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1,2,4-三苯甲基是一种苯的同系物,又叫偏三甲苯或假枯烯,主要用于分析试剂、有机合成和制药工业。1,2,4-三甲基苯化学性质稳定,是一种高质量、高附加值的重要精细化工原料,可用来合成树脂、染料、医药、增塑剂等,是高档油漆和蒽醌法生产双氧水的理想溶剂,是生产偏苯三酸酐、3,4-二甲基苯甲醛、均三甲苯以及均四甲苯等产品的重要原料。总体来说,我国对此类产品需求量较大。目前国内1,2,4-三甲基苯年生产能力较低,大部分需要依赖进口来弥补。
C9芳烃是原油加工过程中的副产物,主要来自炼厂的重整装置和裂解装置。C9芳烃中含有大量的1,2,4-三甲基苯、均三甲苯、连三甲苯、邻甲乙苯、间甲乙苯、对甲乙苯、正丙苯和异丙苯等,其中1,2,3-三甲基苯含量约占35%~40%。从C(芳烃异构化生产1,2,4-三甲苯的步骤如下:
(1)将石油裂解产生的纯度大于等于90%的C9芳烃在脱轻塔1中进行脱轻处理,控制脱轻塔1的工作温度为166℃~168℃,使沸点低于166℃的邻甲乙苯、间甲乙苯、对甲乙苯、均三甲苯、正丙苯和异丙苯汽化并从塔顶离开脱轻塔1后,进入第一精馏塔2;脱轻塔1的塔底保留的沸点髙于l68℃的1,2,4-三甲基苯和连三甲苯输送至第二精馏塔3;
(2)在第二精馏塔3中,精馏温度为169.5℃~175℃,1,2,4-三甲基苯从第二精馏塔3顶部离开并被收集,第二精馏塔3底部保留连三甲苯;
(3)在第一精馏塔2中,精馏温度为162℃~164℃,塔底保留均三甲苯和邻甲乙苯;
(4)将上述步骤2)和步骤3)的塔底产物同时送入密闭的异构化反应器4中,进行催化反应,催化剂以固定床的形式设置在异构化反应器4中,反应物流以液态形式通过固定床;异构化反应器内压力为0.2MPa,反应温度为260~270℃,步骤2)和步骤3)的塔底产物连续流过固定床,在催化剂作用下发生异构化反应,使部分连三甲苯、均三甲苯发生结构异构化而成为1,2,4-三甲基苯,同时,有部分邻甲乙苯异构成对甲乙苯和间甲乙苯;
(5)将步骤4)获得的反应产物不断输入到脱轻塔1,经脱轻后送入第二精馏塔3中,在第二精馏塔3中精馏获得1,2,4-三甲基苯,塔底产物再次送入异构化反应器4中进行循环反应。该方法单程转化率可达45%。其工作原理图如下。
邻二甲苯与甲醇、二甲醚或一氯甲烷烷基化合成1,2,4-三甲基苯,采用固定床连续反应。反应条件:温度400℃,液体质量空速1h-1,邻二甲苯:甲醇或一氯甲烷(摩尔比)1:1,邻二甲苯:二甲醚(摩尔比)2:1,反应时间为1小时,常压。催化剂选择SiO2Al2O3=50的HMCM-22分子筛。邻二甲苯烷基化合成1,2,4-三甲基苯的反应性能见下表。
偏苯三酸酐(TMA)分子结构中含有羧酸及酸酐结构,兼具苯甲酸及苯酐的化学性质,可与醇反应生成酯或聚酯,与碱反应生成盐,与氨(胺)反应生成酰胺一酰亚胺,在催化剂作用下与烃发生缩合反应等,使得其在生产PVC树脂增塑剂、聚酰亚胺树脂漆、水溶性醇酸树脂、环氧树脂固化剂、低压及脉冲电力容器的浸渍剂、电影胶片、水处理剂以及表面活性等方面具有广泛的应用。由1,2,4-三甲基苯液相空气分段氧化法生产偏苯三酸酐的步骤如下:
(1)将400Kg1,2,4-三甲基苯、1000Kg醋酸放入混合釜中,再加1.2Kg醋酸钴、1.2Kg四溴乙烷。控制混合温度60℃,开动搅拌混合,使催化剂完全溶解
(2)将混合料放入氧化塔中,将温度升至140℃,压力1.0Mpa,通入空气引发进行段氧化反应,控制氧化温度140-180℃,氧化压力0.4-1.0Mpa。引发30分钟后投入准备好的催化剂,其中醋酸钴0.8Kg、四溴乙烷0.8Kg、醋酸锰0.8Kg。控制氧化温度180-300℃,压力1.0-3.0Ma,调节空气流量使之达到2000m3/h。当尾气氧含量达18-20%时氧化结束
(3)氧化物料经脱水成粗酐,釜温控制在200-250℃。成酐过程中产生的稀醋酸送入精馏塔,提浓后回用。
(4)粗酐经减压精馏分除副产品得成品偏酐478Kg。釜温控制在200-280℃,真空度为10-20mmHg。
三甲基氢醌是合成维生素E的主要原料,以1,2,4-三甲基苯为原料,经过溴代反应、氧化反应、还原反应,最后制备得到三甲基氢醌,其反应方程式如下。该工艺合成路线短,收率高,溴元素通过回收可以做到完全循环利用,是一条清洁的合成工艺,解决了现有工艺中间甲酚来源紧缺以及对二甲苯工艺中污染重大的问题。
[1] 曹正国,周爱华,荆晓平,C9芳烃异构化生产偏三甲苯的方法,CN 201110206928,申请日2011-07-22
[2] 文怀有,孙以敏,段礼敏,一种BTX芳烃甲基化合成偏三甲苯的方法,CN 200910195550,申请日2009-09-11
[3] 柯伯成,柯伯留,柯宝来,偏三甲苯也像空气分段氧化法生产偏苯三酸酐的方法,CN 200810122196,申请日2008-11-11
[4] 曾庆宇,夏小忠,刘祥洪,一种三甲苯合成三甲基氢醌的方法,CN 201611001125,申请日2016-11-15