合成異丙醚研究進(jìn)展

葉蔓莉

【摘 要】本文簡述了異丙醚的主要用途：用作汽油添加劑、用作化學(xué)工業(yè)上的溶劑、用于生產(chǎn)相應(yīng)的醇類。主要討論了異丙醚的四種合成方法，即分離法、醇烯合成法、丙烯水合法、異丙醇脫水法，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。綜合分析了合成異丙醚的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】異丙醚；主要用途；合成

【Abstract】The main purpose of the isopropyl ether has summarized ：used as gasoline additive， used as a solvent， the chemical industry for the production of the corresponding alcohols. Mainly discussing the four synthetic methods of isopropyl ether， namely， separation， the methanol to olefins synthesis， propylene water legitimate， isopropyl alcohol encapsulation-dehydration， analyzing their advantages and disadvantages. Comprehensive analysis of the development of the synthesis of isopropyl ether.

【Key words】Isopropyl ether； Main purpose； Synthesis

異丙醚（DIPE）是一種重要的工業(yè)溶劑和有機(jī)原料，不但有有較高的辛烷值和抗凍性，且是優(yōu)良的溶劑，由于人們逐漸認(rèn)識(shí)到它的優(yōu)良性能，因此，DIPE制備方法已成為國內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 異丙醚的主要用途

異丙醚（Isopropyl ether）又稱二異丙醚（DIPE）是一種無色液體，是動(dòng)物、植物及礦物性油脂的良好溶劑，可用于從煙草中抽提尼古丁；也是石蠟及樹脂的良好溶劑，工業(yè)上常將二異丙醚和其他溶劑混合應(yīng)用于石蠟基油品的脫蠟工藝。作為溶劑也應(yīng)用于制藥、無煙火藥、涂料及油漆清洗等方面，異丙醚具有高辛烷值及抗凍性能，可用為汽油摻合劑。本品易形成過氧化物，在振搖時(shí)產(chǎn)生爆炸，常加入對(duì)芐基氨基苯酚作穩(wěn)定劑。二異丙醚的麻醉作用較乙醚輕，但麻醉的持續(xù)時(shí)間長。可用作溶劑，用于乙酸或丁酸的稀溶液的濃縮回收，在濕法腈綸工藝中用作硫氰酸鈉的萃取溶劑；用作色譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、溶劑及萃取劑。

近年來，隨著人們對(duì)環(huán)保要求的越來越高，它作為汽油添加劑具有特殊作用，這不僅解決了汽油加鉛的問題，而且能取代汽油中高辛烷值的芳烴和輕烯烴，這樣也解決了汽車尾氣中未燃燒的烯烴和NOx以及輕烯烴的蒸發(fā)污染問題，同時(shí)避免了辛烷值的損失；它在環(huán)保上的另一個(gè)重要應(yīng)用是用來處理煤氣廠的污水，以減少水污染。

下面對(duì)其主要用途做一介紹。

用作汽油添加劑[1-2]

異丙醚是一種極佳的汽油調(diào)和組分，實(shí)際上二戰(zhàn)時(shí)期它曾被用于高辛烷值汽油的調(diào)和，具有很高的不加鉛研究法辛烷值（RONC）和不加鉛馬達(dá)法辛烷值（MONC），分別為112和98，它的雷諾蒸汽壓低，為27.6至34.5kPa，這有利于煉廠降低汽油的揮發(fā)度，其調(diào)和性能與甲基叔戊基醚（TAME）和乙基叔戊基醚（BTBE）接近，使用性能類似于甲基叔丁基醚（MTBE），幾家主要石油公司如環(huán)球公司、莫比爾公司都曾報(bào)道過把異丙醚用于汽油的調(diào)和組分，由于異丙醚目前價(jià)錢較貴，其在這方面的應(yīng)用受到一定的限制。

用作化學(xué)工業(yè)上的溶劑

異丙醚是動(dòng)植物油脂、礦物油、蠟和樹脂的優(yōu)良溶劑，它和異丙醇的混合物能夠很好地溶解纖維樹脂，它與其他醇、醚的混合物可以溶解硝化纖維素，因而化纖工業(yè)上廣泛采用它做溶劑。另外作為溶劑它還可用于乙酸、丁酸稀溶液的濃縮和回收，從煙草中抽取尼古丁和焦油，從魚肝油中提取維生素A。濕法腈綸工藝中采用萃取法回收硫氰酸鈉，萃取劑就是異丙醚。目前我國提倡發(fā)展的三聯(lián)供式清潔煤氣工程中異丙醚用于處理含酚污水；某些化肥廠也將異丙醚用于環(huán)保方面。

用于生產(chǎn)相應(yīng)的醇類[3]

在一定的條件下，異丙醚可以轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的醇類。這在醇缺乏時(shí)，出于商業(yè)上的考慮可加以利用。

2 異丙醚的制備方法

2.1 分離法

分離法生產(chǎn)異丙醚是一種傳統(tǒng)方法，在以丙烯和水為原料，采用液體或固體酸性催化劑生產(chǎn)異丙醇的過程中，能夠得到大量含有異丙醚的副產(chǎn)物，該副產(chǎn)物再通過蒸餾、酸洗等工藝加以精制就可以得到異丙醚產(chǎn)品。

該方法存在以下不足：

（1）異丙醇副產(chǎn)物組成不是固定不變的，所以異丙醚的質(zhì)量和產(chǎn)量都受到限制。

（2）異丙醇副產(chǎn)物中還含有許多別的雜質(zhì)，這就使異丙醚的精制十分困難，想得到高純度的異丙醚也十分困難。

（3）精制中采用硫酸酸洗，對(duì)設(shè)備有腐蝕，同時(shí)處理不當(dāng)會(huì)造成環(huán)境污染，存在環(huán)保問題。

2.2 合成法

用合成法生產(chǎn)異丙醚方興未艾，到目前為止主要有醇烯合成法、異丙醇脫水法、丙烯水和法等，但工業(yè)化進(jìn)展較慢，以下簡述生產(chǎn)異丙醚的合成方法。

（1）醇烯合成法

國內(nèi)外合成異丙醚的方法，大部分由丙烯水合生產(chǎn)異丙醇時(shí)回收副產(chǎn)異丙醚。20世紀(jì)90年代，日本石油公司研究了由異丙醇和丙烯合成異丙醚的新工藝。建立了800噸/年的異丙醚生產(chǎn)裝置。文獻(xiàn)報(bào)道了異丙醇和丙烯在聚苯乙烯磺酸型陽離子交換樹脂上反應(yīng)生成異丙醚的過程。我們?yōu)槌浞掷帽竟井惐己捅┵Y源，用陽離子交換樹脂，直接催化合成異丙醚。該工藝副產(chǎn)物少，易分離，所得產(chǎn)物異丙醚純度高。

（2）丙烯水合法

我國廢除70#汽油和加鉛汽油的目標(biāo)已經(jīng)確立，預(yù)計(jì)將出現(xiàn)MTBE供應(yīng)不足的情況。我國FCC裝置大多數(shù)是1Mt/a以下的中、小型裝置，大多沒有烷基化裝置配套，所產(chǎn)異丁烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1.7%，數(shù)量有限。而丙烯的質(zhì)量產(chǎn)率約為4.9%接近異丁烯的3倍。生產(chǎn)MTBE需要外購甲醇，受到市場供應(yīng)數(shù)量和價(jià)格的制約，得不到保障，而生產(chǎn)異丙醚只需要去離子水，不需要外購原料。由丙烯生產(chǎn)異丙醚不僅解決了汽油升級(jí)換代問題也為煉廠持別是中、小煉廠的丙烯利用找到了出路。

我國利用丙烯和水制異丙醚有很好的發(fā)展前景。丙烯與水為原料生產(chǎn)異丙醚的技術(shù)與采用異丙醇與丙烯為原料生產(chǎn)二異丙醚的技術(shù)同等規(guī)模上在投資相差不大，但由于采用丙烯與水為原料生產(chǎn)成本較小，優(yōu)勢明顯。文獻(xiàn)報(bào)道了以丙烯純度為70%左右和水為原料，采用沸石或高溫樹脂為催化劑，合成異丙醚，該方法成本較低，產(chǎn)品分中避免了共沸精餾，但產(chǎn)品質(zhì)量不高。迄今為止，丙烯水合法主要有兩種工藝方法一步法和反應(yīng)精餾法或叫兩步法。

A一步法

美國UOP公司和日本石油COSMO公司分別以強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂為催化劑實(shí)現(xiàn)了丙烯一步水合醚化制異丙醚。一步法合成異丙醚是以丙烯典型的煉廠碳三組分和水為原料。在丙烯水合、醚化直接制備異丙醚工藝技術(shù)中，以美國Mobile公司為代表的分子篩催化劑制醚技術(shù)較為成熟。此工藝有兩種一種是兩段組合式反應(yīng)器，另一種是兩個(gè)不同反應(yīng)器制異丙醚。Mobile的制備異丙醚工藝特點(diǎn)在于使用一個(gè)固定床反應(yīng)器，分為兩段。兩段組合式反應(yīng)器內(nèi)分為水合段和醚化段。水從反應(yīng)器的頂部進(jìn)入，丙烯從側(cè)面多進(jìn)口進(jìn)入反應(yīng)器。調(diào)節(jié)進(jìn)入醚化段的醇、水、烯摩爾比，以提高異丙醚的選擇性和抑制副反應(yīng)。兩段分別裝填系列催化劑和沸石催化劑。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)擴(kuò)張器后，進(jìn)入蒸餾塔，異丙醚產(chǎn)品從塔頂采出，塔底流股進(jìn)入水洗塔，塔頂為異丙醚產(chǎn)品，塔底的異丙醇和水進(jìn)入蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，異丙醇和水的共沸物從塔頂餾出進(jìn)入反應(yīng)器循環(huán)使用，塔底的水供水洗塔使用。

B反應(yīng)精餾法

美國專利報(bào)道了水合一加成兩步均用陽離子交換樹脂作為催化劑合成異丙醚的方法。以丙烯和水為原料首先合成以異丙醇為主的產(chǎn)物，加成產(chǎn)物有一部分回流。其中后一步可采用催化蒸餾式反應(yīng)器，使其能夠超越熱力學(xué)平衡限制而獲得較高的產(chǎn)率，還可以同時(shí)分離出油相丙烯和富含異丙醚的粗產(chǎn)物。

（3）異丙醇脫水法

用兩個(gè)異丙醇制異丙醚是一種開發(fā)較早的方法，該方法以異丙醇純度大于99%為原料，通過異丙醇脫水得到異丙醚，原料易得，方法簡單；由于異丙醚在化工、環(huán)保、煙草和醫(yī)藥等方面的應(yīng)用越來越廣，其市場前景也越來越廣闊。

3 異丙醚發(fā)展前景

在上面所述的4種生產(chǎn)異丙醚的主要方法中，分離異丙醇裝置的副產(chǎn)物法由于異丙醇副產(chǎn)物的組成變化不定，產(chǎn)量較小精致困難等原因，故不是一種理想方法；醇烯法生產(chǎn)異丙醚質(zhì)量較好，是生產(chǎn)溶劑級(jí)異丙醚的理想方法，但工藝相對(duì)復(fù)雜，但如果能依托異丙醇裝置則比較理想；異丙醇脫水的方法由于成本高和存在環(huán)境污染，故前景不太樂觀；采用丙烯水合的方法生產(chǎn)異丙醚是一種較先進(jìn)的方法，但異丙醚純度不高，該技術(shù)的關(guān)鍵在于催化劑，應(yīng)用開發(fā)異丙醚選擇性高并且對(duì)疊和油沒有選擇性的催化劑，就目前的情況，國內(nèi)在近期用醇烯法合成異丙醚較好，遠(yuǎn)期應(yīng)著眼于開發(fā)丙烯水合方法生產(chǎn)異丙醚的催化劑和工藝技術(shù)。我國丙烯資源豐富，開發(fā)以丙烯為原料制備異丙醚技術(shù)，即可以滿足國內(nèi)對(duì)溶劑異丙醚的市場又可以解決部分汽油添加劑的需求。異丙醚的優(yōu)良添加性能和煉廠自給的特點(diǎn)以及巨大的潛在市場，將給生產(chǎn)企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。而汽油辛烷值的提高和低污染排放也會(huì)給環(huán)境保護(hù)帶來益處。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王延吉，唐靖，李赫咺.β沸石在丙烯醚化反應(yīng)中的催化性能[J].分子化，1996，10（1）：6-12.

[2]王國良，劉金龍，秦如意等.改性對(duì)β沸石表面酸性及丙烯水合醚化反應(yīng)性能的影響[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30（4）：353-357.

[3]單希林，寧書貴，胡云峰，等.丙烯水合制備二異丙基醚催化劑[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，21（2）：43-46.

[責(zé)任編輯：湯靜]