连续化生产对伞花烃的方法及其装置

背景技术

对伞花烃即对异丙基甲苯，是一种重要的化工产品和用途广泛的有机合成中间体。对伞花烃可由工业双戊烯经催化脱氢反应得到。对伞花烃可以直接用于软饮料、冰制食品、糖果、口香糖、调味料中，用于调配化妆品、皂用和洗涤剂用香精；可用于制成软胶囊，用作镇咳、祛痰药、治疗慢性气管炎；同时还可用于合成多种多环麝香型香料，和其他含芳环香料，药物，除草剂，杀菌剂等；还可以用于合成对甲酚及其下游系列产品等；它还可以作为配制油漆的稀释剂和其它类似用途。用途较为广泛，附加值较高。

目前已知制备对伞花烃的方法，主要有3类，分别为：(1)天然原料直接制取法；(2)石化原料化学合成法；(3)松节油及其衍生物合成法。

发明内容

为了解决现有技术存在的反应规模小、无法工业化连续生产，处理过程复杂的缺点，本发明提供一种连续化生产对伞花烃的方法及其装置，具有连续化生产、操作简单，无废弃物，不需溶剂和其它反应试剂，催化剂简单且可回收利用的优点。

本发明提供如下技术方案：一种连续化生产对伞花烃的方法，在反应器中装入0.1kg～50.0kg的Pd/C催化剂，按0.01L/min～5.00L/min的速度通入惰性载气如氮气，打开加热装置，在反应器温度达到150℃～400℃时，打开计量泵，并按相当于空速0.5h-1～5.0h-1的速度连续通入工业双戊烯原料，经预热、气化，并与催化剂进行接触反应，随着反应的进行，反应产物连续进入与反应器底部相连的冷凝器，待冷凝后，由冷凝器直接收集至产物贮槽。得到的产物为对伞花烃产品。其中，所述的空速是指一种不受反应器大小影响而表示进料速度的参数。上述Pd/C催化剂的钯含量在0.1％wt～10.0％wt之间。

本发明所述的用于实施上述方法的装置，即：一种用于实施由工业双戊烯连续化生产对伞花烃的方法装置，主要由原料贮槽、计量泵、预热器、气化器、反应器、冷凝器、产品贮槽和加热装置组成，在预热器和原料贮槽之间设有可连续恒流进料的计量泵，且计量泵的进口与原料贮槽出口连通，计量泵的出口与预热器进口相连，然后预热器出口和气化器进口连接，气化器出口与反应器顶部的进口连接，反应器底部的出口和冷凝器进口连接，冷凝器出口与产品贮槽进口连接，预热器、气化器、反应器和加热装置相连。气化器内安装有内径为0.05mm～1.00mm的喷头。反应器为列管式反应器，列管内装载反应催化剂，反应器上设有温度传感器，列管式反应器设有夹套。反应器为列管式多管反应床，反应器夹套可控制温度。反应器的进料口位于反应器的顶部，原料经预热，喷头雾化气化后，由反应器顶部进入反应床层，反应器的出料口在反应器的底部，反应产物直接进入冷凝器，经冷凝后直接收集至产物贮槽。加热装置包括膨胀器、磁力泵、冷油箱和热油炉，冷油箱和热油炉之间设有磁力泵，磁力泵和预热器、气化器及反应器相连，热油炉一端和膨胀器连接，另一端与预热器、气化器及反应器相连，和磁力泵组成闭合加热回路。

本发明采用的原料工业双戊烯是一类具有六元环结构的单环萜烯，这类单环萜烯经过催化脱氢即可转化为对伞花烃。本发明所指工业双戊烯是一类分子量相同、结构相似的单环单萜类化合物组成的混合物，通常有很多异构体，如：苧烯、α-松油烯、α-水芹烯、β-水芹烯、γ-松油烯、异松油烯等。

具体实施方式

本发明所涉及的反应原料、反应混合物和反应产物的分析，均采用相同的气相色谱分析方法。气相色谱仪为岛津GC-2014型，色谱柱为Rtx-5(0.25mm×30m×0.25μm)，柱温控制条件为：70℃保持2min，以3℃/min的升温速度升至130℃，然后以10℃/min的升温速度升至280℃。载气为氮气，分流比为50：1；检测器为FID，检测器温度为280℃，进样器温度为280℃。

一种由工业双戊烯连续化生产对伞花烃的方法，是以工业双戊烯为原料，以Pd/C为催化剂，在连续化反应装置中发生催化脱氢反应，连续生产对伞花烃的方法。如图1所示，具体包括如下步骤：

步：在反应器中加入0.1kg～50.0kg催化剂，以0.01L/min～5.00L/min的速度通入惰性载气氮气，打开加热装置，在反应器温度达到150℃～400℃，打开计量泵，并按相当于空速0.5h-1～5.0h-1的速度连续通入工业双戊烯原料，经预热、气化，并与催化剂进行接触反应。上述催化剂为Pd/C催化剂，其钯含量在0.1％～10.0％之间。控制反应器温度可为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℃，工业双戊烯原料的进料速度按相当于空速0.5h-1、1.0h-1、2.0h-1、3.0h-1、4.0h-1或5.0h-1，氮气的流速可为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：待反应器温度达到指定温度时，打开计量泵，以相当于空速0.5h-1～5.0h-1速度连续通入工业双戊烯原料，原料经预热器预热，气化器喷头喷雾气化进入反应器，与催化剂进行接触反应，反应产物连续进入冷凝器进行冷凝，然后收集至产品贮槽。本实施例中，分别对不同温度、双戊烯进料速度和氮气流速条件下反应产物取样并进行气相色谱分析，图谱见图3。