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1,2,4-三苯甲基是一種苯的同系物,又叫偏三甲苯或假枯烯,主要用于分析試劑、有機合成和制藥工業。1,2,4-三甲基苯化學性質穩定,是一種高質量、高附加值的重要精細化工原料,可用來合成樹脂、染料、醫藥、增塑劑等,是高檔油漆和蒽醌法生產雙氧水的理想溶劑,是生產偏苯三酸酐、3,4-二甲基苯甲醛、均三甲苯以及均四甲苯等產品的重要原料??傮w來說,我國對此類產品需求量較大。目前國內1,2,4-三甲基苯年生產能力較低,大部分需要依賴進口來彌補。
C9芳烴是原油加工過程中的副產物,主要來自煉廠的重整裝置和裂解裝置。C9芳烴中含有大量的1,2,4-三甲基苯、均三甲苯、連三甲苯、鄰甲乙苯、間甲乙苯、對甲乙苯、正丙苯和異丙苯等,其中1,2,3-三甲基苯含量約占35%~40%。從C(芳烴異構化生產1,2,4-三甲苯的步驟如下:
(1)將石油裂解產生的純度大于等于90%的C9芳烴在脫輕塔1中進行脫輕處理,控制脫輕塔1的工作溫度為166℃~168℃,使沸點低于166℃的鄰甲乙苯、間甲乙苯、對甲乙苯、均三甲苯、正丙苯和異丙苯汽化并從塔頂離開脫輕塔1后,進入第一精餾塔2;脫輕塔1的塔底保留的沸點髙于l68℃的1,2,4-三甲基苯和連三甲苯輸送至第二精餾塔3;
(2)在第二精餾塔3中,精餾溫度為169.5℃~175℃,1,2,4-三甲基苯從第二精餾塔3頂部離開并被收集,第二精餾塔3底部保留連三甲苯;
(3)在第一精餾塔2中,精餾溫度為162℃~164℃,塔底保留均三甲苯和鄰甲乙苯;
(4)將上述步驟2)和步驟3)的塔底產物同時送入密閉的異構化反應器4中,進行催化反應,催化劑以固定床的形式設置在異構化反應器4中,反應物流以液態形式通過固定床;異構化反應器內壓力為0.2MPa,反應溫度為260~270℃,步驟2)和步驟3)的塔底產物連續流過固定床,在催化劑作用下發生異構化反應,使部分連三甲苯、均三甲苯發生結構異構化而成為1,2,4-三甲基苯,同時,有部分鄰甲乙苯異構成對甲乙苯和間甲乙苯;
(5)將步驟4)獲得的反應產物不斷輸入到脫輕塔1,經脫輕后送入第二精餾塔3中,在第二精餾塔3中精餾獲得1,2,4-三甲基苯,塔底產物再次送入異構化反應器4中進行循環反應。該方法單程轉化率可達45%。其工作原理圖如下。
鄰二甲苯與甲醇、二甲醚或一氯甲烷烷基化合成1,2,4-三甲基苯,采用固定床連續反應。反應條件:溫度400℃,液體質量空速1h-1,鄰二甲苯:甲醇或一氯甲烷(摩爾比)1:1,鄰二甲苯:二甲醚(摩爾比)2:1,反應時間為1小時,常壓。催化劑選擇SiO2Al2O3=50的HMCM-22分子篩。鄰二甲苯烷基化合成1,2,4-三甲基苯的反應性能見下表。
偏苯三酸酐(TMA)分子結構中含有羧酸及酸酐結構,兼具苯甲酸及苯酐的化學性質,可與醇反應生成酯或聚酯,與堿反應生成鹽,與氨(胺)反應生成酰胺一酰亞胺,在催化劑作用下與烴發生縮合反應等,使得其在生產PVC樹脂增塑劑、聚酰亞胺樹脂漆、水溶性醇酸樹脂、環氧樹脂固化劑、低壓及脈沖電力容器的浸漬劑、電影膠片、水處理劑以及表面活性等方面具有廣泛的應用。由1,2,4-三甲基苯液相空氣分段氧化法生產偏苯三酸酐的步驟如下:
(1)將400Kg1,2,4-三甲基苯、1000Kg醋酸放入混合釜中,再加1.2Kg醋酸鈷、1.2Kg四溴乙烷??刂苹旌蠝囟?0℃,開動攪拌混合,使催化劑完全溶解
(2)將混合料放入氧化塔中,將溫度升至140℃,壓力1.0Mpa,通入空氣引發進行段氧化反應,控制氧化溫度140-180℃,氧化壓力0.4-1.0Mpa。引發30分鐘后投入準備好的催化劑,其中醋酸鈷0.8Kg、四溴乙烷0.8Kg、醋酸錳0.8Kg。控制氧化溫度180-300℃,壓力1.0-3.0Ma,調節空氣流量使之達到2000m3/h。當尾氣氧含量達18-20%時氧化結束
(3)氧化物料經脫水成粗酐,釜溫控制在200-250℃。成酐過程中產生的稀醋酸送入精餾塔,提濃后回用。
(4)粗酐經減壓精餾分除副產品得成品偏酐478Kg。釜溫控制在200-280℃,真空度為10-20mmHg。
三甲基氫醌是合成維生素E的主要原料,以1,2,4-三甲基苯為原料,經過溴代反應、氧化反應、還原反應,最后制備得到三甲基氫醌,其反應方程式如下。該工藝合成路線短,收率高,溴元素通過回收可以做到完全循環利用,是一條清潔的合成工藝,解決了現有工藝中間甲酚來源緊缺以及對二甲苯工藝中污染重大的問題。
[1] 曹正國,周愛華,荊曉平,C9芳烴異構化生產偏三甲苯的方法,CN 201110206928,申請日2011-07-22
[2] 文懷有,孫以敏,段禮敏,一種BTX芳烴甲基化合成偏三甲苯的方法,CN 200910195550,申請日2009-09-11
[3] 柯伯成,柯伯留,柯寶來,偏三甲苯也像空氣分段氧化法生產偏苯三酸酐的方法,CN 200810122196,申請日2008-11-11
[4] 曾慶宇,夏小忠,劉祥洪,一種三甲苯合成三甲基氫醌的方法,CN 201611001125,申請日2016-11-15