一种芳胺芳烃烷基化新型催化工艺的制作方法

2021-02-02 22:02:01|

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本发明涉及化学合成技术领域，更具体地说，涉及一种芳胺芳烃烷基化新型催化工艺。

背景技术：

高碳(c20-24)烷基苯是以c20-24α烯烃为原料，通过催化剂与苯进行烷基化反应得到。高碳烷基苯经三氧化硫磺化得到高碳烷基苯磺酸(hlabs)，然后经过中和碳酸化过程得到高碳烷基苯磺酸钙(hlabs-ca)。

高碳烷基苯磺酸钙是润滑油清净剂的一种，主要用于生产清净剂t106。t106具有良好的高温热稳定性、油溶性、抗泡性及抗水性。碱值高，酸中和能力强，清净性好，有防锈性。主要用于调制船用油，中、高档汽油内燃机油，高温润滑钙基脂。t106的碱值是衡量产品质量的重要指标，目前市场上的t106有两种碱值：tbn300和tbn400，碱值越高附加值越高，烷基苯副产物重烷基苯磺酸钙碱值最高只能达到360，tbn400只有添加一定的高碳烷基苯磺酸钙才能实现。

t106在车用油中的添加比例为3-5％，随着环保要求日益提高，需求量将进一步增加。在船用油中添加比例约30％。在高温润滑脂中约40％以上比例。

1968年uop的pacol装置投产以来,氢氟酸已成为线性烷基苯生产的主要催化剂。尽管氢氟酸与抓化铝催化剂相比其效率和产品质量具有明显优势,但由于催化剂的腐蚀性造成较高的设备投资与维护费用等问题,人们仍一直在致力于用多相催化剂代替液体酸。

目前还有部分企业采用固体三氯化铝或三氯化铝离子液作为烷基化催化剂，该工艺存在严重环保问题和产品质量问题，难以大面积工业化。1990年uop新推出的detal过程使用非腐蚀性的固体催化剂(f-sio2-al2o3)实现从苯和正构烯烃烷基化生产线性烷基苯。所用的反应器为固定床反应器,反应物维持液相进行操作,反应条件较缓和。detal过程使烷基化装置的设计、操作、安全防护等间题大为简化,且不再需用特殊的金属材料、泵、阀件等。与hf烷基化装置相比,detal装置的投资可减少30％。现有的hf烷基化装置如需改造或增加现有加工能力,改造成detal装置在经济上是有吸引力的。detal过程所用的催化剂具有高活性和高选择性，但是现行生产工艺中，采用的白土催化剂在使用完后，会携带大量的胺类物质，导致大量废渣的产生，对环境污染较大，且运行费用较高。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种芳胺芳烃烷基化新型催化工艺，可以实现在现有生产工艺的基础上，创新性的引入新型催化剂，新型催化剂包括分子筛催化剂和传热催化纤维棒，分子筛催化剂采用质子酸与非质子酸形成的酸性中心附着于分子筛表面，形成高活性高使用寿命的催化剂，应用于固定床反应器中，反应过程和催化剂无氟、无氯，且无需反冲洗即可实现重复利用，而引入的传热催化纤维棒可以改善固定床反应器中的传热性能较差的问题，不仅可以实现热量的快速传导和均匀分布，同时可以热量来触发自身的膨胀和收缩动作，从而在局部范围内引起反应物气体的流动，通过挤压气体与分子筛催化剂接触来提高催化反应的效果，从而实现烷基苯的高效连续化生产。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种芳胺芳烃烷基化新型催化工艺，包括以下步骤：

s1、将苯和长链烯烃按比例加入至脱水塔内，经过回流脱水后进入到干燥器内进行干燥处理；

s2、干燥处理后的原料在经过反应加热炉加热至130-180℃，在烷基苯反应器内在新型催化剂的催化下充分反应，得到反应产物；

s3、反应产物进入到脱苯塔内常压蒸馏脱去未反应的苯，然后循环回收利用；

s4、脱苯之后的反应产物依次经过脱轻塔和脱重塔减压蒸馏去除反应产物中的轻组分和重组分，得到烷基苯纯净品。

进一步的，所述步骤s1中的苯和长链烯烃的摩尔比为1：2-2.5，干燥器的干燥温度为80-90℃。

进一步的，所述步骤s2中烷基苯反应器为固定床反应器，所述新型催化剂为分子筛催化剂和传热催化纤维棒的混合物，且混合质量比为1:0.5-0.8。

进一步的，所述分子筛催化剂采用质子酸或非质子酸形成的酸性中心附着于以沸石为原料的分子筛表面，具体通过质子酸或非质子酸对沸石在20-80℃的温度下进行饱和浸渍，然后在80-250℃的温度下进行脱水干燥，再取纳米磁性氧化铁溶液在20-60℃的温度下进行饱和浸渍，最后在80-120℃的温度下进行脱水干燥，可以对沸石进行改性赋予高活性高催化性以及一定的磁性，用来与传热催化纤维棒进行配合。

进一步的，所述分子筛、质子酸或非质子酸以及纳米磁性氧化铁溶液的质量比为1:0.1-0.2:0.02-0.05。

进一步的，所述分子筛催化剂占苯和长链烯烃质量分数的5-10％。

进一步的，所述传热催化纤维棒包括隔热纤维套、镶嵌于隔热纤维套内中心处的气控球以及一对连接于隔热纤维套内侧两端的导热丝，所述气控球外端连接有一对对称分布的隔热柱，所述隔热柱远离隔热球一端连接有隔热球，所述隔热球上开设有多个均匀分布的导热孔，所述导热孔内活动镶嵌有相匹配的导热磁球，所述隔热球内设有导热外囊，且多个导热磁球连接于导热外囊的外表面上，所述导热外囊贯穿隔热柱延伸至气控球内，所述气控球外端镶嵌连接有与导热丝相对应的导热内囊，且导热内囊与导热外囊相连通，传热催化纤维棒填充于分子筛催化剂之间，通过导热磁球吸收热量，然后通过导热外囊将热量传递至气控球上，气控球受热膨胀后一方面通过导热内囊的液压吸力吸取导热外囊中的导热混合物，迫使导热磁球跟随导热外囊的收缩从隔热球表面迁移至内部，减少对外界热量的吸收，此时导热内囊在吸取到导热混合物之后且在气控球的膨胀作用下与导热丝接触，从而形成导热连接，导热丝将导热外囊和气控球上的热量进行传递，并以此来提高反应器内部的传热性和热量分布均匀性，另一方面气控球膨胀后可以将该区域内的反应气体向两侧进行挤压，正好挤进分子筛催化剂的内部进行充分的气固接触，从而有效提高催化性能，在导热丝将热量导走后气控球恢复形状，导热内囊受到挤压后其内的导热混合物重新回到导热外囊中，导热磁球也同时复位重新开始大量吸收热量，开始下一轮的挤压，从而形成持续不断的膨胀和收缩动作。

进一步的，所述导热外囊内填充有质量比为1:1的导热油和导热砂，且导热外囊延伸至气控球内的部分和导热内囊均处于压缩状态，导热油和导热砂本身具有良好的导热性，并具有一定的流动性进行迁移。

进一步的，所述导热磁球包括导热外壳以及镶嵌于导热外壳内的磁芯球，所述导热外壳采用导热材料制成，所述磁芯球采用铁磁性材料制成，导热外壳用来吸收热量并传导至导热外囊处，磁芯球用来与分子筛催化剂进行磁吸配合，不仅有利于导热磁球的复位，同时可以改善热传导。

进一步的，所述隔热纤维套、隔热柱和隔热球均采用隔热材料制成，所述导热磁球采用热膨胀材料制成。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现在现有生产工艺的基础上，创新性的引入新型催化剂，新型催化剂包括分子筛催化剂和传热催化纤维棒，分子筛催化剂采用质子酸与非质子酸形成的酸性中心附着于分子筛表面，形成高活性高使用寿命的催化剂，应用于固定床反应器中，反应过程和催化剂无氟、无氯，且无需反冲洗即可实现重复利用，而引入的传热催化纤维棒可以改善固定床反应器中的传热性能较差的问题，不仅可以实现热量的快速传导和均匀分布，同时可以热量来触发自身的膨胀和收缩动作，从而在局部范围内引起反应物气体的流动，通过挤压气体与分子筛催化剂接触来提高催化反应的效果，从而实现烷基苯的高效连续化生产。

(2)传热催化纤维棒填充于分子筛催化剂之间，通过导热磁球吸收热量，然后通过导热外囊将热量传递至气控球上，气控球受热膨胀后一方面通过导热内囊的液压吸力吸取导热外囊中的导热混合物，迫使导热磁球跟随导热外囊的收缩从隔热球表面迁移至内部，减少对外界热量的吸收，此时导热内囊在吸取到导热混合物之后且在气控球的膨胀作用下与导热丝接触，从而形成导热连接，导热丝将导热外囊和气控球上的热量进行传递，并以此来提高反应器内部的传热性和热量分布均匀性，另一方面气控球膨胀后可以将该区域内的反应气体向两侧进行挤压，正好挤进分子筛催化剂的内部进行充分的气固接触，从而有效提高催化性能，在导热丝将热量导走后气控球恢复形状，导热内囊受到挤压后其内的导热混合物重新回到导热外囊中，导热磁球也同时复位重新开始大量吸收热量，开始下一轮的挤压，从而形成持续不断的膨胀和收缩动作。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明烷基苯反应器的结构示意图；

图3为本发明传热催化纤维棒正常状态下的结构示意图；

图4为图3中a的结构示意图；

图5为本发明传热催化纤维棒膨胀状态下的结构示意图；

图6为本发明气控球正常状态下的结构示意图；

图7为本发明气控球膨胀状态下的结构示意图；

图8为本发明导热磁球的结构示意图。

图中标号说明：

1传热催化纤维棒、11隔热纤维套、12导热丝、13气控球、14隔热柱、15隔热球、2导热磁球、21导热外壳、22磁芯球、3导热外囊、4导热内囊。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种芳胺芳烃烷基化新型催化工艺，包括以下步骤：

s1、将苯和长链烯烃按比例加入至脱水塔内，经过回流脱水后进入到干燥器内进行干燥处理；

s2、干燥处理后的原料在经过反应加热炉加热至130℃，在烷基苯反应器内在新型催化剂的催化下充分反应，得到反应产物；

s3、反应产物进入到脱苯塔内常压蒸馏脱去未反应的苯，然后循环回收利用；

s4、脱苯之后的反应产物依次经过脱轻塔和脱重塔减压蒸馏去除反应产物中的轻组分和重组分，得到烷基苯纯净品。

步骤s1中的苯和长链烯烃的摩尔比为1：2，干燥器的干燥温度为80℃。

请参阅图2，步骤s2中烷基苯反应器为固定床反应器，新型催化剂为分子筛催化剂和传热催化纤维棒1的混合物，且混合质量比为1:0.5。

分子筛催化剂采用质子酸或非质子酸形成的酸性中心附着于以沸石为原料的分子筛表面，具体通过质子酸或非质子酸对沸石在30℃的温度下进行饱和浸渍，然后在150℃的温度下进行脱水干燥，再取纳米磁性氧化铁溶液在50℃的温度下进行饱和浸渍，最后在80℃的温度下进行脱水干燥，可以对沸石进行改性赋予高活性高催化性以及一定的磁性，用来与传热催化纤维棒1进行配合。

分子筛、质子酸或非质子酸以及纳米磁性氧化铁溶液的质量比为1:0.1:0.02。

分子筛催化剂占苯和长链烯烃质量分数的5％。

请参阅图3-7，传热催化纤维棒1包括隔热纤维套11、镶嵌于隔热纤维套11内中心处的气控球13以及一对连接于隔热纤维套11内侧两端的导热丝12，气控球13外端连接有一对对称分布的隔热柱14，隔热柱14远离隔热球15一端连接有隔热球15，隔热球15上开设有多个均匀分布的导热孔，导热孔内活动镶嵌有相匹配的导热磁球2，隔热球15内设有导热外囊3，且多个导热磁球2连接于导热外囊3的外表面上，导热外囊3贯穿隔热柱14延伸至气控球13内，气控球13外端镶嵌连接有与导热丝12相对应的导热内囊4，且导热内囊4与导热外囊3相连通，传热催化纤维棒1填充于分子筛催化剂之间，通过导热磁球2吸收热量，然后通过导热外囊3将热量传递至气控球13上，气控球13受热膨胀后一方面通过导热内囊4的液压吸力吸取导热外囊3中的导热混合物，迫使导热磁球2跟随导热外囊3的收缩从隔热球15表面迁移至内部，减少对外界热量的吸收，此时导热内囊4在吸取到导热混合物之后且在气控球13的膨胀作用下与导热丝12接触，从而形成导热连接，导热丝12将导热外囊3和气控球13上的热量进行传递，并以此来提高反应器内部的传热性和热量分布均匀性，另一方面气控球13膨胀后可以将该区域内的反应气体向两侧进行挤压，正好挤进分子筛催化剂的内部进行充分的气固接触，从而有效提高催化性能，在导热丝12将热量导走后气控球13恢复形状，导热内囊4受到挤压后其内的导热混合物重新回到导热外囊3中，导热磁球2也同时复位重新开始大量吸收热量，开始下一轮的挤压，从而形成持续不断的膨胀和收缩动作。

导热外囊3内填充有质量比为1:1的导热油和导热砂，且导热外囊3延伸至气控球13内的部分和导热内囊4均处于压缩状态，导热油和导热砂本身具有良好的导热性，并具有一定的流动性进行迁移。

请参阅图8，导热磁球2包括导热外壳21以及镶嵌于导热外壳21内的磁芯球22，导热外壳21采用导热材料制成，磁芯球22采用铁磁性材料制成，导热外壳21用来吸收热量并传导至导热外囊3处，磁芯球22用来与分子筛催化剂进行磁吸配合，不仅有利于导热磁球2的复位，同时可以改善热传导。

隔热纤维套11、隔热柱14和隔热球15均采用隔热材料制成，导热磁球2采用热膨胀材料制成。

实施例2：

请参阅图1-2，一种芳胺芳烃烷基化新型催化工艺，包括以下步骤：

s1、将苯和长链烯烃按比例加入至脱水塔内，经过回流脱水后进入到干燥器内进行干燥处理；

s2、干燥处理后的原料在经过反应加热炉加热至150℃，在烷基苯反应器内在新型催化剂的催化下充分反应，得到反应产物；

s3、反应产物进入到脱苯塔内常压蒸馏脱去未反应的苯，然后循环回收利用；

s4、脱苯之后的反应产物依次经过脱轻塔和脱重塔减压蒸馏去除反应产物中的轻组分和重组分，得到烷基苯纯净品。

步骤s1中的苯和长链烯烃的摩尔比为1：2.2，干燥器的干燥温度为85℃。

请参阅图3，步骤s2中烷基苯反应器为固定床反应器，新型催化剂为分子筛催化剂和传热催化纤维棒1的混合物，且混合质量比为1:0.6。

分子筛、质子酸或非质子酸以及纳米磁性氧化铁溶液的质量比为1:0.15:0.04。

分子筛催化剂占苯和长链烯烃质量分数的8％。

其余部分与实施例1保持一致。

实施例3：

请参阅图1-2，一种芳胺芳烃烷基化新型催化工艺，包括以下步骤：

s1、将苯和长链烯烃按比例加入至脱水塔内，经过回流脱水后进入到干燥器内进行干燥处理；

s2、干燥处理后的原料在经过反应加热炉加热至180℃，在烷基苯反应器内在新型催化剂的催化下充分反应，得到反应产物；

s3、反应产物进入到脱苯塔内常压蒸馏脱去未反应的苯，然后循环回收利用；

s4、脱苯之后的反应产物依次经过脱轻塔和脱重塔减压蒸馏去除反应产物中的轻组分和重组分，得到烷基苯纯净品。

步骤s1中的苯和长链烯烃的摩尔比为1：2.5，干燥器的干燥温度为90℃。

请参阅图3，步骤s2中烷基苯反应器为固定床反应器，新型催化剂为分子筛催化剂和传热催化纤维棒1的混合物，且混合质量比为1:0.8。

分子筛、质子酸或非质子酸以及纳米磁性氧化铁溶液的质量比为1:0.2:0.05。

分子筛催化剂占苯和长链烯烃质量分数的10％。

其余部分与实施例1保持一致。

本发明可以实现在现有生产工艺的基础上，创新性的引入新型催化剂，新型催化剂包括分子筛催化剂和传热催化纤维棒1，分子筛催化剂采用质子酸与非质子酸形成的酸性中心附着于分子筛表面，形成高活性高使用寿命的催化剂，应用于固定床反应器中，反应过程和催化剂无氟、无氯，且无需反冲洗即可实现重复利用，而引入的传热催化纤维棒1可以改善固定床反应器中的传热性能较差的问题，不仅可以实现热量的快速传导和均匀分布，同时可以热量来触发自身的膨胀和收缩动作，从而在局部范围内引起反应物气体的流动，通过挤压气体与分子筛催化剂接触来提高催化反应的效果，从而实现烷基苯的高效连续化生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

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