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1. 研究目的与意义（文献综述）
对叔丁基邻苯二酚(简称4-TBC)是邻苯二酚的一种重要衍生物,主要用作烯烃单体蒸馏或贮运时的高效阻聚剂,特别适用于苯乙烯、丁二烯、氯丁二烯、异丁二烯、及氯乙烯等单体。此外,也用作多种化合物,如聚乙烯、聚丙烯、尼龙和合成橡胶等聚合物及油类的抗氧剂,以及各种有机化合物的稳定剂等。C4烃指含有四个碳原子的烃类混合物，主要成分有正丁烷、异丁烷、异丁烯、1,3-丁二烯、1-丁烯、2-丁烯等。主要来自炼油生产过程和裂解制乙烯的联产物。据考察，河南省内有大量混合C4资源，为了实现其的深度开发利用，鼓励对C4资源尤其是其中最具价值的异丁烯进行深加工处理，以合成对叔丁基邻苯二酚。本项目不仅能部分满足河南省政府的需求，也对稳定国内对叔丁基邻苯二酚市场、国家阻聚剂产业的健康长久发展有着重要意义，经济效益、社会效益明显。
本次设计题目是年产2000吨C4合成对叔丁基邻苯二酚的工艺设计，本课题采用逆流水合制叔丁醇工艺从C4提取异丁烯。逆流水合反应装置为多段串联式绝热固定床反应器，共有4个催化反应床层。该工艺的优点在于：（1）不用溶剂和乳化剂，反应物是碳四馏分和水；（2）异丁烯转化率较其他工艺显著提高了，废碳四馏分中残余异丁烯的含量较低；（3）后处理过程大大简化，待处理物料组分简单。叔丁醇脱水转化为异丁烯的纯度较高，达到99.9%。关于4-TBC的合成工艺路线，国内外文献报道有水解法、氧化法、烷基化法等，其中以烷基化法为主。半个世纪以来，许多国家开发的4-TBC的合成工艺中，以烷基化法申请的专利最多。烷基化法以邻苯二酚（catechol，简称CAT）和烷基化剂在催化剂作用下反应制备4-TBC的工艺路线为主，但也有如Ventura，FerreroJose等在西班牙专利中报道的通过邻氯苯酚和异丁烯发生烷基化反应生成4-TBC的工艺，实质是先发生烷基化反应，再经过水解作用。烷基化法所采用的烷基化剂有叔丁醇、异丁烯和甲基叔丁基醚（MTBE），但也有如丹麦Svanholm，Ulla等将叔丁基三氟乙酸酯作为邻苯二酚的烷基化剂的例子，不过其实质是叔丁醇和邻苯二酚在三氟乙酸（F3CCOOH）中经强酸催化下发生反应，其收率达68％。烷基化法所使用的溶剂，以甲苯、二甲苯为主，不过也有新工艺，如ChaplitsD.N.等人报道，以叔丁醇为溶剂，使邻苯二酚和异丁烯在KU-2离子交换树脂（负载在聚丙烯上）催化下制备4-TBC。烷基化法所涉及到的催化剂有以硫酸、磷酸、有机磺酸等为代表的液体酸，离子交换树脂，活性白土，固体磷酸，金属氯化物（ZnCl2，FeCl3）和ZSM-5沸石分子筛等。
由此，本文选择使用蒸汽裂解的C4烃（经过丁二烯抽提后）作为原料气，生产纯度为99.3%的异丁烯，并将这些异丁烯作为烷基化剂与邻苯二酚反应生成高效阻聚剂对叔丁基邻苯二酚。这不仅实现了河南省C4资源的深度开发利用，和对其中最具价值的异丁烯进行深加工处理，也对稳定国内对叔丁基邻苯二酚市场、国家阻聚剂产业的健康长久发展有着重要意义，经济效益、社会效益明显。2. 研究的基本内容与方案
c4烃经过蒸汽裂解后含有正丁烷、异丁烷、异丁烯、1,3-丁二烯、1-丁烯、2-丁烯等，而对c4烃中的组分进行综合开发和利用的一个关键问题就是如何分离异丁烯。c4烃中分离异丁烯的另一种方法是异丁烯水合制叔丁醇，叔丁醇可以再脱水制备高纯度异丁烯。为提高异丁烯的单程转化率，本课题采用异丁烯逆流水合制叔丁醇工艺，利用新研制的Ф5×5mm圆柱状大颗粒阳离子交换树脂作催化剂,该催化剂具有催化剂通量大、阻力小等优点。该工艺较好地结合和应用反应动力学原理和萃取技术，有利于c4烃中异丁烯转化成叔丁醇，而生成的叔丁醇又与向下流动的过量水互溶萃取带出，从而大大提高了异丁烯水合转化率。再将叔丁醇脱水，生产纯度为99.3%的异丁烯。这些异丁烯随即作为烷基化剂与邻苯二酚反应生成高效阻聚剂对叔丁基邻苯二酚。本课题以甲苯为溶剂，硫酸催化邻苯二酚和异丁烯烷基化反应，搅拌一段时间后将体系冷至 70℃，再搅拌一段时间后，得到对叔丁基邻苯二酚。此外，熟练掌握运用aspen、cad等软件。通过化工软件aspen对尾气吸收塔进行模拟，得到塔高、塔径等参数。在完成整个工艺流程的工业化初步设计后,使用cad画出工艺流程图、设备布置图等。c4烃经过蒸汽裂解后含有正丁烷、异丁烷、异丁烯、1,3-丁二烯、1-丁烯、2-丁烯等，而对c4烃中的组分进行综合开发和利用的一个关键问题就是如何分离异丁烯。c4烃中分离异丁烯的另一种方法是异丁烯水合制叔丁醇，叔丁醇可以再脱水制备高纯度异丁烯。为提高异丁烯的单程转化率，本课题采用异丁烯逆流水合制叔丁醇工艺，利用新研制的Ф5×5mm圆柱状大颗粒阳离子交换树脂作催化剂,该催化剂具有催化剂通量大、阻力小等优点。该工艺较好地结合和应用反应动力学原理和萃取技术，有利于c4烃中异丁烯转化成叔丁醇，而生成的叔丁醇又与向下流动的过量水互溶萃取带出，从而大大提高了异丁烯水合转化率。再将叔丁醇脱水，生产纯度为99.3%的异丁烯。这些异丁烯随即作为烷基化剂与邻苯二酚反应生成高效阻聚剂对叔丁基邻苯二酚。与之前的工艺相比，本工艺的优点在于：（1）不用溶剂和乳化剂，反应物是碳四馏分和水；（2）异丁烯转化率显著提高，废碳四馏分中残余异丁烯含量较低；（3）后处理过程大大简化，待处理物料组分简单。叔丁醇脱水转化为异丁烯的纯度较高，达到99.9%。
对叔丁基邻苯二酚的生产工艺主要有三种：
（1）以邻苯二酚、叔丁醇为反应原料，无机酸及盐为催化剂，另外需要加入反应溶剂，为间歇反应。如在反应釜中按计量加入邻苯二酚、二甲苯、氯化锌及磷酸。升温、搅拌，至回流温度下开始加入叔丁醇。反应后静置分层，油层用碳酸钠中和，然后水洗三次，闪蒸除去二甲苯，分出烷基化液，重结晶精制，得产品tbc。（2）以异丁烯为烷基化剂，用单一硫酸为催化剂，在120~130℃下异丁烯与邻苯二酚进行烷基化反应，反应后的烷基化液由减压精制制取tbc，产品收率71.9%。
3. 研究计划与安排
第1-3周选题
第3-4周查资料，进行相关文献查阅，实验思路进行思考，了解催化剂制备及负载方式；
第5周写开题报告，初步确定工艺具体方式；
4. 参考文献（12篇以上）
[1］王树清，李文佳．用甲基叔丁基醚为烃化剂合成对叔丁基邻苯二酚的研究[j]．茂名学院学报，2003，15（1）：11-14
[2］侯玲，许绍东，赵学月．对叔丁基邻苯二酚的合成[j]．广东化工，2007,34（10）:29-30
[3］杨春华，刘凌波，藏阳陵，等．对叔丁基邻苯二酚的合成研究[j]．精细化工中间体，2007,37（3）:25-27
