異丙醚提純工藝的研究

姜麗敏，位淑華，張夢(mèng)博

(錦州開(kāi)元石化責(zé)任有限公司，遼寧錦州121001)

異丙醚又稱(chēng)二異丙醚，是一種無(wú)色液體，帶有類(lèi)似乙醚的氣味，能與多種有機(jī)溶劑混溶，其蒸氣具有麻醉性，是電的不良導(dǎo)體。由于其沸點(diǎn)高于乙醚和丙酮，因而在某些萃取作業(yè)中用它做溶劑更有利［1］。異丙醚除可以做溶劑外，還具有較高的辛烷值和抗凍性，可用作汽油添加劑［2］。錦州石化公司異丙醇車(chē)間每年有2000～3000 t的異丙醇副產(chǎn)物，其中含有約38%的異丙醚，但尚未開(kāi)發(fā)和利用，如果要利用就必須提高其純度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

異丙醚為錦州石化公司異丙醇車(chē)間副產(chǎn)，其主要組成見(jiàn)表1。

表1 異丙醚原料的組成Table 1 Composition of raw material of isopropyl ether

硫酸為葫蘆島生產(chǎn)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)95% ～98%(試驗(yàn)中按98%計(jì))。

1.2 試驗(yàn)原理

利用醚與硫酸反應(yīng)生成鹽，此鹽在水中迅速水解成醚的化學(xué)性質(zhì)將其分離。而在發(fā)生主反應(yīng)的同時(shí)，少部分的烯烴也與硫酸發(fā)生反應(yīng)生成烷基硫酸，溶解在硫酸中。

主反應(yīng):

副反應(yīng):

1.3 分析方法

異丙醚采用氣相色譜儀分析。儀器:SP－6890型氣相色譜儀;色譜柱:SE54;檢測(cè)器:FID;程序升溫:35～120℃，升溫速率5℃/min。

2 結(jié)果與討論

試驗(yàn)過(guò)程中控制反應(yīng)溫度小于60℃，主要通過(guò)控制滴加硫酸的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)主要考察了硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、硫酸用量(硫酸與原料的質(zhì)量比)、反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響。

2.1 硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響

粗異丙醚為100 g;反應(yīng)時(shí)間為4 h，硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為98%、90%、80%、70%，考察硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)反應(yīng)的影響Table 2 Influence of sulfuric acid mass fraction on the reaction

從表2看出，硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，粗產(chǎn)物中異丙醚含量越高，醚收率相應(yīng)也高，但總油收率下降。這是因?yàn)橄N和硫酸反應(yīng)生成溶于硫酸的烷基硫酸，而使總油收率下降。綜合各方面考慮，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的硫酸作為酸洗劑。

2.2 硫酸與異丙醚質(zhì)量比對(duì)反應(yīng)的影響

粗異丙醚100 g(含異丙醚38.6 g)，反應(yīng)時(shí)間為4 h，H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%，考慮硫酸和烯烴也反應(yīng)，選取硫酸與粗異丙醚的質(zhì)量比為2、1.5、1、0.5進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 硫酸與異丙醚質(zhì)量比對(duì)反應(yīng)的影響Table 3 Effects of mass ratio of sulfuric acid to isopropyl ether on the reaction

從表3看出，隨硫酸用量的增大，醚純度有所提高，醚收率也高，總油收率無(wú)明顯變化，硫酸與異丙醚質(zhì)量比為1就能滿足分離需求。

2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響

粗異丙醚為100 g;硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響Table 4 Effect of reaction time on the reaction

從表4看出，反應(yīng)時(shí)間選擇為2 h，能達(dá)到試驗(yàn)需求，但由于試驗(yàn)任務(wù)緊急，未做詳細(xì)大量的試驗(yàn)考察，有待進(jìn)一步優(yōu)化。

2.4 放大試驗(yàn)

投料量增大到5倍，選取上述試驗(yàn)確定的反應(yīng)條件:硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%、硫酸與異丙醚質(zhì)量比為1、反應(yīng)時(shí)間為2 h進(jìn)行放大試驗(yàn)，水解過(guò)程中水用量為硫酸用量的1.6倍(尚未做大量的試驗(yàn)考察)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 放大試驗(yàn)結(jié)果Tale 5 Amplification test results

從表5看，放大后粗產(chǎn)物中異丙醚含量重復(fù)性很好，醚收率及總油收率有所降低，其主要原因是反應(yīng)過(guò)程中物料較多，冷卻水浴較小，溫度較高造成損失較大，這也是今后試驗(yàn)與生產(chǎn)應(yīng)該注意的問(wèn)題。

2.5 二次酸洗試驗(yàn)

將一次酸洗精餾后得到的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于95%的餾分收集起來(lái)，做二次酸洗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 精餾后二次酸洗的結(jié)果

從表6看出，精餾通過(guò)二次酸洗異丙醚質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)99.5%以上，經(jīng)脫色后產(chǎn)品總收率為60.7%，結(jié)果較好。

3 結(jié)論

采用硫酸酸洗和精餾連用的方法提純異丙醚，一次酸洗后異丙醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由38.6%提高到87%左右，再將此粗醚進(jìn)行精餾得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于95%的餾分，這部分餾分再進(jìn)行酸洗，異丙醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到99.58%，其總收率為63.7%，結(jié)果較好。

［1］李樹(shù)凱，張成中.合成異丙醚的研究進(jìn)展［J］.錦州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2000(4):20-23.

［2］馮文國(guó)，陳金龍，陳群.催化合成異丙醚的研究進(jìn)展［J］.石油化工，1998(9):695-699.