2-烷基蒽的生产方法技术

本发明专利技术涉及蒽烷基化反应技术领域，公开了一种2‑烷基蒽的生产方法，该方法包括在催化剂的存在下，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液与烷基化试剂接触，进行烷基化反应，其中，所述烷基化反应在膜反应器中进行，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液以循环流动的方式送入膜反应器的管程中，将经过气化的烷基化试剂送入膜反应器的壳程中，并通过部分管壁为可透过烷基化试剂分子的分离介质进入管程中，与所述原料液以及设置在管程中的催化剂床层接触。本发明专利技术提供的2‑烷基蒽的生产方法能够显著提高产物2‑烷基蒽的选择性，同时烷基化溶剂和催化剂均可循环使用，具有良好的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
2-烷基蒽的生产方法
本专利技术涉及一种烷基化的方法，具体地说，涉及一种催化蒽与烷基化试剂反应生成2-烷基蒽的方法。
技术介绍
过氧化氢是一种重要的绿色基础化学品，具有很高的产业关联度，自2008年起，我国已成为过氧化氢生产的第一大国，2015年消耗量已超过1000万t/a(按27.5％计)。目前，国内外生产过氧化氢的工艺技术主要是蒽醌法。该过程中的2-烷基蒽醌作为工艺过程的“载体”，直接影响着过氧化氢的品质和产量。苯酐法是生产2-烷基蒽醌的主要方法，但该工艺存在严重的环境污染问题。生产1t乙基蒽醌，需要消耗1.76t无水AlCl3和4.2t发烟H2SO4(20质量％)。因此，基于环境保护及绿色化生产角度考虑，开发2-烷基蒽醌的绿色化生产方法是十分必要的。采用2-烷基蒽经氧化制得2-烷基蒽醌的技术具有工艺流程简单和环境污染小等优势，被认为是绿色的工艺技术，但是该工艺目前存在的问题是至今未见2-烷基蒽的生产技术报道。US4255343公开了一种2-叔戊基蒽的合成方法，该方法先将蒽、三氯苯、甲磺酸在一定温度和压力条件下均匀混合后，再向体系中引入烯烃与蒽发生烷基化反应。固体产物主要是剩余的蒽及系列烷基蒽产物，其中蒽占42重量％，2-烷基蒽占47重量％，其余为蒽双取代产物和其他副产物。TW200623958公开了一种采用离子液体催化蒽烷基化的方法，该方法中提到的烷基化反应的催化体系为含有60-93.7重量％离子液体和1-8重量％氯化铝的混合物。在实施例中记载，以BmimPF6作为溶剂，并加入适量AlCl3，催化蒽与叔丁基氯在70℃下发生烷基化反应，产物2,6-叔丁基蒽的产率为90％。陈敏等人研究了不同催化体系对蒽与2-氯丙烷的烷基化反应过程的影响，综合对比了无水AlCl3、[E,B,O-mim]Cl-AlCl3离子液体和AIPW12O40(杂多酸盐磷钨酸铝)等催化体系对目标产物2-异丙基蒽选择性和收率的影响。研究表明，采用离子液体催化效果最好，在反应温度为30℃，反应时间为4小时的情况下，目标产物的选择性为77.1％，收率为69.2％。对比现有的蒽烷基化技术不难发现，液体酸催化蒽与烷基化试剂发生反应时，2-烷基蒽的选择性差，蒽的双取代产物和其他副产物含量较多，而且采用离子液体作为催化体系时，成本较高且催化剂难以循环使用。因此，需要开发一种具有工业应用前景的可以显著提高产物2-烷基蒽选择性的2-烷基蒽的生产方法，同时满足溶剂和催化剂均可循环使用的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的2-烷基蒽的生产方法，该方法可以显著提高产物2-烷基蒽的选择性，同时溶剂和催化剂均可循环使用，具有良好的工业应用的前景。为了实现上述目的，本专利技术提供一种2-烷基蒽的生产方法，该方法包括在催化剂的存在下，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液与烷基化试剂接触，进行烷基化反应，其中，所述烷基化反应在膜反应器中进行，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液以循环流动的方式送入膜反应器的管程中，将经过气化的烷基化试剂送入膜反应器的壳程中，并通过部分管壁为可透过烷基化试剂分子的分离介质进入管程中，与所述原料液以及设置在管程中的催化剂床层接触。本专利技术提供的2-烷基蒽的生产方法能够显著提高产物2-烷基蒽的选择性，同时烷基化溶剂和催化剂均可循环使用，具有良好的工业应用的前景。附图说明图1是本专利技术一种具体实施方式的2-烷基蒽的生产流程示意图；图2是本专利技术提供的2-烷基蒽的生产方法中所使用的膜反应器的示意图。附图标记说明1壳程3管程2分散接触区6强化反应区具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。根据本专利技术，所述2-烷基蒽的生产方法包括在催化剂的存在下，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液与烷基化试剂接触，进行烷基化反应，其中，所述烷基化反应在膜反应器中进行，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液以循环流动的方式送入膜反应器的管程中，将经过气化的烷基化试剂送入膜反应器的壳程中，并通过部分管壁为可透过烷基化试剂分子的分离介质进入管程中，与所述原料液以及设置在管程中的催化剂床层接触。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述膜反应器的结构如图2所示。所述膜反应器包括外部的壳程1和设置在壳程1内的管程3。其中，壳程1为气化的烷基化试剂的气相进料空间，管程3为膜反应器的反应区，管程3内设置有烷基化催化剂床层，且为含有蒽和烷基化溶剂的原料液的进料空间，是蒽发生烷基化反应的场所。根据本专利技术，为了更好地实现本专利技术的专利技术目的，如图2所示，所述膜反应器的管程沿着其轴向方向设置有分散接触区2和强化反应区6，分散接触区2的管壁为可透过烷基化试剂分子的分离介质，强化反应区6的管壁为不能透过烷基化试剂分子的介质。分散接触区2的结构特点是该管程部分的管壁为可透过烷基化试剂分子的分离介质，烷基化试剂气相分子可以在该可透过烷基化试剂分子的分离介质两侧的压差作用下，沿管程的径向方向穿过所述分离介质，均匀分散式的进入管程3内与其中的催化剂床层和蒽接触并发生烷基化反应。强化反应区6的结构特点是该管程部分的管壁为实体结构，即该部分管壁为不可透过烷基化试剂分子的介质，没有物料可以沿着管程的径向方向流动，目的是为均匀混合后的物料再提供一段充足的接触和反应空间，进而达到强化反应的目的。本专利技术对所述分散接触区2和强化反应区6的上下位置关系的设置没有特别限定，但是，为了能够使蒽的烷基化反应更充分，使得烷基化试剂气相分子在以均匀分散的方式进入管程3之后能够进一步强化反应的进程，所述含有蒽和烷基化溶剂的原料液在管程3中的流动方向为：先经过分散接触区2，再经过强化反应区6。为了进一步强化所述含有蒽和烷基化溶剂的原料液、催化剂和气化的烷基化试剂的接触混合，强化反应区6的高度占管程3中催化剂床层总高度的50-90％，分散接触区2的高度占管程3中催化剂床层总高度的10-50％，更优选，强化反应区6的高度占管程3中催化剂床层总高度的50-70％，分散接触区2的高度占管程3中催化剂床层总高度的30-50％。根据本专利技术，所述可透过烷基化试剂分子的分离介质可以为各种能够允许烷基化试剂气相分子透过的分离介质，从更好地实现烷基化试剂气相分子以均匀分散的方式进入管程3内的角度看考虑，所述可透过烷基化试剂分子的分离介质包括设置在外层的支撑结构和设置在内层的气体分离膜，进一步优选，所述支撑结构为无机材料层，更优选为金属膜和/或陶瓷膜，其中，所述金属膜可以是不锈钢金属膜；所述陶瓷膜材质可以是氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化硅、碳化硅、莫来石、堇青石、石墨烯、人造纤维、天然沸石和高岭土等中的一种或多种；所述气体分离膜由选自聚砜、聚酰亚胺和聚苯醚中的至少一种材料形成，更优选为由聚酰亚胺形成。此外，前述的方位描述“内、外”是指沿着膜反应器管程3径向方向的内、外。根据本专利技术，为了进一步强化所述含有蒽和烷基化溶剂的原料液、催化剂和气化的烷基化试剂的接触混合，所述含有蒽和烷基化溶剂的原料液采取高速循环流动的方式穿过管程中的催化剂床层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2‑烷基蒽的生产方法，该方法包括在催化剂的存在下，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液与烷基化试剂接触，进行烷基化反应，其特征在于，所述烷基化反应在膜反应器中进行，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液以循环流动的方式送入膜反应器的管程中，将经过气化的烷基化试剂送入膜反应器的壳程中，并通过部分管壁为可透过烷基化试剂分子的分离介质进入管程中，与所述原料液以及设置在管程中的催化剂床层接触。

【技术特征摘要】
1.一种2-烷基蒽的生产方法，该方法包括在催化剂的存在下，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液与烷基化试剂接触，进行烷基化反应，其特征在于，所述烷基化反应在膜反应器中进行，将含有蒽和烷基化溶剂的原料液以循环流动的方式送入膜反应器的管程中，将经过气化的烷基化试剂送入膜反应器的壳程中，并通过部分管壁为可透过烷基化试剂分子的分离介质进入管程中，与所述原料液以及设置在管程中的催化剂床层接触。2.根据权利要求1所述的生产方法，其中，所述膜反应器的管程沿着其轴向方向设置有分散接触区和强化反应区，分散接触区的管壁为可透过烷基化试剂分子的分离介质，强化反应区的管壁为不能透过烷基化试剂分子的介质。3.根据权利要求2所述的生产方法，其中，强化反应区的高度占管程中催化剂床层总高度的50-90％，分散接触区的高度占管程中催化剂床层总高度的10-50％，优选，强化反应区的高度占管程中催化剂床层总高度的50-70％，分散接触区的高度占管程中催化剂床层总高度的30-50％。4.根据权利要求2或3所述的生产方法，其中，所述含有蒽和烷基化溶剂的原料液在管程中的流动方向为：先经过分散接触区，再经过强化反应区。5.根据权利要求1、2或3所述的生产方法，其中，可透过烷基化试剂分子的分离介质包括设置在外层的支撑结构和设置在内层的气体分离膜，所述支撑结构为无机材料层，优选为金属膜和/或陶瓷膜；所述气体分离膜由选自聚砜、聚酰亚胺和聚苯醚中的至少一种材料形成，优选为由聚酰亚胺形成。6.根据权利要求1所述的生产方法，其中，烷基化反应的条件包括：反应温度为100-250℃，优选为120-200℃；以表压计，膜反应器内的压力为0.01-1MPa，优选为0.05-0.5MPa，所述膜反应器内的压力指管程内的压力；蒽与气化的烷基化试剂的总摩尔比为0.2:1-20:1，优选为0.5-5:1；气化的烷基化试剂的质量空速为0.01-1h-1，优选为0.02-0.5h-1；含有蒽和...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博，费建奇，宗保宁，潘智勇，朱振兴，毛俊义，唐晓津，胡立峰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11