合成异丙醚研究进展

叶蔓莉

【摘 要】本文简述了异丙醚的主要用途：用作汽油添加剂、用作化学工业上的溶剂、用于生产相应的醇类。主要讨论了异丙醚的四种合成方法，即分离法、醇烯合成法、丙烯水合法、异丙醇脱水法，对其优缺点进行分析。综合分析了合成异丙醚的发展前景。

【关键词】异丙醚；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

异丙醚（DIPE）是一种重要的工业溶剂和有机原料，不但有有较高的辛烷值和抗冻性，且是优良的溶剂，由于人们逐渐认识到它的优良性能，因此，DIPE制备方法已成为国内外关注的热点。

1 异丙醚的主要用途

异丙醚（Isopropyl ether）又称二异丙醚（DIPE）是一种无色液体，是动物、植物及矿物性油脂的良好溶剂，可用于从烟草中抽提尼古丁；也是石蜡及树脂的良好溶剂，工业上常将二异丙醚和其他溶剂混合应用于石蜡基油品的脱蜡工艺。作为溶剂也应用于制药、无烟火药、涂料及油漆清洗等方面，异丙醚具有高辛烷值及抗冻性能，可用为汽油掺合剂。本品易形成过氧化物，在振摇时产生爆炸，常加入对苄基氨基苯酚作稳定剂。二异丙醚的麻醉作用较乙醚轻，但麻醉的持续时间长。可用作溶剂，用于乙酸或丁酸的稀溶液的浓缩回收，在湿法腈纶工艺中用作硫氰酸钠的萃取溶剂；用作色谱分析标准物质、溶剂及萃取剂。

近年来，随着人们对环保要求的越来越高，它作为汽油添加剂具有特殊作用，这不仅解决了汽油加铅的问题，而且能取代汽油中高辛烷值的芳烃和轻烯烃，这样也解决了汽车尾气中未燃烧的烯烃和NOx以及轻烯烃的蒸发污染问题，同时避免了辛烷值的损失；它在环保上的另一个重要应用是用来处理煤气厂的污水，以减少水污染。

下面对其主要用途做一介绍。

用作汽油添加剂[1-2]

异丙醚是一种极佳的汽油调和组分，实际上二战时期它曾被用于高辛烷值汽油的调和，具有很高的不加铅研究法辛烷值（RONC）和不加铅马达法辛烷值（MONC），分别为112和98，它的雷诺蒸汽压低，为27.6至34.5kPa，这有利于炼厂降低汽油的挥发度，其调和性能与甲基叔戊基醚（TAME）和乙基叔戊基醚（BTBE）接近，使用性能类似于甲基叔丁基醚（MTBE），几家主要石油公司如环球公司、莫比尔公司都曾报道过把异丙醚用于汽油的调和组分，由于异丙醚目前价钱较贵，其在这方面的应用受到一定的限制。

用作化学工业上的溶剂

异丙醚是动植物油脂、矿物油、蜡和树脂的优良溶剂，它和异丙醇的混合物能够很好地溶解纤维树脂，它与其他醇、醚的混合物可以溶解硝化纤维素，因而化纤工业上广泛采用它做溶剂。另外作为溶剂它还可用于乙酸、丁酸稀溶液的浓缩和回收，从烟草中抽取尼古丁和焦油，从鱼肝油中提取维生素A。湿法腈纶工艺中采用萃取法回收硫氰酸钠，萃取剂就是异丙醚。目前我国提倡发展的三联供式清洁煤气工程中异丙醚用于处理含酚污水；某些化肥厂也将异丙醚用于环保方面。

用于生产相应的醇类[3]

在一定的条件下，异丙醚可以转化成相应的醇类。这在醇缺乏时，出于商业上的考虑可加以利用。

2 异丙醚的制备方法

2.1 分离法

分离法生产异丙醚是一种传统方法，在以丙烯和水为原料，采用液体或固体酸性催化剂生产异丙醇的过程中，能够得到大量含有异丙醚的副产物，该副产物再通过蒸馏、酸洗等工艺加以精制就可以得到异丙醚产品。

该方法存在以下不足：

（1）异丙醇副产物组成不是固定不变的，所以异丙醚的质量和产量都受到限制。

（2）异丙醇副产物中还含有许多别的杂质，这就使异丙醚的精制十分困难，想得到高纯度的异丙醚也十分困难。

（3）精制中采用硫酸酸洗，对设备有腐蚀，同时处理不当会造成环境污染，存在环保问题。

2.2 合成法

用合成法生产异丙醚方兴未艾，到目前为止主要有醇烯合成法、异丙醇脱水法、丙烯水和法等，但工业化进展较慢，以下简述生产异丙醚的合成方法。

（1）醇烯合成法

国内外合成异丙醚的方法，大部分由丙烯水合生产异丙醇时回收副产异丙醚。20世纪90年代，日本石油公司研究了由异丙醇和丙烯合成异丙醚的新工艺。建立了800吨/年的异丙醚生产装置。文献报道了异丙醇和丙烯在聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂上反应生成异丙醚的过程。我们为充分利用本公司异丙醇和丙烯资源，用阳离子交换树脂，直接催化合成异丙醚。该工艺副产物少，易分离，所得产物异丙醚纯度高。

（2）丙烯水合法

我国废除70#汽油和加铅汽油的目标已经确立，预计将出现MTBE供应不足的情况。我国FCC装置大多数是1Mt/a以下的中、小型装置，大多没有烷基化装置配套，所产异丁烯质量分数约为1.7%，数量有限。而丙烯的质量产率约为4.9%接近异丁烯的3倍。生产MTBE需要外购甲醇，受到市场供应数量和价格的制约，得不到保障，而生产异丙醚只需要去离子水，不需要外购原料。由丙烯生产异丙醚不仅解决了汽油升级换代问题也为炼厂持别是中、小炼厂的丙烯利用找到了出路。

我国利用丙烯和水制异丙醚有很好的发展前景。丙烯与水为原料生产异丙醚的技术与采用异丙醇与丙烯为原料生产二异丙醚的技术同等规模上在投资相差不大，但由于采用丙烯与水为原料生产成本较小，优势明显。文献报道了以丙烯纯度为70%左右和水为原料，采用沸石或高温树脂为催化剂，合成异丙醚，该方法成本较低，产品分中避免了共沸精馏，但产品质量不高。迄今为止，丙烯水合法主要有两种工艺方法一步法和反应精馏法或叫两步法。

A一步法

美国UOP公司和日本石油COSMO公司分别以强酸性阳离子交换树脂为催化剂实现了丙烯一步水合醚化制异丙醚。一步法合成异丙醚是以丙烯典型的炼厂碳三组分和水为原料。在丙烯水合、醚化直接制备异丙醚工艺技术中，以美国Mobile公司为代表的分子筛催化剂制醚技术较为成熟。此工艺有两种一种是两段组合式反应器，另一种是两个不同反应器制异丙醚。Mobile的制备异丙醚工艺特点在于使用一个固定床反应器，分为两段。两段组合式反应器内分为水合段和醚化段。水从反应器的顶部进入，丙烯从侧面多进口进入反应器。调节进入醚化段的醇、水、烯摩尔比，以提高异丙醚的选择性和抑制副反应。两段分别装填系列催化剂和沸石催化剂。反应产物经扩张器后，进入蒸馏塔，异丙醚产品从塔顶采出，塔底流股进入水洗塔，塔顶为异丙醚产品，塔底的异丙醇和水进入蒸馏塔进行蒸馏，异丙醇和水的共沸物从塔顶馏出进入反应器循环使用，塔底的水供水洗塔使用。

B反应精馏法

美国专利报道了水合一加成两步均用阳离子交换树脂作为催化剂合成异丙醚的方法。以丙烯和水为原料首先合成以异丙醇为主的产物，加成产物有一部分回流。其中后一步可采用催化蒸馏式反应器，使其能够超越热力学平衡限制而获得较高的产率，还可以同时分离出油相丙烯和富含异丙醚的粗产物。

（3）异丙醇脱水法

用两个异丙醇制异丙醚是一种开发较早的方法，该方法以异丙醇纯度大于99%为原料，通过异丙醇脱水得到异丙醚，原料易得，方法简单；由于异丙醚在化工、环保、烟草和医药等方面的应用越来越广，其市场前景也越来越广阔。

3 异丙醚发展前景

在上面所述的4种生产异丙醚的主要方法中，分离异丙醇装置的副产物法由于异丙醇副产物的组成变化不定，产量较小精致困难等原因，故不是一种理想方法；醇烯法生产异丙醚质量较好，是生产溶剂级异丙醚的理想方法，但工艺相对复杂，但如果能依托异丙醇装置则比较理想；异丙醇脱水的方法由于成本高和存在环境污染，故前景不太乐观；采用丙烯水合的方法生产异丙醚是一种较先进的方法，但异丙醚纯度不高，该技术的关键在于催化剂，应用开发异丙醚选择性高并且对叠和油没有选择性的催化剂，就目前的情况，国内在近期用醇烯法合成异丙醚较好，远期应着眼于开发丙烯水合方法生产异丙醚的催化剂和工艺技术。我国丙烯资源丰富，开发以丙烯为原料制备异丙醚技术，即可以满足国内对溶剂异丙醚的市场又可以解决部分汽油添加剂的需求。异丙醚的优良添加性能和炼厂自给的特点以及巨大的潜在市场，将给生产企业带来可观的经济效益。而汽油辛烷值的提高和低污染排放也会给环境保护带来益处。

【参考文献】

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

[2]王国良，刘金龙，秦如意等.改性对β沸石表面酸性及丙烯水合醚化反应性能的影响[J].燃料化学学报，2002，30（4）：353-357.

[3]单希林，宁书贵，胡云峰，等.丙烯水合制备二异丙基醚催化剂[J].大庆石油学院学报，1997，21（2）：43-46.

[责任编辑：汤静]