牛建洲，陳 剛，劉艷梅，方 鍵，殷宇霆

(1.中國石油吉林石化公司 染料廠，吉林 吉林 132021；2.中國石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021)

間二異丙苯是制造雙叔丁基過氧化二異丙基苯(BIPB)的主要原料，也是生產(chǎn)間苯二酚的重要原料，目前國內還沒有生產(chǎn)廠家，只能依靠國外進口，造成原料價格昂貴[1-5]。

中國石油吉林石化公司染料廠苯酚丙酮裝置產(chǎn)苯酚8.1萬t/a、丙酮5.4萬t/a、副產(chǎn)混合二異丙苯22 400 t/a，其中w(間二異丙苯)≈59%、w(對二異丙苯)≈40%、w(鄰二異丙苯)≈1%[6]，間二異丙苯和對二異丙苯的含量較高，為從混合二異丙苯中分離間二異丙苯提供了先決條件[2]，吉林石化公司染料廠也是唯一實現(xiàn)從混二異丙苯中分離間二異丙苯的生產(chǎn)廠家[7-8]。通過有效分離提純，w(間二異丙苯)達98%以上，達到了工業(yè)品技術規(guī)格，可作為工業(yè)品銷售，提高了混合二異丙苯附加值，具有較好的市場前景[9-10]。

目前分離間二異丙苯產(chǎn)品的技術路線為多塔順序流程，精餾塔數(shù)量多，能耗大[11-12]。在常壓條件下，二異丙苯各同分異構體的沸點分別為間二異丙苯203.18 ℃、對二異丙苯210.37 ℃、鄰二異丙苯203.75 ℃。鄰二異丙苯與間二異丙苯的沸點非常接近，按照高精度分離要求，用常規(guī)的精餾塔進行分離幾乎不可能，但因鄰二異丙苯質量分數(shù)低(≤2%)，所以分離時可以暫不考慮鄰二異丙苯對間二異丙苯產(chǎn)品質量的影響，只考慮間、對二異丙苯的分離[12-15]。作者采用連續(xù)精餾側線分離技術獲得間二異丙苯產(chǎn)品，通過考察進料量、操作壓力、回流比、塔頂采出量和側線采出量的采出比等參數(shù)，獲得最優(yōu)控制參數(shù)，使分離后的w(間二異丙苯)穩(wěn)定達98.5%以上。

1 實驗部分

1.1 原料、試劑與儀器

實驗原料為染料廠苯酚丙酮裝置生產(chǎn)的混合二異丙苯，其組成見表1。

表1 精餾實驗原料組成

鹽酸：分析純，質量分數(shù)36%～38%，氯化鈷：分析純，北京化工廠；鉑酸鉀：分析純，天津市化學試劑研究所；異丙苯、苯酚、α-甲基苯乙烯：GR級，染料廠苯酚丙酮裝置。

氣相色譜儀：GC-2010，氫火焰離子化檢測器，GCsolution 色譜工作站：日本島津公司；微量注射器：10 μL，上海波利鴿工貿(mào)有限公司；色譜柱：HP-1，60 m×0.25 mm，0.25 μm，美國安捷倫公司；比色架：6孔，北京揚海偉業(yè)科技有限公司；比色管：磨口無色，50 mL，沈陽科密歐玻璃儀器公司。

1.2 實驗設備

小試研究是在塔釜容積為1 L，塔徑為25 mm，內裝不銹鋼三角填料的玻璃塔中進行的?；亓鞑捎秒姶攀椒峙淦?，通過時間程序控制器來控制。各測溫點采用精度為0.1 ℃的精密溫度計測量溫度，真空度采用0.4級標準真空表測定，大氣壓通過盒式氣壓計測定，塔釜加熱及塔體保溫均采用電加熱，通過智能儀表調節(jié)加熱量，控制加熱溫度。實驗裝置簡圖見圖1。

圖1 小試研究實驗裝置簡圖

1.3 實驗方法

1.3.1 分析方法

氣相色譜定量分析方法:氣化溫度，220 ℃；進樣口，SPL(柱子接口)；檢測器溫度，230 ℃；進樣量，0.2 μL；載氣，N2；柱流量，0.62 mL/min；線速度，19.7 cm/s；分流比，80∶1；空氣，400 mL/min；H2，30 mL/min。

1.3.2 工藝流程的確定

原料混合二異丙苯中輕組分的含量較少，如果采用先脫除輕組分，再脫除重組分的順序流程可以得到間二異丙苯目標產(chǎn)品，但此路線共需要四個精餾塔，公用工程消耗量大，設備造價高，在經(jīng)濟上不可行。通過流程模擬，確定采用側線采出的方式可以得到合格的間二異丙苯產(chǎn)品。如果通過小試實驗驗證模擬模型可行，則只需要兩個精餾塔就可以完成間二異丙苯和對二異丙苯的分離，簡化了分離過程。工藝流程圖見圖2。

圖2 間二異丙苯分離工藝流程圖

精餾塔T101設置一個提餾段，兩個精餾段，在精餾段1和精餾段2之間設置側線采出管線。通過減壓精餾工藝，將混合二異丙苯中比間二異丙苯輕的組分富集在T101塔塔頂，在精餾段1和精餾段2之間的側線采出位置得到間二異丙苯產(chǎn)品。

對二異丙苯產(chǎn)品在精餾塔T102的提餾段1和提餾段2之間的側線位置進行采出。

2 結果與討論

2.1 間二異丙苯分離工藝條件

依據(jù)前期Aspen模擬分析數(shù)據(jù)，初步確定了分離工藝條件，間二異丙苯小試實驗針對進料量、操作壓力、塔頂采出與側線采出之比等主要參數(shù)，進行工藝條件確定實驗，確定最后工藝分離參數(shù)。

2.1.1 回流比對w(間二異丙苯)的影響

間二異丙苯分離小試實驗采用側線采出技術，當進料量為0.4～1 mL/min、操作壓力為(-0.095～-0.090)MPa、m(塔頂采出)∶m(側線采出)=1∶10時，塔頂回流比(質量比，下同)考察范圍為100∶1～230∶1，基本為全回流，塔頂基本不采出，所以回流比對間二異丙苯純度的影響不大，小試實驗回流比采用100∶1。

2.1.2 進料量對側線w(間二異丙苯)的影響

當操作壓力為-0.095 MPa、回流比為100∶1，m(塔頂采出)∶m(側線采出)=1∶10時，進料量對側線w(間二異丙苯)的影響見表2。

表2 進料量對側線w(間二異丙苯)的影響

由表2可見，當進料量在0.6 mL/min時，w(間二異丙苯)最高，達到98.58%，所以小試實驗原料進料量采用0.6 mL/min。

2.1.3 操作壓力對側線w(間二異丙苯)的影響

當進料量為0.6 mL/min、回流比為100∶1，m(塔頂采出)∶m(側線采出)=1∶10時，操作壓力對側線w(間二異丙苯)的影響見表3。

表3 操作壓力對側線w(間二異丙苯)的影響

由表3可見，小試分離實驗為負壓操作，當操作壓力為-0.095 MPa，w(間二異丙苯)最高,達到98.60%，所以小試實驗操作壓力采用-0.095 MPa。

2.1.4 m(塔頂采出)∶m(側線采出)對w(間二異丙苯)的影響

當進料量為0.6 mL/min、操作壓力為-0.095 MPa、回流比為100∶1時，小試分離實驗采用側線采出技術，m(塔頂采出)∶m(側線采出)對w(間二異丙苯)的影響見表4。

表4 m(塔頂采出)∶m(側線采出)對w(間二異丙苯)的影響

由表4可見，當m(塔頂采出)∶m(側線采出)=1∶10時，w(間二異丙苯)最高，可以達到98.52%，所以小試實驗m(塔頂采出)∶m(側線采出)采用1∶10。

2.1.5 間二異丙苯分離工藝條件

間二異丙苯分離工藝條件見表5。

表5 間二異丙苯分離工藝條件

2.2 間二異丙苯分離穩(wěn)定性實驗結果

依據(jù)已確定的分離實驗工藝條件，開展120 h長周期小試連續(xù)實驗，分析側線采出產(chǎn)品中間二異丙苯、對二異丙苯、鄰二異丙苯等主要組分含量，確定實驗的穩(wěn)定性，具體分析結果見表6。

由分析結果可知，連續(xù)實驗側線采出產(chǎn)品中平均w(間二異丙苯)=98.55%，平均w(鄰二異丙苯)=1.05%，達到工業(yè)品技術規(guī)格[w(間二異丙苯)≥98%，w(鄰二異丙苯)≤2%]，產(chǎn)品指標合格，為工業(yè)化實施提供了技術和理論支持。

2.3 間二異丙苯產(chǎn)品收率

根據(jù)120 h連續(xù)實驗結果，計算間二異丙苯產(chǎn)品收率。

間二異丙苯收率=(側線質量流量×側線采出物料中間二異丙苯質量分數(shù))÷(原料質量流量×原料中間二異丙苯質量分數(shù))=(0.233 96×98.55%)÷(0.514 2×58.94%)=78.03%。

通過計算可知，通過側線采出技術間二異丙苯收率為78.03%，w(間二異丙苯)可達98.5%以上。

3 結 論

(1) 通過混合二異丙苯中分離精制間二異丙苯連續(xù)小試實驗，采用側線采出技術取代常規(guī)順序流程工藝，減少了精餾塔個數(shù)，降低了分離過程中的能源消耗，得到了產(chǎn)品純度在98.5%以上的間二異丙苯，達到工業(yè)品技術規(guī)格，為工業(yè)化實施提供了技術支持；

(2) 通過連續(xù)穩(wěn)定小試實驗研究，確定當進料量為0.6 mL/min，回流比為100∶1，操作壓力為-0.095 MPa，m(塔頂采出)∶m(側線采出)=1∶10，側線分離產(chǎn)品中，w(間二異丙苯)穩(wěn)定達到98.5%以上，w(鄰二異丙苯)≤2%，同時，間二異丙苯產(chǎn)品收率可以達到78.03%。

[1] 朱麗娜,李洪濤,姜道華，等.我國苯酚丙酮生產(chǎn)技術及市場[J].化工技術與開發(fā),2014(1):35-37.

[2] 王君，董剛，陳熙連，等.世界苯酚/丙酮產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前瞻[J].中國石油和化工經(jīng)濟分析,2009(10):50-53.

[3] 陳書果，程繼奎，時龍輝.間二異丙苯的分離[J].石化技術,2012,19(4):31-33.

[4] 賈瑋瑋.混合二異丙苯的擇形催化裂化[J].大連理工大學學報,2008(1)：25-26.

[5] 金姬.間二異丙苯氧化合成間苯二酚[J].大連理工大學學報,2010(2)：12-13.

[6] 劉敏，葛忠學，趙浩英，等.異相催化法合成二異丙苯和三異丙苯[J].應用化工，2005，34(2)：126-127.

[7] 孫可華.藍星新材料哈爾濱公司12萬t/a苯酚丙酮改造項目開工[J].國內外石油化工快報,2005,35(5):13-14.

[8] 董銘偉.苯酚丙酮裝置脫烴塔產(chǎn)品質量不合格原因分析及對策[J].石化技術,2013,20(2):24-27.

[9] 趙英學,陸陽.樹脂催化分解過氧化異丙苯制苯酚丙酮[J].石化技術,2005,12(1):4-7.

[10] 張春勇，鄭純智，汪斌，等.應用Aspen Plus軟件模擬二異丙苯精餾過程[J].精細石油化工進展，2010,11(6)：23-25.

[11] 張曉君.二異丙苯分離技術開發(fā)成功[J].現(xiàn)代化工，1999,19(7):14-15.

[12] 牛瑾.多異丙苯在改型β沸石上的反應研究[J].大連理工大學學報,2011(2)：26-27.

[13] 白鵬，梁金華，朱宏吉，等.減壓間歇精餾分離二異丙苯同分異構體的方法[J].化學工業(yè)與工程,2000,17(4)：226-230.

[14] 張春勇，趙培俠，劉靖，等.溫度、空速對β沸石催化劑上混合二異丙苯異構化反應的影響[J].石油化工，2004(6)：15-16.

[15] 郝彩麗，趙貴喜，劉春娟.用色-質聯(lián)用技術分析工業(yè)異丙苯中的有機雜質[J].現(xiàn)代化工，2000(4)：5-6.