釜温度 控制在190 210°C，真空度为-0. 08 -0. 09KPa,当开始蒸馏后50 70分钟，此时蒸馏 釜温度达到190°C，把蒸馏出的物料切换到反应液罐中；之后再等50 70分钟，此时釜温 达到200°C，根据化验苯酚含量小于5%时，把蒸馏的物料切换到粗壬基酚罐中；接下来蒸 馏釜温度保持200 210°C，物料化验后当苯酚含量小于0. 4%时切换到壬基酚罐中；待出 料颜色大于30号，二壬基酚含量大于2%，再把物料切换到二壬基酚罐中。
6.根据权利要求1或2所述的壬基酚的生产方法，其特征在于在步骤4)中反应液罐中 的物料在反应结束后进入脱水塔进行脱水处理，去除其中的水分。
全文摘要
本发明公开了一种壬基酚的生产方法，将苯酚预热到115-125℃，接着将常温下的壬烯与预热后的苯酚充分混合，进入第一级反应器，冷却到120℃左右后进入二级反应器同时滴加壬烯，二级反应冷却到85℃左右，进入三级反应器反应同时滴加壬烯，经过三级反应生成的壬基酚反应液进入薄膜蒸发器脱酚，脱酚后的粗壬基酚进入蒸馏釜蒸馏出高纯度的壬基酚。本发明反应停留时间短，副产物少，质量好，所需动力小，能耗低。整个生产过程连续化进行，稳定性好，并提高了生产效率。
文档编号C07C39/06GK101913994SQ20101026021
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者钱飞 申请人:江苏凌飞化工有限公司