CN119015730A - 酚类邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了酚类邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚的系统。本发明精心设计了苯酚邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚的系统，充分利用相分离技术，将脱甲醇塔与分相罐、脱水塔连接，实现了芳基甲基醚从系统中便捷且高效的分离提取。分离后，反应系统中芳基甲基醚的含量可以降至1wt%以下，解决酚类邻位甲基化反应不可避免的芳基甲基醚副产物在反应系统内不断的循环富集的问题，实现高效分离芳基甲基醚的目的。本发明提供的装置设计简单、无需额外增加精馏塔来单独处理芳基甲基醚，有效控制生产成本。

Description

酚类邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚的系统

技术领域

本发明属于化工产品的分离技术领域，具体涉及到酚类邻位甲基化装置中芳基甲基醚的脱除系统。

背景技术

邻甲酚、2，6-二甲酚、2，5-二甲酚以及2，3，6-三甲酚等都是重要的有机化工中间体，广泛应用于医药、农药、染料、香料、涂料、橡胶和塑料等领域。目前，获得这些化合物的主要途径有天然分离法和化学合成法，其中天然分离法是指从煤焦油中分离得到，但是由于资源有限，工艺复杂，以及得到的产品品质不高，天然分离装置被不断淘汰。化学法合成法主要是指苯酚或间甲酚烷基化法，因其生产过程清洁环保且产品品质高，已经成为当前的主流工艺。

在酚类甲基化反应过程中，不可避免地会副产出微量的芳基甲基醚化合物。此类副产物在反应体系及后续分离流程中会逐步累积，形成循环富集现象。作为本领域常规的处理方法，精馏法，可以尝试去除苯酚邻位甲基化反应副产物，但是需要构建额外的分离单元，从而推高了设备投资成本及整体运营费用，比如，如果通过增加精馏塔来单独处理芳基甲基醚的话，不仅会增加能耗，而且还会增加装置的投资成本。

比如，中国专利CN202222199382 .8 公开了一种制备邻苯基苯酚中间体的装置，其中管路回连至催化精馏塔的底端，催化精馏塔的顶端与催化精馏塔冷凝器的左端管路连接；可以实现同时集成了废水处理装置，将反应和分离进行耦合，减少副反应的发生。但该专利存在系统结构复杂维护难度大等问题。

综上，关于如何有效去除芳基甲基醚等副产物的具体方法，目前尚缺乏详尽的文献报道。因此，研发一种更为高效且经济可行的分离系统，以实现芳基甲基醚副产物的精确分离，已成为当前亟待攻克的技术瓶颈。

发明内容

本发明提供了一种在酚类邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚的系统。该系统可以解决酚类在甲基化反应时产生少量芳基甲基醚副产物在反应系统内不断的循环富集的问题，实现简单有效的方法分离芳基甲基醚的目的。

本发明采用如下技术方案：

酚类邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚的系统，包括脱甲醇塔、分相罐和脱水塔及对应管线，其中，脱甲醇塔塔顶通过管线与分相罐连接，脱甲醇塔塔底出料口通过管线与脱水塔连接，脱水塔顶设有管线，分成至少两支路，一路与分相罐或原料罐连接，另一路外排；分相罐上层设置混合物排出口与原料罐连接，分相罐下层设置混合物外排口；脱水塔底部出口通过管线连接至下一工艺装置。

本发明提供的系统脱甲醇塔通过管线连接原料合成装置。所述原料合成装置，包括不限于合成2，5-二甲酚、2，3，6-三甲酚、2，4-二甲酚和2，4，6-三甲酚、2，6-二甲酚的装置、2，3，5-三甲酚的装置。

优选的，原料合成装置是以间甲酚为原料合成2，5-二甲酚和2，3，6- 三甲酚的装置。

优选的，原料合成装置是以对甲酚为原料合成2，4-二甲酚和2，4，6-三甲酚的装置。

优选的，原料合成装置是以间甲酚和2，5-二甲酚为原料合成2，3，6-三甲酚的装置。

优选的，原料合成装置是以苯酚和邻甲酚为原料合成2，6-二甲酚的装置。

优选的，原料合成装置是以2，3-二甲酚为原料合成2，3，6-三甲酚的装置、以3，5-二甲酚为原料合成2，3，5-三甲酚的装置。

作为本发明一个优选的实施例，以苯酚为原料合成邻甲酚和2，6-二甲酚的装置在运行一段时间后，系统内的芳基甲基醚逐渐富集，当脱甲醇塔的进料组成中芳基甲基醚的总含量达到预设范围值后，需要将富集的醚脱除，采用实施例1所述装置进行脱除工艺，具体如下：

步骤1：邻位甲基化反应物料经初步分离得到的轻相A1进入脱甲醇塔，脱甲醇塔的压力为0-0.5MPa，调整脱甲醇塔的回流比1：1，操作温度：70-85℃，分离得到脱甲醇塔顶物料A2；所述醚为含芳基甲基醚；

步骤2：使脱甲醇塔塔顶物料A2再进入分相罐，从脱水塔塔顶排出水A5进入分相罐，按比例加入水，使分相罐内总的水与甲醇的质量比为1：1，搅拌混合均匀后，静置、分层；分相罐内下层混合物A7由分相罐底部排出；分相罐内上层混合物A6回用反应罐去反应配料；上层甲醇与水的混合物中醚含量<1%；

步骤3：脱甲醇塔底部的水与酚的混合物A3进入脱水塔，脱出的水一部分外排，一部分参与反应配料或去分相罐补水；脱水塔塔底的酚水混合物S8参与后继精馏工段。

上述脱甲醇塔的进料组成中芳基甲基醚的总含量的预设范围值为8-12%。作为本发明一个优选方案，预设范围值为10%。

有益效果：

本发明精心设计了苯酚邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚的系统，充分利用相分离技术，将脱甲醇塔与分相罐、脱水塔连接，实现了芳基甲基醚从系统中便捷且高效的分离提取。分离后，反应系统中芳基甲基醚的含量可以降至1wt%以下。解决酚类邻位甲基化反应不可避免的芳基甲基醚副产物在反应系统内不断的循环富集的问题，实现高效分离芳基甲基醚的目的。本发明提供的装置设计简单、无需额外增加精馏塔来单独处理芳基甲基醚，实现有效控制生产成本的目的。

附图说明

图1本发明苯酚进行邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚系统结构示意图。

1、脱甲醇塔，2、分相罐，3、脱水塔，S1 表示进入脱甲醇塔管线；S2 表示脱甲醇塔顶管线；S3 表示脱甲醇塔底与脱水塔连接管线；S4 表示脱水塔顶排出水外排管线；S5表示脱水塔顶排出水进入分相罐或原料罐管线。

具体实施方式

为更清楚地阐述本公开的目的、技术方案及优点，以下将结合附图对本发明的实施例进行详细的说明。应当理解，下文对于实施例的描述旨在对本发明的总体构思进行解释和说明，而不应当理解为是对本发明的限制。在说明书和附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或构件。为了清晰起见，附图不一定按比例绘制，并且附图中可能省略了一些公知部件和结构。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”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”、“相连”、“连接”应做广义理解。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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明中涉及的各名词解释：

本发明中芳基甲基醚副产物包括苯甲醚、甲基苯甲醚和二甲基苯甲醚等。下述实施例中提及的醚为含芳基甲基醚，具体包括苯甲醚、甲基苯甲醚，二甲基苯甲醚。

A1 表示进入脱甲醇塔的轻相；A2 表示脱甲醇塔顶物料；A3 表示脱甲醇塔底的水与酚的混合物；A4 表示脱水塔顶排出水外排部分；A5表示脱水塔顶排出水进入分相罐或原料罐部分；A6表示分相罐内上层混合物；A7表示分相罐内下层混合物；A8表示脱水塔底的酚水混合物。

本发明的发明构思是：巧妙利用芳基甲基醚与水共沸的特点，将含有甲醇、芳基甲基醚、酚和水的来料先进入脱甲醇塔进行精馏分离，塔顶馏出的物料送入分相罐，脱甲醇塔底出料送入脱水塔进行精馏，脱水塔顶馏出废水一部分作为补水送入分相罐，另一部分作为废水外排，分相罐上层混合物包括甲醇和水作为原料送入配料罐重新配料，分相罐下层混合物包括芳基甲基醚和微量的酚作为副产物外排，脱水塔底出料包括酚和水送入下一工艺。

实施例1

邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚的系统，包括脱甲醇塔1、分相罐2和脱水塔3及对应管线，其中，邻位甲基化反应完成后，所得到的反应混合物轻相A1运输管线S1与脱甲醇塔1连接，脱甲醇塔1塔顶通过管线S2与分相罐2连接，脱甲醇塔1底出料口通过管线S3与脱水塔3连接，脱水塔3顶设有管线，分成两支路，其中一路管线S5与分相罐2或原料罐连接，另一路管线S4外排；分相罐2上层设置混合物排出口与原料罐连接，分相罐2下层设置混合物外排口；脱水塔3底部出口通过管线连接至下一工艺装置。

实施例2

以苯酚为原料合成邻甲酚和2，6-二甲酚的装置在运行一段时间后，系统内的芳基甲基醚不可避免发生富集，当脱甲醇塔的进料组成中芳基甲基醚的总含量达到10%后，需要将富集的醚脱除，采用本发明装置进行脱除工艺，具体流程如下：

步骤1：邻位甲基化反应完成后，所得到的反应混合物首先经过初步分离处理，其中轻相A1进入脱甲醇塔。脱甲醇塔的压力为常压，同时，通过精细调控脱甲醇塔的回流比至1:1，使塔内气液两相之间的有效传质与传热，优化分离效果。

经分析显示，轻相A1的详细组成包含甲醇47%、醚类化合物10%（这些醚类具有特定的化学结构，如含芳基甲基醚，进一步细分为苯甲醚、甲基苯甲醚及二甲基苯甲醚等）、酚类7%、以及水36%。

本发明通过严格控制脱甲醇塔的操作条件，温度70-85℃、压力0.1Mpa等，成功实现了对混合物中各组分的有效分离。脱甲醇塔顶部的馏出物料A2，经过精心分离后，其组成为水21%、甲醇62%、醚类16%、以及酚类1%。

根据A2得成分分析可知，水的含量由36%调整为21%显著降低了原始物料中的水分含量，甲醇作为主要回收组分，经过一定程度的富集醚类含量提高，但仍需进一步处理以达到更高纯度，酚类仅占1%，含量大幅降低，表明分离效果显著。这一过程不仅实现了甲醇的高效回收，还为后续处理步骤如精馏提纯等提供了更为纯净的原料基础。

步骤2：使脱甲醇塔顶物料A2通过管线进入分相罐中，同时，从脱水塔顶排出水A5也一并进入分相罐中，按照既定比例加入脱水塔顶排出水，使分相罐内总的水与甲醇的质量比为50:50，采用高效搅拌结构对A2和A5进行充分且均匀的混合后，静置、分层；分层后，分相罐内下层混合物A7由分相罐底部排出，下层混合物中，芳基甲基醚相总的醚含量为96%，酚含量4%，这一比例反映了高效的分离效果。分相罐内上层混合物，其主要成分为甲醇与水的混合物，其醚类含量被严格控制在1%以下，显示出了良好的提纯性能。此上层混合物随后被回收并重新输送至反应釜中，作为反应配料使用，实现了资源的最大化利用与循环经济的理念。

步骤3：脱甲醇塔底的水与酚的混合物A3进入脱水塔，在脱水塔中，通过精确控制的温度、压力及回流比等工艺条件，混合物中的水分得到有效脱除。此过程中，脱出的水分被精心分流处理：一部分水分经过净化后直接外排，以满足环保排放标准或作为其他工艺环节的辅助用水；而另一部分则根据生产需求，被回用于反应配料中，以调节反应体系的湿度或作为溶剂使用，或是输送至分相罐中，作为补充水源，以维持分相过程中水与甲醇或其他组分的特定比例，与此同时，脱水塔底的酚水混合物A8经过初步脱水后，其浓度与组成已发生显著变化，但仍需进一步提纯。因此，该混合物被送往后继的精馏工段，以利用精馏技术的高分离效率与选择性，对酚类化合物进行深度分离与提纯。在精馏过程中，通过多级蒸馏与冷凝回流，可以逐步将酚类化合物从混合物中分离出来，并达到所需的纯度标准，为后续的产品加工或应用提供高质量的原料。

实施例3

工艺步骤同实施例2，控制脱甲醇塔的回流比2：1，轻相A1组成包括：甲醇45%、醚12%、酚6%、水37%；A2组成为水23%、甲醇含量58%、醚18%、酚1%，分相罐内总的水与甲醇的质量比为48:52，分相罐内下层混合物A7组成为芳基甲基醚95%，酚含量5 %，A6中醚含量<1%。

实施例4

工艺步骤同实施例2，控制脱甲醇塔的回流比1：2，轻相A1组成包括：甲醇52%、醚9%、酚7%、水32%；A2组成为水20%、甲醇含量62%、醚16.5%、酚1.5%，分相罐内总的水与甲醇的质量比为51:49，分相罐内下层混合物A7组成为芳基甲基醚92%，酚含量8 %，A6中醚含量<1%。

实施例5

以间甲酚为原料合成2，3，6-三甲酚的装置在运行一段时间后，系统内的甲基苯甲醚和二甲基苯甲醚逐渐富集，当脱甲醇塔的进料组成中甲基苯甲醚和二甲基苯甲醚的总含量达到12%后，需要将富集的醚脱除，此时脱甲醇塔的进料组成为甲醇50%、醚12%、酚6%、水32%，通过脱甲醇塔操作条件的控制，使脱甲醇塔馏出物料组成为水20%、甲醇含量61%、醚18%、酚1%，将馏出物料送入分相罐，按比例加入水，使罐内总的水/甲醇的质量比48/52，搅拌混合均匀后，静置分层，下层芳基甲基醚相总的醚含量为95%，酚含量3%，上层甲醇与水的混合物中醚含量<1%。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造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创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.酚类邻位甲基化反应在线分离芳基甲基醚的系统，其特征在于，包括原料合成装置脱甲醇塔（1）、分相罐（2）和脱水塔（3）及对应管线，其中，脱甲醇塔（1）塔顶通过管线（S2）与分相罐（2）连接，脱甲醇塔（1）底出料口通过管线（S3）与脱水塔（3）连接，脱水塔（3）顶设有管线，分成至少两支路，一路管线（S5）与分相罐（2）或原料罐连接，另一路管线（S4）外排；分相罐（2）上层设置混合物排出口与原料罐连接，分相罐（2）下层设置混合物外排口；脱水塔（3）底部出口通过管线连接至下一工艺装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，脱甲醇塔（1）通过管线连接原料合成装置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述原料合成装置，包括不限于合成2，5-二甲酚、2，3，6-三甲酚、2，4-二甲酚和2，4，6-三甲酚、2，6-二甲酚的装置、2，3，5-三甲酚的装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述原料合成装置，包括以间甲酚为原料合成2，5-二甲酚和2，3，6-三甲酚的装置。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，包括以对甲酚为原料合成2，4-二甲酚和2，4，6-三甲酚的装置；以间甲酚和2，5-二甲酚为原料合成2，3，6-三甲酚的装置。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，包括以苯酚和邻甲酚为原料合成2，6-二甲酚的装置。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，包括以2，3-二甲酚为原料合成2，3，6-三甲酚的装置。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，包括以3，5-二甲酚为原料合成2，3，5-三甲酚的装置。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，以苯酚为原料合成邻甲酚和2，6-二甲酚的装置在运行一段时间后，系统内的芳基甲基醚逐渐富集，当脱甲醇塔的进料组成中芳基甲基醚的总含量达到预设范围值后，需要将富集的醚脱除，采用权利要求1所述装置进行脱除工艺，具体如下：

步骤1：邻位甲基化反应物料经初步分离得到的轻相A1进入脱甲醇塔（1），脱甲醇塔（1）的压力为0-0.5MPa，调整脱甲醇塔（1）的回流比1：1，操作温度：70-85℃，分离得到脱甲醇塔（1）顶物料A2；所述醚为含芳基甲基醚；

步骤2：使脱甲醇塔（1）塔顶物料A2再进入分相罐（2），从脱水塔（3）塔顶排出水A5进入分相罐（2），按比例加入水，使分相罐（2）内总的水与甲醇的质量比为1：1，搅拌混合均匀后，静置、分层；分相罐（2）内下层混合物A7由分相罐（2）底部排出；分相罐（2）内上层混合物A6回用反应罐去反应配料；上层甲醇与水的混合物中醚含量<1%；

步骤3：脱甲醇塔（1）底部的水与酚的混合物A3进入脱水塔（3），脱出的水一部分外排，一部分参与反应配料或去分相罐补水；脱水塔（3）塔底的酚水混合物S8参与后继精馏工段。

10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，脱甲醇塔的进料组成中芳基甲基醚的总含量的预设范围值为8-12%。