本发明涉及对叔丁基甲苯合成，特别涉及一种对叔丁基甲苯烷基化反应系统及使用方法。
背景技术：
1、近几年来，芳烃的烷基化产物中的叔丁基甲苯(tbt)的三种异构体因有着其独特性而引人注目，其中一种异构体——对叔丁基甲苯(ptbt)属于甲苯的衍生物，是一种无色透明的液体，在化学化工中是一种重要的原料，此外还是有重要价值的有机中间体。
2、根据原料的差异，对叔丁基甲苯的合成方法主要分为三条技术路线：异丁烯与甲苯反应法、氯代叔丁烷与甲苯反应法、叔丁醇与甲苯反应法。其中，在异丁烯与甲苯的烷基化反应中，一般需要采用浓硫酸作为催化剂。
3、但是，采用浓硫酸作为催化剂，不仅浓硫酸的使用寿命较短，浓硫酸的用量大，后处理成本高，环境污染严重，对设备耐腐蚀性要求高，而且通常都是在反应釜中进行间歇反应，需要分批、小批量独立进行烷基化反应，导致反应效率较低。
技术实现思路
1、基于此，本发明的目的在于提供一种对叔丁基甲苯烷基化反应系统及使用方法，旨在往现有的烷基化反应中额外加入对甲基苯磺酸作为高效催化剂，减少浓硫酸的使用量，同时连续添加原料以在反应釜中进行连续反应，提高反应效率，此外通过回收废料中的浓硫酸，减少浓硫酸的使用量和废酸的产生量。
2、第一方面，本发明提供了一种对叔丁基甲苯烷基化反应系统，包括反应釜、加料机构、开合机构、预混合机构、静态混合器、浓硫酸回收装置。其中，反应釜的顶部设有第一液流通道以及用于储存对甲基苯磺酸的储料腔，储料腔的底部设有出料口，第一液流通道的侧壁设有避让口；加料机构设于反应釜上，加料机构包括第一封板、转轮和驱动机构，第一封板和驱动机构均固设于反应釜上，第一封板滑动贴靠于转轮的下表面，沿转轮的周向设有一圈阵列分布的第一通孔，转轮从避让口部分伸入第一液流通道内，出料口滑动贴靠于转轮的上表面，驱动机构驱动转轮按预设步进角度旋转，以使其中一个第一通孔位于第一液流通道内，开合机构用于在向第一液流通道通入异丁烯时开启第一液流通道，以及在向第一液流通道停止通入异丁烯时闭合第一液流通道；预混合机构设于反应釜内且位于加料机构的下方，用于混合浓硫酸、异丁烯和对甲基苯磺酸；静态混合器与预混合机构相连；浓硫酸回收装置用于从静态混合器中的混合溶液中回收浓硫酸，并重新导入预混合机构中。
3、另外，根据本发明上述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统，还可以具有如下附加的技术特征：
4、进一步地，反应釜设有滑动腔，第一液流通道的底部设有一阶梯口，开合机构包括活塞、活塞杆、第二封板、磁生电组件、第一流体传动泵，活塞密封滑设于滑动腔内，以在滑动腔内形成第一密闭腔，第一流体传动泵与第一密闭腔连通，第二封板密封滑设于第一液流通道中，活塞杆的一端连接于活塞上，活塞杆的另一端从滑动腔中伸入第一液流通道后与第二封板连接，磁生电组件在通入的异丁烯作用下产生触发第一流体传动泵进行充压的第一电信号，以使活塞驱动第二封板向下移动，直至第二封板移动至阶梯口处，以及在未有异丁烯作用时产生触发第一流体传动泵进行抽压的第二电信号，以使活塞驱动第二封板向上移动，直至第二封板重新闭合第一液流通道通。
5、进一步地，磁生电组件包括发电叶轮、电压转换电路模块，发电叶轮与电压转换电路模块的输入端口电连接，第一流体传动泵的充压控制回路设有处于常开状态的第一继电器，第一流体传动泵的抽压控制回路设有处于常闭状态的第二继电器，电压转换电路模块的输入端口均与第一继电器和第二继电器电连接，第一流体传动泵的充压控制回路和抽压控制回路均设有第一断电装置，以在第一密闭腔达到预设压力时使第一继电器失电和使第二继电器得电。
6、进一步地，加料机构还包括密封料套、第二流体传动泵，密封料套穿设于第一通孔内，且密封料套的中部贯穿设置，密封料套内设有第二密闭腔，第二密闭腔靠近转轮的上表面的侧壁为能够膨胀和收缩的褶皱蒙皮，第二流体传动泵的充压控制回路设有处于常开状态的第三继电器，在驱动机构驱动转轮旋转一个步进角度后，触发第三继电器得电，以使褶皱蒙皮膨胀而密封避让口，第二流体传动泵的抽压控制回路设有处于常闭状态的第四继电器，电压转换电路模块的输入端口与第四继电器电连接，第二流体传动泵的充压控制回路和抽压控制回路均设有第二断电装置，以在第二密闭腔达到预设压力时使第三继电器失电和使第四继电器得电。
7、进一步地，反应釜设有第二液流通道、第二液流通道用于连接浓硫酸输送装置和浓硫酸回收装置，预混合机构包括多层层叠设置的层流板，每一层层流板内均设有平行设置的多个第三液流通道和回流区域，第三液流通道的一端与第二液流通道连通，回流区域的一端与第一液流通道连通，第三液流通道、回流区域之间通过第二通孔相互连通，静态混合器通过第二通孔与第三液流通道连通，回流区域与第一液流通道连通，以从第一方向通入异丁烯和对甲基苯磺酸的混合溶液，第一液流通道用于从第二方向通入浓硫酸，其中，第一方向与第二方向不同向。
8、进一步地，相邻第三液流通道的侧壁上的第二通孔交错设置，且向输入浓硫酸的一侧分布。
9、进一步地，层流板倾斜设置于反应釜内。
10、进一步地，对叔丁基甲苯烷基化反应系统还包括减速混合器，减速混合器包括壳体、第一类挡板、第二类挡板，静态混合器的出口与壳体的一端连接，浓硫酸回收装置与壳体的另一端连接，第一类挡板与第二类挡板的设置方向垂直于壳体的轴向，且交错间隔设置，第一类挡板的中部设有至少一个第一贯通口，第二类挡板的周向边缘设置有至少一个第二贯通口，第一贯通口与第二贯通口不重叠。
11、进一步地，第一密闭腔与第一液流通道毗邻设置，第一液流通道的侧壁上设有限位槽，限位槽位于转轮的下方，第一密闭腔位于转轮的上方，活塞杆活动限位于限位槽中。
12、第二方面，本发明还提供了一种对叔丁基甲苯烷基化反应系统的使用方法，应用于前述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统中，该使用方法包括如下步骤：
13、步骤一、向储料腔中加入对甲基苯磺酸；
14、步骤二、启动加料机构：驱动机构驱动转轮按预设步进角度旋转，以使其中一个第一通孔与第一液流通道的位置对应；
15、步骤三、向第一液流通道内通入异丁烯，在异丁烯的作用下开合机构开启，使得异丁烯与对甲基苯磺酸的混合溶液进入预混合机构中，同时向预混合机构中通入浓硫酸，最后混合溶液流入静态混合器中进行反应而得到对叔丁基甲苯烷；
16、步骤四、使用浓硫酸回收装置从静态混合器中的混合溶液中回收浓硫酸；
17、步骤五、重复步骤二，当异丁烯与对甲基苯磺酸的混合溶液进入预混合机构中，将浓硫酸回收装置回收的浓硫酸和新的浓硫酸一并导入预混合机构中。
18、本发明的有益效果至少包括：通过加料机构，可以周期性地安全投入精确数量的对甲基苯磺酸，并通过预混合机构和静态混合器充分混合原料，使得烷基化反应的时间缩短，从而可以减少副反应，并提高烷基化反应效率，同时对甲基苯磺酸能得到充分利用；此外，由于作为催化剂的对甲基苯磺酸的参与，使得浓硫酸的使用量可以相应减少，最后还通过浓硫酸回收装置，可以对反应后产物中的浓硫酸进行回收再利用，减少浓硫酸的浪费。
1.一种对叔丁基甲苯烷基化反应系统，其特征在于，所述对叔丁基甲苯烷基化反应系统包括反应釜、加料机构、开合机构、预混合机构、静态混合器、浓硫酸回收装置；
2.根据权利要求1所述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统，其特征在于，所述反应釜设有滑动腔，所述第一液流通道的底部设有一阶梯口；
3.根据权利要求2所述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统，其特征在于，所述磁生电组件包括发电叶轮、电压转换电路模块，所述发电叶轮与所述电压转换电路模块的输入端口电连接，所述第一流体传动泵的充压控制回路设有处于常开状态的第一继电器，所述第一流体传动泵的抽压控制回路设有处于常闭状态的第二继电器，所述电压转换电路模块的输入端口均与所述第一继电器和所述第二继电器电连接，所述第一流体传动泵的充压控制回路和抽压控制回路均设有第一断电装置，以在所述第一密闭腔达到预设压力时使所述第一继电器失电和使所述第二继电器得电。
4.根据权利要求3所述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统，其特征在于，所述加料机构还包括密封料套、第二流体传动泵，所述密封料套穿设于所述第一通孔内且中部贯穿设置，所述密封料套内设有第二密闭腔，所述第二密闭腔靠近所述转轮的上表面的侧壁为能够膨胀和收缩的褶皱蒙皮，所述第二流体传动泵的充压控制回路设有处于常开状态的第三继电器，在所述驱动机构驱动所述转轮旋转一个步进角度后，触发所述第三继电器得电，以使所述褶皱蒙皮膨胀而密封所述避让口，所述第二流体传动泵的抽压控制回路设有处于常闭状态的第四继电器，所述电压转换电路模块的输入端口与所述第四继电器电连接，第二流体传动泵的充压控制回路和抽压控制回路均设有第二断电装置，以在所述第二密闭腔达到预设压力时使所述第三继电器失电和使所述第四继电器得电。
5.根据权利要求1至4任一项所述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统，特征在于，所述反应釜设有第二液流通道、所述第二液流通道用于连接浓硫酸输送装置和所述浓硫酸回收装置，所述预混合机构包括多层层叠设置的层流板，每一层所述层流板内均设有平行设置的多个第三液流通道和回流区域，所述第三液流通道的一端与所述第二液流通道连通，所述回流区域的一端与所述第一液流通道连通，第三液流通道、所述回流区域之间通过第二通孔相互连通，所述静态混合器通过所述第二通孔与所述第三液流通道连通，所述回流区域与所述第一液流通道连通，以从第一方向通入异丁烯和对甲基苯磺酸的混合溶液，所述第一液流通道用于从第二方向通入浓硫酸，其中，所述第一方向与所述第二方向不同向。
6.根据权利要求5所述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统，其特征在于，相邻所述第三液流通道的侧壁上的所述第二通孔交错设置，且向输入浓硫酸的一侧分布。
7.根据权利要求6所述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统，其特征在于，所述层流板倾斜设置于所述反应釜内。
8.根据权利要求7所述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统，其特征在于，所述对叔丁基甲苯烷基化反应系统还包括减速混合器，所述减速混合器包括壳体、第一类挡板、第二类挡板，所述静态混合器的出口与所述壳体的一端连接，所述浓硫酸回收装置与所述壳体的另一端连接，所述第一类挡板与所述第二类挡板的设置方向垂直于所述壳体的轴向，且交错间隔设置，所述第一类挡板的中部设有至少一个第一贯通口，所述第二类挡板的周向边缘设置有至少一个第二贯通口，所述第一贯通口与所述第二贯通口不重叠。
9.根据权利要求2所述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统，其特征在于，所述第一密闭腔与所述第一液流通道毗邻设置，所述第一液流通道的侧壁上设有限位槽，所述限位槽位于所述转轮的下方，所述第一密闭腔位于所述转轮的上方，所述活塞杆活动限位于所述限位槽中。
10.一种对叔丁基甲苯烷基化反应系统的使用方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一项所述的对叔丁基甲苯烷基化反应系统中，所述使用方法包括如下步骤：
