一种用于间甲酚和/或对甲酚烷基化连续反应的装置的制作方法

本发明既属于间对甲酚分离技术领域，也属于（间和或对）甲酚和异丁烯烷基化合成（单和/或二）叔丁基甲酚的化学反应合成技术领域，具体涉及一种用于间甲酚和/或对甲酚烷基化连续反应的装置。

背景技术：

甲酚是用途广泛的有机化工中间体，对甲酚是制造抗氧剂2,6-二叔丁基对甲酚和橡胶防老剂的原料，在塑料工业中可制造甲酚-甲醛树脂和增塑剂，在医药上用作消毒剂，还可用作农药和染料的原料；间甲酚是合成有机中间体的重要原料，同时，在彩色胶片显影剂、合成树脂、粘合剂等方面也有重要应用。间甲酚和对甲酚的沸点十分接近，很难通过精馏法直接分离，通过异丁烯烷基化后，生成单叔丁基（间/对）甲酚、二叔丁基（间/对）甲酚后，各组分沸点差变大，易于分离法。异丁烯烷基化法既是间对甲酚混合物分离的主要工艺方法，也是单叔丁基（间或对）甲酚、二叔丁基（间或对）甲酚合成的主要工艺方法。目前，国内间对甲酚分离或叔丁基（间或对）甲酚合成多采用间歇式反应釜，产量小，操作人员多，能耗大，效率低，安全生产控制难度大。

中国专利cn104496758a公开了一种间、对甲酚烷基化连续反应的方法，采用6个烷基化釜串联在一起进行烷基化连续反应，在该专利中提供的反应装置虽可以进行连续化生产，但反应装置中采用的烷基化反应器均釜式，对于反应热较大的烷基化反应而言，难以提供足够的换热面积，单台设备的产能受限，反应时间长，设备数量多；同时，烷基化反应为可逆反应，虽有6个釜式反应器串联，其反应的极限也只能将反应进行至反应平衡状态，且为提高后期的反应速率，须异丁烯过量；但过量异丁烯及反应平衡限制而未反应的异丁烯需要增加异丁烯回收再利用设备来提高物料的利用率。

中国专利cn111302904a公开一种用于bht生产的烷基化连续反应装置，在烷基化反应的过程中采用塔式反应器，在该专利中提供的反应装置对于反应热较大的烷基化反应，同样难以提供足够的换热面积，单台设备的产能受限；同时，其反应的极限也只能将反应进行至反应平衡状态，过量异丁烯及反应平衡限制而未反应的异丁烯，也需要增加异丁烯回收再利用设备来提高物料的利用率。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对目前现有技术中分离间、对甲酚多采用间歇式反应釜，与异丁烯进行烷基化反应过程中，烷化剂异丁烯不能与混酚（间甲酚和对甲酚组成的混合物）充分接触，异丁烯转化率偏低以及传热效率低等问题，提供一种用于间甲酚和/或对甲酚烷基化连续反应的装置，将列管式反应模块、列管式反应器水蒸发撤热循环模块和反应精馏模块进行耦合，在烷基化反应的过程中，列管式反应器具有单位体积传热面积大（常规釜式反应器单位体积传热面积约1~8m²，常规列管式反应器单位体积传热面积可达70m²左右）、传热系数高（两侧介质均为水，且都是液相的情况下，带搅拌和盘管的釜式反应器总传热系数在700w/m²/k左右，不设搅拌和盘管的釜式反应器总传热系数更小，而列管式反应器总传热系数可达2000w/m²/k左右）的特点，而列管式反应器使用水蒸发撤热循环模块除了传热系数高外，在给定的水蒸发压力下，蒸发温度恒定，列管式反应器内部的反应温度分布更加均匀，通过调节水蒸发压力，可改变列管式反应器两侧传热温差，进而调节控制反应温度，反应器撤热控制的动态响应快、效果好。列管式反应模块、列管式反应器水蒸发撤热循环模块配合使用，能够满足强放热反应及时撤热和避免局部温度过高的要求，反应温度控制效果好，单台设备生产能力大；通过反应精馏模块，打破可逆反应的平衡状态限制，反应速率快，反应选择性好，异丁烯原料利用率高，无须再设异丁烯回收设施；可实现连续生产，自动化程度高，整个装置结构简单，提高了整个烷基化反应的生产效率，具有设备投资较低，产品质量稳定，能耗较低等优点。

本发明的另一个目的是采用上述装置，以异丁烯作为烷化剂，间甲酚和/或对甲酚（甲酚）为原料进行烷基化连续反应的方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于间甲酚和/或对甲酚烷基化连续反应的装置，它包括列管式反应模块、列管式反应器水蒸发撤热循环模块和反应精馏模块：

列管式反应模块包括预热器、高效混合器、列管式反应器和稳压罐，预热器与高效混合器相连，高效混合器与列管式反应器的进料口相连，列管式反应器的出料口与稳压罐相连，稳压罐上设有压力分程调节系统；

列管式反应器水蒸发撤热循环模块包括水蒸气冷凝冷却器、水蒸汽凝液罐、真空泵入口冷凝冷却器和真空泵，列管式反应器的水蒸气出口与水蒸气冷凝冷却器的入口相连，水蒸气冷凝冷却器的出口与水蒸汽凝液罐的入口i相连，蒸汽凝液罐的出口i与列管式反应器的进水口相连，水蒸汽凝液罐的出口ii与真空泵入口冷凝冷却器的入口相连，真空泵入口冷凝冷却器的出口i与水蒸汽凝液罐的入口ii相连，真空泵入口冷凝冷却器的出口ii与真空泵相连；

反应精馏模块包括塔进料汽化器、反应精馏塔反应温度控制设备和反应精馏塔，稳压罐与塔进料汽化器的入口相连，稳压罐与塔进料汽化器之间的管路上设有减压阀，塔进料汽化器的气相出料口与反应精馏塔的下部相连，塔进料汽化器的液相出料口与反应精馏塔反应温度控制设备的入口相连，反应精馏塔反应温度控制设备的出口与反应精馏塔的上部相连，反应精馏塔由上而下依次设有精馏段、反应段和提馏段。

对于本装置而言，列管式反应器的数量可以根据实际需要进行选择，例如，根据原料、产品的限制要求，列管式反应器的数量为1个，也可以为多个，此处的多个是指2个以上，可以但不局限于2、3、4、5、10或15。当列管式反应器的数量为多个时，也就是2个以上时，列管式反应器之间的连接方式为串联和/或并联。优选地，列管式反应器的数量为1~3个。对于串联的列管式反应器，烷化剂异丁烯的加料方式，可以全部从第一个列管式反应器之前加入，也可以分开加入，也就是分别在每一个列管式反应器之前加入，当分开加入时，各加入点的异丁烯量可以相同，也可以不同，一般选择逐个列管式反应器递减加料。例如，当装置中设置3个串联的列管式反应器时，液相异丁烯分可以三处分别加入，第一个列管式反应器之前加入总量的65%，第二个列管式反应器之前加入总量的25%，第三个列管式反应器之前加入总量的10%。

在本装置中，稳压罐上设有压力分程调节系统，具体压力分程调节系统可以采用现有技术中常用的控制压力的设备，用于控制列管式反应器的反应压力。

高效混合器的数量可以根据实际需要进行选择，例如，高效混合器的数量为1个，也可以为多个，此处的多个是指2个以上，可以但不局限于2、3、4、5、10或15。一般地，当列管式反应器为多个时，每一个列管式反应器可以配一个高效混合器，或其他起分散混合均匀作用的类似设备。

对于本发明而言，列管式反应器可以选择市场上常用的列管式反应器，并不对其规格进行严格限制，可以进行均相反应，也可以进行非均相反应，例如，液液相反应或气液相反应。在一种优选方案中，在列管式反应器的管内或管间装填有用于催化间甲酚和/或对甲酚与异丁烯进行烷基化反应的催化剂。至于催化剂，可以选择均相催化剂，也可以选择非均相催化剂，可以根据实际需要进行选择。当催化剂为非均相固体催化剂，既可以在列管式反应器的管内装填，也可以在列管式反应器管间装填。

目前，以异丁烯作为烷化剂，间甲酚和/或对甲酚（甲酚）为原料进行烷基化连续反应时，反应温度一般较低，不高于100℃，例如，在本发明中选择的反应温度为50~90℃。针对烷基化反应过程中因大量放热而普遍存在的传热问题，一般采用水冷却，但冷却水进出温差有限，传热系数不高，传热效果差，不能快速将每一个反应设备（例如，列管式反应器）中的温度降低至反应温度，温度过高容易进行副反应，导致产物的收率和纯度下降，严重限制了每一个反应设备的生产效率。

本发明采用列管式反应器水蒸发撤热循环模块，除了传热系数高外，在给定的水蒸发压力下，蒸发温度恒定，列管式反应器内部的反应温度分布更加均匀，通过调节水蒸发压力，可改变列管式反应器两侧传热温差，进而调节控制反应温度，可以及时撤出列管式反应器中产生的反应热，使得反应器撤热控制的动态响应快、效果好。在进行烷基化反应的过程中，打开真空泵控制水蒸发撤热循环模块中的压力为7~30kpa(a)，向列管式反应器中通入除氧水，使得进入列管式反应器中的除氧水吸热进行负压蒸发，负压蒸发后产生的水蒸气由列管式反应器的蒸汽出口进入水蒸气冷凝冷却器中进行冷凝，冷凝后得到的凝结水进入水蒸汽凝液罐中，水蒸汽凝液罐中的凝结水再通入列管式反应器中继续吸热进行负压蒸发。由于烷基化反应的温度一般低于水的常压沸点（100℃），因而本发明中列管式反应器水蒸发撤热循环模块中的水蒸发压力为负压，在水蒸发撤热循环模块中先打开真空泵抽真空，控制压力为7~30kpa(a)，优选地，控制压力为15~20kpa(a)，泄露到循环模块中的空气夹带饱和水蒸气，抽至真空泵入口冷凝冷却器中冷凝冷却，凝结水通过管路排入水蒸汽凝液罐中；降温后的空气进入真空泵中，由真空泵的出气口直接放空。

在一种优选方案中，预热器包括用于预热间甲酚和/或对甲酚的预热器i和用于预热异丁烯的预热器ii；列管式反应器包括依次串联连接的列管式反应器i、列管式反应器ii和列管式反应器iii；高效混合器包括高效混合器i、高效混合器ii和高效混合器iii；

预热器ii的出口分别与高效混合器i的入口i、高效混合器ii的入口i和高效混合器iii的入口i相连；预热器i的出口与高效混合器i的入口ii相连，高效混合器i的出口与列管式反应器i的进料口相连，列管式反应器i的出料口与高效混合器ii的入口ii相连，高效混合器ii的出口与列管式反应器ii的进料口相连，列管式反应器ii的出料口与高效混合器iii的入口ii相连，高效混合器iii的出口与列管式反应器iii的进料口相连，列管式反应器iii的出料口与稳压罐的入口相连。

反应精馏由于精馏操作和化学反应的相互影响，具有显著的优点，譬如提高反应物的转化率和选择性、减少设备投资费用和操作费用、设备紧凑占用空间少、催化剂填充层起加速化学反应速率和传质的作用等，但反应精馏的使用也必须满足一些基本要求，例如，化学反应必须在液相中进行、在操作系统压力下主反应的反应温度和目的产物的泡点温度接近、主反应不能是强吸热反应等。本发明中的主反应温度为50~90℃，原料间对甲酚常压沸点约202℃，单叔丁基产物常压沸点约230~240℃，二叔丁基产物常压沸点约265~295℃；即使维持反应精馏塔在绝压5kpa下，间对甲酚的沸点亦达到114℃，叔丁基产物的沸点则更高。因而工业化装置无法通过选择合适的反应精馏塔操作压力，使得主反应的反应温度与目的产物的泡点温度接近，常规反应精馏塔也无法应用到本发明中。

本装置中的反应精馏模块包括塔进料汽化器、反应精馏塔反应温度控制设备和反应精馏塔，其中，反应精馏塔由上而下依次设有精馏段、反应段和提馏段，不需要设置塔顶冷凝器和塔釜再沸器。

精馏段的塔内件为填料或塔盘，具体精馏段可以为一段或多段，精馏段为多段是指它包括两个以上的精馏段。反应段的塔内装填有固体催化剂，将烷基化反应和烷基化精馏耦合进行，提高反应原料的转化率，提高反应效果。反应段也可以为一段或多段，反应段为多段是指它包括两个以上的反应段。提馏段的塔内件为填料或塔盘，具体提馏段可以为一段或多段，提馏段为多段是指它包括两个以上的提馏段。

稳压罐与塔进料汽化器之间的管路上设有减压阀，在物料由稳压罐转移至塔进料汽化器的过程中，通过减压阀，控制阀后压力为5~20kpa(a)，优选地，控制压力为8~12kpa(a)。

对于本装置而言，稳压罐中的物料先进入塔进料汽化器中，在110~150℃的条件下使物料部分汽化，在塔进料汽化器的上部和下部分别形成气相物料和液相物料，汽相物料主要为异丁烯、二聚异丁烯，部分三聚异丁烯、甲酚，液相物料主要为单叔丁基甲酚、二叔丁基甲酚，部分三聚异丁烯和甲酚；液相物料由塔进料汽化器上设有的液相出料口转移至反应精馏塔反应温度控制设备（用于控制液相物料的温度，可选择现有技术中可以实现控制液相物料温度的换热器）中进行温度调节，温度调节后的液相物料通过管路由反应精馏塔的上部进入反应精馏塔中；气相物料由塔进料汽化器上设有的气相出料口通过管路由反应精馏塔的下部进入反应精馏塔中，与进入反应精馏塔中的液相物料在反应段逆向接触反应。

为了实现本发明的目的，提高列管式反应器中反应后的物料的反应速率和选择性，本发明对反应精馏塔结构和流程进行修改，取消反应精馏塔塔顶冷凝器和塔釜再沸器；利用反应精馏塔进料中轻组分含量较高、汽化温度较低的特点，对进料进行部分汽化，为反应精馏塔提供稳定的气相和液相物流，气相中富含异丁烯，液相为甲酚及烷基化产物，气相从反应精馏塔的下部进入，液相从反应精馏塔的上部进入；气相由下至上温度逐渐降低，液相由上至下温度逐渐升高，通过反应精馏塔反应温度控制设备实现对反应精馏塔的上部液相进料温度调节，进而控制反应段温度，使反应段的液相温度与主反应温度接近，从而实现反应和精馏的耦合操作。

本发明还提供了以异丁烯作为烷化剂，间甲酚和/或对甲酚（甲酚）为原料采用上述提及的装置进行烷基化连续反应的方法，它包括以下步骤：

（1）将预热后的间甲酚和/或对甲酚和异丁烯在所述高效混合器中混合均匀，将得到的混合物料通过管路由所述列管式反应器的进料口进入所述列管式反应器中，在温度为50~90℃和压力为6~14barg的条件下进行烷基化反应，反应完成后得到的物料由所述列管式反应器的出料口通过管路转移至稳压罐中；在进行烷基化反应的过程中，向所述列管式反应器通入除氧水，控制列管式反应器水蒸发撤热循环模块中的压力为7~30kpa(a)，负压蒸发后产生的水蒸气由所述列管式反应器的水蒸汽出口进入水蒸气冷凝冷却器中进行冷凝，冷凝后得到的凝结水进入水蒸汽凝液罐中，所述水蒸汽凝液罐中的凝结水再通入所述列管式反应器中继续吸热进行负压蒸发撤热；

（2）打开减压阀，控制阀后压力为5~20kpa(a)的条件下将所述稳压罐中物料通入所述塔进料汽化器中，在温度为110~150℃的条件下使物料部分汽化，在所述塔进料汽化器的上部和下部分别形成气相物料和液相物料，所述液相物料由所述塔进料汽化器上设有的液相出料口转移至反应精馏塔反应温度控制设备中进行温度调节，调节好温度的液相物料通过管路由所述反应精馏塔的上部进入所述反应精馏塔中；所述气相物料由所述塔进料汽化器上设有的气相出料口通过管路由所述反应精馏塔的下部进入所述反应精馏塔中，与进入所述反应精馏塔中的液相物料在反应段进行反应，反应温度为50~90℃，反应压力为5~20kpa(a)，未参与反应的气相物料由塔顶采出，目标产物由塔釜采出。

在一种优选方案中，在步骤（1）中，烷基化反应的温度为60~80℃。

对于在本装置中，打开压力分程调节系统控制烷基化反应的压力，进一步地，烷基化反应的压力为8~10barg。

进一步地，打开真空泵抽真空，列管式反应器水蒸发撤热循环模块中的压力为15~20kpa(a)。

在一种优选方案中，在步骤（2）中，打开减压阀后，控制压力为8~12kpa(a)。

进一步地，在汽化器中对物料进行汽化时，控制汽化器中物料的温度为120~140℃。

进一步地，在反应段进行反应时，反应温度为60~80℃，反应压力为8~12kpa(a)。

在一种优选方案中，列管式反应器的数量为3个，它包括依次串联连接的列管式反应器i、列管式反应器ii和列管式反应器iii；每一个列管式反应器的管内或管间装填有用于催化间甲酚和/或对甲酚与异丁烯进行烷基化反应的催化剂。高效混合器的数量为1个或多个。

精馏段的塔内件为填料或塔盘，具体精馏段可以为一段或多段，精馏段为多段是指它包括两个以上的精馏段。反应段的塔内装填有固体催化剂，可以催化进入反应精馏塔中物料中未参与的反应原料继续进行反应，从而提高反应原料的转化率，提高反应效果。反应段也可以为一段或多段，反应段为多段是指它包括两个以上的反应段。提馏段的塔内件为填料或塔盘，具体提馏段可以为一段或多段，提馏段为多段是指它包括两个以上的提馏段。

本发明的有益效果有：

本发明提供一种用于间甲酚和/或对甲酚烷基化连续反应的装置，将列管式反应模块、列管式反应器水蒸发撤热循环模块和反应精馏模块进行耦合，在烷基化反应的过程中，结合列管式反应器单位体积传热面积大、传热系数高的特点，以及水蒸发撤热循环模块温度控制均匀、动态响应快的优势，能够满足强放热反应及时撤热及避免局部超温的要求，反应温度控制效果好，单台设备生产能力大；通过反应精馏模块，打破可逆反应的平衡状态限制，反应速率快，选择性好，异丁烯原料利用率高，无须再设异丁烯回收设施；可实现连续生产，自动化程度高，整个装置结构简单，提高了整个烷基化反应的生产效率，具有设备投资较低，产品质量稳定，能耗较低等优点。特别适用于中大规模的烷基化反应。

采用本发明的装置进行烷基化反应，能够实现连续生产，自动化程度高，整个烷基化反应的生产效率高，反应温度可控性好，生产过程安全，生产成本低。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图中，1是预热器i；2是预热器ii；3是高效混合器i；4是高效混合器ii；5是高效混合器iii；6是列管式反应器i；7是列管式反应器ii；8是列管式反应器iii；9是水蒸气冷凝冷却器；10是水蒸汽凝液罐；11是真空泵入口冷凝冷却器；12是真空泵；13是稳压罐；14是塔进料汽化器；15是反应精馏塔；16是反应精馏塔反应温度控制设备；17是减压阀；18是压力分程调节系统。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，说明书中给出了本发明的较佳实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明作进一步地说明：

如图1所示，本装置它包括有列管式反应模块、列管式反应器水蒸发撤热循环模块和反应精馏模块：

列管式反应模块包括预热器、高效混合器、列管式反应器和稳压罐13，异丁烯采用液相进料，可以选用高效液液混合器，根据异丁烯原料相态的不同，高效混合器选用不同的型式；预热器与高效混合器相连，高效混合器与列管式反应器的进料口相连，列管式反应器的出料口与稳压罐13相连，稳压罐13上设有压力分程调节系统18，用于控制列管式反应器中烷基化反应压力。

列管式反应器的数量可以根据实际需要进行选择，根据原料、产品的限制要求，列管式反应器的数量为1个，也可以为多个，此处的多个是指2个以上。当列管式反应器的数量为多个时，也就是2个以上时，列管式反应器之间的连接方式为串联和/或并联。优选地，列管式反应器的数量为1~3个。对于串联的列管式反应器，烷化剂异丁烯的加料方式，可以全部从第一个列管式反应器之前加入，也可以分开加入，也就是分别在每一个列管式反应器之前加入，当分开加入时，各加入点的异丁烯量可以相同，也可以不同，一般选择逐个列管式反应器递减加料。

高效混合器的数量可以根据实际需要进行选择，例如，高效混合器的数量为1个，也可以为多个。一般地，当列管式反应器为多个时，每一个列管式反应器可以配一个高效混合器，或其他起分散混合均匀作用的类似设备。列管式反应器可以选择市场上常用的列管式反应器，并不对其规格进行严格限制，在列管式反应器的管内或管间装填有用于催化间甲酚和/或对甲酚与异丁烯进行烷基化反应的催化剂。至于催化剂，可以选择液体催化剂，也可以选择固体催化剂，可以根据实际需要进行选择。对于固体催化剂，既可以在列管式反应器的管内装填，也可以在列管式反应器管间装填。

在图1中，间和/或对甲酚与液相异丁烯分别在预热器i1和预热器ii2中预热，预热至40~70℃；列管式反应器包括依次串联连接的列管式反应器i6、列管式反应器ii7和列管式反应器iii8；高效混合器包括高效混合器i3、高效混合器ii4和高效混合器iii5。

预热器ii2的出口分别与高效混合器i3的入口i、高效混合器ii4的入口i和高效混合器iii5的入口i相连；预热器i1的出口与高效混合器i3的入口ii相连，高效混合器i3的出口与列管式反应器i6的进料口相连，列管式反应器i6的出料口与高效混合器ii4的入口ii相连，高效混合器ii4的出口与列管式反应器ii7的进料口相连，列管式反应器ii7的出料口与高效混合器iii5的入口ii相连，高效混合器iii5的出口与列管式反应器iii8的进料口相连，列管式反应器iii8的出料口与稳压罐13的入口相连。

当装置中设置3个串联的列管式反应器时，液相异丁烯可以全部从列管式反应器i6之前加入；也可以分3次加入，在列管式反应器i6之前加入总量的40~100%，在列管式反应器ii7之前加入总量的0~50%，在列管式反应器iii8之前加入总量的0~30%。例如，液相异丁烯按如下方案进料：在列管式反应器i6之前加入总量的65%，在列管式反应器ii7之前加入总量的25%，在列管式反应器iii8之前加入总量的10%。

第一处加入的液相异丁烯与间和/或对甲酚在高效混合器i3中进行分散混合，再送至列管式反应器i6进行烷基化反应，反应温度为50~90℃，优选为60~80℃；反应压力为6~14barg，优选为8~10barg。

第二处加入的液相异丁烯与烷基化反应产物在高效混合器ii4中进行分散混合，再送至列管式反应器ii7进行烷基化反应，反应温度为50~90℃，优选为60~80℃；反应压力为6~14barg，优选为8~10barg。

第三处加入的液相异丁烯与烷基化反应产物在高效混合器iii5中进行分散混合，再送至列管式反应器iii8进行烷基化反应，反应温度为50~90℃，优选为60~80℃；反应压力为6~14barg，优选为8~10barg。

列管式反应器水蒸发撤热循环模块包括水蒸气冷凝冷却器9、水蒸汽凝液罐10、真空泵入口冷凝冷却器11和真空泵12，其中，水蒸气冷凝冷却器9可以选择空冷器，相比使用循环水冷凝冷却，可降低装置生产能耗；真空泵入口冷凝冷却器11因冷却温度较低，选用循环水冷却；列管式反应器i6的水蒸汽出口、列管式反应器ii7的水蒸汽出口和列管式反应器iii8的水蒸汽出口分别通过管路与水蒸气冷凝冷却器9的入口相连，水蒸气冷凝冷却器9的出口与水蒸汽凝液罐10的入口i相连，水蒸汽凝液罐10的出口i分别与列管式反应器i6的进水口、列管式反应器ii7的进水口和列管式反应器iii8的进水口相连，水蒸汽凝液罐10的出口ii与真空泵入口冷凝冷却器9的入口相连，真空泵入口冷凝冷却器9的出口i与水蒸汽凝液罐10的进口ii相连，真空泵入口冷凝冷却器9的出口ii与真空泵12相连。

在进行烷基化反应时，通过真空泵抽真空控制列管式反应器水蒸发撤热循环模块中的压力，在本发明中控制列管式反应器水蒸发撤热循环模块的压力为7~30kpa(a)，优选为15~20kpa(a)。

稳压罐13上设有压力分程调节系统18，可控制列管式反应器烷基化反应时的压力，本发明中控制列管式反应器的压力为6~14barg，优选为8~10barg。

反应精馏模块包括塔进料汽化器14、反应精馏塔反应温度控制设备16和反应精馏塔15，其中，塔进料汽化器14和反应精馏塔反应温度控制设备16可分别选择列管式换热器，稳压罐13与塔进料汽化器14的入口相连，稳压罐13与塔进料汽化器14之间的管路上设有减压阀17，塔进料汽化器14的气相出料口与反应精馏塔15的下部相连，塔进料汽化器14的液相出料口与反应精馏塔反应温度控制设备16的入口相连，反应精馏塔反应温度控制设备16的出口与反应精馏塔15的上部相连，反应精馏塔15由上而下依次设有精馏段、反应段和提馏段。

精馏段的塔内件为填料或塔盘，具体精馏段可以为一段或多段，精馏段为多段是指它包括两个以上的精馏段。反应段的塔内装填有固体催化剂，将烷基化反应和烷基化精馏耦合进行，提高反应原料的转化率，提高反应效果。反应段也可以为一段或多段，反应段为多段是指它包括两个以上的反应段。提馏段的塔内件为填料或塔盘，具体提馏段可以为一段或多段，提馏段为多段是指它包括两个以上的提馏段。

稳压罐13与塔进料汽化器14之间的管路上设有减压阀17，打开减压阀17后，控制阀后压力为5~20kpa(a)，优选为8~12kpa(a)。

进一步地，打开减压阀17后，将稳压罐13中物料通入塔进料汽化器中14，在温度为110~150℃的条件下使物料部分汽化，在塔进料汽化器14的上部和下部分别形成气相物料和液相物料，优选地，在塔进料汽化器14中对物料进行汽化时，控制汽化器14中物料的温度为120~140℃。

液相物料由塔进料汽化器14上设有的液相出料口转移至反应精馏塔反应温度控制设备16中进行温度调节，调节温度后的液相物料通过管路由反应精馏塔15的上部进入反应精馏塔15中；气相物料由塔进料汽化器14上设有的气相出料口通过管路由反应精馏塔15的下部进入反应精馏塔15中，与进入反应精馏塔中的液相物料在反应段进行反应，反应温度为50~90℃，反应压力为5~20kpa(a)，未参与反应的气相物料由塔顶采出，目标产物由塔釜采出。

在一种优选方案中，在反应段进行反应时，反应温度为60~80℃，反应压力为8~12kpa(a)。

本发明的使用过程如下：

实施例1

本实施例为对甲酚与液相异丁烯烷基化反应生产二叔丁基对甲酚（bht）。列管式反应器选用3个列管式反应器串联，分别为列管式反应器i、列管式反应器ii和列管式反应器iii，每一个列管式反应器的管内装填有固体催化剂。每一个列管式反应器配置3台高效液液混合器，分别为高效液液混合器i、高效液液混合器ii和高效液液混合器iii。液相异丁烯，分3次加入，按如下方案进料，在列管式反应器i6之前加入总量的65%，在列管式反应器ii7之前加入总量的25%，在列管式反应器iii8之前加入总量的10%。

通过稳压罐上分程调节系统控制稳压罐压力在8barg，保证液相异丁烯进入列管式反应模块后不发生闪蒸汽化，烷基化反应在液相中进行。

打开真空泵，控制真空泵入口冷凝冷却器压力为10kpa（a），生产过程中，控制列管式反应器蒸汽出口处的压力约为16kpa（a），相对应的水饱和温度约为55℃。

将10kmol/h对甲酚加入至预热器i，预热至60℃，将15.6kmol/h液相异丁烯加入至预热器ii，预热至60℃。预热完成后的两股物料在高效液液混合器i中充分混合后，再送至列管式反应器i进行烷基化反应。控制列管式反应器i的反应温度为65℃，反应压力为9.5barg；在列管式反应器i的反应停留时间0.5~1.5h。

列管式反应器i的出料口输送烷基化反应产物进入高效液液混合器ii中，同时将6kmol/h的液相异丁烯加入至高效液液混合器ii中，两股物料在高效液液混合器ii中充分混合后，再送至列管式反应器ii进一步反应；控制列管式反应器ii中反应温度为70℃，反应压力为9barg；在列管式反应器ii反应停留时间1~2h。

列管式反应器ii的出料口输送烷基化反应产物进入高效液液混合器iii中，同时将2.4kmol/h的液相异丁烯加入到高效液液混合器iii中，两股物料在高效液液混合器iii中充分混合后，再送至列管式反应iii进一步反应；控制列管式反应器iii中反应温度为75℃，反应压力为8.5barg；在列管式反应器iii的反应停留时间1~2h。

列管式反应器iii的出料口输送烷基化反应产物送至稳压罐，稳压罐用于调节和控制上述列管式反应器的反应压力，本实施例中，稳压罐的操作温度75℃，操作压力8barg。

稳压罐中的烷基化反应产物经减压阀减压后送至塔进料汽化器。控制减压阀阀后压力为10kpa(a)，减压阀后发生闪蒸，阀后物流温度降低约5℃，同时物流相态由液相转变为气液两相，气相质量分率约4%左右；

进一步，将上述减压阀后的气液两相物流送至塔进料汽化器，加热至130℃，形成气相物料和液相物料，气相质量分率约15%左右；气相物料的摩尔组成如下：33%异丁烯、29%二聚异丁烯、16%三聚异丁烯、4%对甲酚、13%单叔丁基对甲酚、5%二叔丁基对甲酚；液相物料的粗略摩尔组成如下：2%二聚异丁烯、5%三聚异丁烯、4%对甲酚、41%单叔丁基对甲酚、48%二叔丁基对甲酚。

塔进料汽化器中液相物料经过反应精馏塔反应温度设备（例如，列管式换热器）调节至60℃，从反应精馏的上部进入，气相物料从反应精馏塔下部进入。反应精馏塔设置1段精馏段、2段反应段（每一个反应段填充于固体催化剂）、1段提馏段；异丁烯与对甲酚、单叔丁基对甲酚在反应段进行烷基化反应，反应压力10kpa（a），反应段上下端温度范围为62~72℃。

微量异丁烯（小于0.5%）、异丁烯二聚物从反应精馏塔顶部排出，异丁烯三聚物、单叔丁基对甲酚、二叔丁基对甲酚从反应精馏塔底部排出；塔顶异丁烯含量很低，无须再设回收设备；塔釜物料送至精馏塔精制，即可获得高纯度二叔丁基对甲酚。

本发明的其他工艺可以采用现有技术。

以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。