过氧化二异丙苯的合成系统的制作方法

本发明涉及有机合成领域，具体而言，涉及一种过氧化二异丙苯的合成系统。

背景技术：

目前，世界上(含中国)约90％的过氧化二异丙苯工业化生产采用苄醇法。该方法首先需要制备二甲基苄醇(dmpc)，dmpc是以为chp为原料制得的，制备方法大致3类:1)用水溶性硫化合物等无机还原剂还原chp；2)在强碱或重金属催化剂存在下，chp分解生成dmpc；3)电解还原法，其原理都是将过氧化氢异丙苯中的过氧键还原成为羟基。制备的dmpc与chp在酸性催化剂的作用下反应生成dcp与h2o，反应结束后反应物用naoh溶液洗至中性后分去水，并经真空蒸馏浓缩，再溶于无水乙醇中，冷至0℃以下结晶，将结晶过滤后于真空下干燥得过氧化二异丙苯成品。其工艺流程通常为：还原→水洗除盐→苄醇提浓→缩合→碱洗水洗除催化剂→产物提浓→产物结晶→过滤干燥→成品。

上述方法的优点是技术成熟，适宜大规模生产，原料只有chp一种，副反应较少且目标产物产量不受其他原材料制约，然而具有废水量大、环境污染严重的缺点，随着国家对环境保护的日益重视，苄醇法将越发受到限制，因此目前急需开发一种dcp的清洁生产方法。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种过氧化二异丙苯的合成系统，以解决现有技术中苄醇法生产过氧化二异丙苯的过程中废水生成量多、环境污染严重的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种过氧化二异丙苯的合成系统，包括顺序连通设置的进料罐、反应器、物料循环储罐和物料循环泵，物料循环泵的第一出口与进料罐的入口连通，反应器包括沿物料的流动方向上依次设置的至少一个固定床。

进一步地，反应器还包括：第一壳体，具有第一容纳腔，固定床设置于第一容纳腔中；折流板，设置于第一容纳腔中并在第一容纳腔内形成物料的流动通道，且沿流动通道的延伸方向折流板设置于固定床的前、后两侧；加热装置，与第一壳体连接。

进一步地，在流动通道的延伸方向上，设置于前侧的折流板与设置于后侧的折流板分别与第一容纳腔的顶面和底面连接。

进一步地，固定床为多个，沿流动通道的延伸方向上，第一壳体的第一壳体纵截面为正方形，横截面为矩形。

进一步地，折流板为矩形，且折流板的长边与第一壳体纵截面的边长相同，折流板的短边为第一壳体纵截面的边长的2/3～5/6。

进一步地，第一壳体包括可拆卸的顶盖。

进一步地，顶盖与剩余的第一壳体螺栓连接。

进一步地，固定床包括用于填充固体催化剂的第二壳体，沿流动通道的延伸方向第二壳体的上表面、前表面和后表面上开设有通孔。

进一步地，上表面、前表面和/或后表面的开孔率为50％～70％。

进一步地，沿流动通道的延伸方向第二壳体的第二壳体纵截面为长方形，且第二壳体纵截面与折流板的尺寸相同。

进一步地，第二壳体包括：催化剂加料口，设置于第二壳体的底面；加料封闭开关，与催化剂加料口连接。

进一步地，第二壳体包括第二容纳腔，固定床还包括设置于固体催化剂与第二容纳腔之间的钢丝网，钢丝网的孔隙小于固体催化剂的粒径。

进一步地，物料循环泵还包括第二出口，合成系统还包括顺序连通的提浓塔、结晶器、过滤器和结晶溶剂回收塔，提浓塔的入口与第二出口连通，且结晶溶剂回收塔的循环出口与结晶器的循环入口连通。

进一步地，合成系统还包括与进料罐的入口连通的静态混合器。

应用本发明的技术方案，提供了一种包括顺序连通设置的进料罐、反应器、物料循环储罐和物料循环泵的过氧化二异丙苯的合成系统，由于该反应器包括沿物料的流动方向上依次设置的至少一个固定床，从而通过向进料罐中加入α-甲基苯乙烯与过氧化氢异丙苯，能够在反应器中直接进行缩合反应以合成过氧化二异丙苯，进而省去了苄醇法中过氧化氢异丙苯还原苄醇环节，不再需要水洗除还原剂，不产生含盐废水；并且，由于上述反应器中设置有固定床，从而用固体催化剂代替现有技术中的离子型催化剂，无需碱洗与水洗除催化剂，实现了零废水生产，进而利用上述合成系统使得整个生产工艺具有环保和清洁的特点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施方式所提供的一种过氧化二异丙苯的合成系统的结构示意图；

图2示出了图1所示的合成系统中反应器的剖面结构示意图；

图3示出了图1所示的合成系统中反应器的俯视结构示意图；以及

图4示出了图1所示的合成系统中反应器的纵向截面示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、进料罐；20、反应器；210、固定床；211、第二壳体；212、通孔；213、卡槽；220、第一壳体；221、顶盖；230、折流板；30、物料循环储罐；40、物料循环泵；50、提浓塔；60、结晶器；70、过滤器；80、结晶溶剂回收塔；90、静态混合器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中dcp的生产方法具有废水量大、环境污染严重的缺点。本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种过氧化二异丙苯的合成系统，如图1所示，包括顺序连通设置的进料罐10、反应器20、物料循环储罐30和物料循环泵40，物料循环泵40的第一出口与进料罐10的入口连通，反应器20包括沿物料的流动方向上依次设置的至少一个固定床210。

本发明的上述过氧化二异丙苯的合成系统中由于反应器包括沿物料的流动方向上依次设置的至少一个固定床，从而通过向进料罐中加入α-甲基苯乙烯与过氧化氢异丙苯，能够在反应器中直接进行缩合反应以合成过氧化二异丙苯，进而省去了苄醇法中过氧化氢异丙苯还原苄醇环节，不再需要水洗除还原剂，不产生含盐废水；并且，由于上述反应器中设置有固定床，从而用固体催化剂代替现有技术中的离子型催化剂，无需碱洗与水洗除催化剂，实现了零废水生产，进而利用上述合成系统使得整个生产工艺具有环保和清洁的特点。

在本发明的上述合成系统中，合成系统还可以包括与进料罐10的入口连通的静态混合器90。上述静态混合器90用于将α-甲基苯乙烯(ams)与过氧化氢异丙苯(chp)按所需比例进行混合，再将混合物料通入上述的进料罐10中，从而有效地提高了chp的收率和工艺效率。

在本发明的上述合成系统中，优选地，反应器20还包括：第一壳体220，具有第一容纳腔，固定床210设置于第一容纳腔中；折流板230，设置于第一容纳腔中并在第一容纳腔内形成物料的流动通道，且沿流动通道的延伸方向折流板230设置于固定床210的前、后两侧；加热装置，与第一壳体220连接，如图2所示。利用上述折流板230增加了物料通过固定床210时的停留时间与接触面积，从而提高了反应效率。

在上述设置有折流板230的反应器20中，为了进一步提高反应器20的反应效率，优选地，在流动通道的延伸方向上，设置于前侧的折流板230与设置于后侧的折流板230分别与第一容纳腔的顶面和底面连接。通过上述优选的设置方式能够使物料在反应器20中呈s型流动，从而有效地增加物料在通过固定床210时的停留时间与接触面积。

在上述设置有折流板230的反应器20中，固定床210优选为多个，沿流动通道的延伸方向上，第一壳体220的第一壳体纵截面为正方形，横截面为矩形。采用上述结构的第一壳体220能够保证多个固定床210和折流板230设置于反应器20中，从而进一步提高反应器20的反应效率。更为优选地，折流板230为矩形，且折流板230的长边与第一壳体纵截面的边长相同，折流板230的短边为第一壳体纵截面的边长的2/3～5/6。采用上述结构的折流板230能够在保证物料的流动速率的前提下提高物料与固定床210的接触面积。

在上述设置有折流板230的反应器20中，优选地，第一壳体220可以包括可拆卸的顶盖221。由于顶盖221可拆卸，从而便于检修与更换反应器20中的固定床210和折流板230。本领域技术人员可以根据现有技术实现顶盖221的可拆卸，更为优选地，顶盖221与剩余的第一壳体220螺栓连接。如图3所示，可以通过在反应器20的上表面和顶盖221上开设对应的人孔，并通过螺栓将反应器20的上表面与顶盖221连接。

在上述设置有折流板230的反应器20中，优选地，固定床210包括用于填充固体催化剂的第二壳体211，沿流动通道的延伸方向第二壳体211的上表面、前表面和后表面上开设有通孔212，如图4所示。上述第二壳体211优选为不锈钢壳体，不锈钢壳体能够使固定床210具有较高的可靠性，第二壳体211可以通过第一壳体220内壁的卡槽213固定在第一容纳腔的下表面，上述设置方式有效地防止了固定床210在第一壳体220中不随物料的冲刷而移动。

在上述优选的实施方式中，为了提高物料在固定床210中的反应效率，上表面、前表面和/或后表面的开孔率为50％～70％。具体地，ams与chp的混合物料由折流板230溢流后进入固定床210的第二壳体211左表面的通孔，与固体酸催化剂充分接触后，通过第二壳体211右表面与上表面的通孔经下一折流板向右传递，反应器20内混合物料的流动动力由进料罐10与反应器20的液位差提供。

在上述优选的实施方式中，为了保证物料在反应器20中的流动，反应器20的第二壳体211设置于第一容纳腔的底面，沿上述流动通道的延伸方向第二壳体211的第二壳体纵截面为长方体，且第二壳体纵截面与折流板230的尺寸相同，如图4所示。

在上述优选的实施方式中，为了方便催化剂的加料，优选地，第二壳体211包括：催化剂加料口，设置于第二壳体211的底面；加料封闭开关，与催化剂加料口连接。并且，第二壳体211包括第二容纳腔，为了固定催化剂，防止催化剂进入反应体系，优选地，固定床210还包括设置于固体催化剂与第二容纳腔之间的钢丝网，钢丝网的孔隙小于固体催化剂的粒径。上述催化剂填装时保持一定的松散度，防止密实度过大增加物料通过的阻力，影响物料与催化剂的接触面积。

在本发明的上述合成系统中，物料循环泵40的第一出口与进料罐10的入口连通以建立循环，物料循环泵40还可以包括第二出口，且合成系统还可以包括顺序连通的提浓塔50、结晶器60、过滤器70和结晶溶剂回收塔80，提浓塔50的入口与第二出口连通，且结晶溶剂回收塔80的循环出口与结晶器60的循环入口连通。上述提浓塔50用于对物料进行蒸馏并在塔顶除去未反应的轻组分，以得到浓缩dcp；上述结晶器60用于将浓缩dcp低温重结晶，当不再有晶体析出时将物料送入过滤器70中；上述过滤器70用于对物料进行过滤，以得到滤液和滤饼，滤饼定期排出并进行干燥，以得到dcp产品；上述结晶溶剂回收塔80用于将滤液经过精馏精制，精制后的溶液再后返回结晶器60中重复使用。

在一种优选的实施方式中，采用上述合成系统的过氧化二异丙苯的合成方法包括以下步骤：采用的合成系统如图1所示，在反应开始前先将静态混合器90加热，使其温度到达40℃～45℃后，开始按将ams与chp以2:1(摩尔比)的比例经静态混合器加入进料罐10，混合物料通过进料罐10底端的出料口进入反应器20，经折流板230分布后充满反应器20，并通过反应器20下端的出料口进入物料循环储罐30，当物料循环储罐30液位到60％时停止加料，启动物料循环泵40，物料依次经过进料罐10、反应器20和物料循环储罐30循环并进行反应；反应结束后通过物料循环泵40的第二出口将物料送入提浓塔50，通过蒸馏在塔顶除去未反应的轻组分，将塔釜的浓缩dcp送入结晶器60，并加入结晶溶剂进行低温重结晶，当不再有晶体析出时将物料送入过滤器70，滤液送入结晶溶剂回收塔80，溶剂经过精馏精制后返回结晶器60重复使用，滤饼定期排出并进行干燥，以得到dcp产品。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、通过向进料罐中加入α-甲基苯乙烯与过氧化氢异丙苯，能够在反应器中直接进行缩合反应以合成过氧化二异丙苯，进而省去了苄醇法中过氧化氢异丙苯还原苄醇环节，不再需要水洗除还原剂，不产生含盐废水；

2、由于上述反应器中设置有固定床，从而用固体催化剂代替现有技术中的离子型催化剂，无需碱洗与水洗除催化剂，实现了零废水生产，进而利用上述合成系统使得整个生产工艺具有环保和清洁的特点；

3、通过对反应器进行改进，增加了物料通过固体催化剂时的停留时间与接触面积，提高了反应效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。