CN100376531C - 一种丙烯醛的分离和回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种丙烯醛水合反应制备3-羟基丙醛过程中未反应的丙烯醛从反应产物中分离和回收的方法。采用气提—吸收的方法,通过在脱醛塔底部通入气体将丙烯醛从反应产物中气提出来,然后在吸收塔中用水进行吸收,从而实现丙烯醛的分离和回收。本发明提供的方法分离效果好,丙烯醛残余量低,丙烯醛回收率高,吸收液可直接用于丙烯醛水合反应中原料的配制。
Description
技术领域
本发明涉及一种从丙烯醛水合制备3-羟基丙醛的反应产物体系中分离和回收未反应的丙烯醛的方法。
背景技术
丙烯醛水合反应是在酸催化作用下进行的,由于丙烯醛和生成的产物3-羟基丙醛都是比较活泼的物质,在反应进行完全的情况下,势必会导致丙烯醛水合液中的副产物增多,选择性降低。同时,由于丙烯醛的沸点比较低,容易与产物和水分离进行循环使用,所以在丙烯醛水合反应过程中一般控制丙烯醛的转化率在50%左右,以能够得到较高的产物选择性。但是水合反应过程中未反应的丙烯醛如果不加以分离和回收,则会使后续加氢催化剂的活性迅速下降,影响加氢催化剂的使用寿命,并且增加丙烯醛原料的消耗定额。一般丙烯醛分离回收基本采用传统的闪蒸和精馏等方法,但由于丙烯醛与3-羟基丙醛的化学性质都比较活泼,在加热的状态下,随着丙烯醛的分离,3-羟基丙醛容易发生自身或与丙烯醛的缩合反应,致使3-羟基丙醛水溶液中的3-羟基丙醛含量下降,一方面降低了终产品1,3-丙二醇的收率,另一方面产生的缩聚物容易导致加氢催化剂中毒。另外,由于丙烯醛的沸点比较低,丙烯醛回收需要的能量比较大。因此,通常的方法不适用于丙烯醛水合液中未反应丙烯醛的分离和回收。在美国专利US3518310、US5015789、US5093537、US6140543中都提到了采用薄膜蒸发器来分离丙烯醛水合液中的丙烯醛,以尽量缩短水合液与热源的接触时间,从而避免了丙烯醛的聚合和副反应的发生,虽然丙烯醛的回收率有所提高,但所需的薄膜蒸发器设备投资及冷凝器的操作费用比较大,并且操作也比较困难。在中国专利CN1176057提到了采用减压精馏冷凝,并在脱醛过程中引入惰性气体的方法来分离和回收丙烯醛,虽然此方法可以有效地降低精馏塔的操作温度,减少副产物的生成,但是在丙烯醛冷凝回收过程中,容易引起丙烯醛的聚合和回收困难,从而导致操作困难和丙烯醛回收率的降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更有效的丙烯醛分离和回收方法,即采用设备投资少和操作方便的气提-吸收法。通过气提可使丙烯醛水合液中的丙烯醛质量含量降低到0.5%以下,而3-羟基丙醛的含量不降低,避免了物料发生化学变化;同时,通过用水对含丙烯醛的气提气体进行喷淋吸收,丙烯醛回收率超过92%(质量)以上。
本发明是通过以下技术方案实现的:
将含有1~15%(质量)丙烯醛的3-羟基丙醛水溶液由塔顶进入脱醛塔,脱醛塔塔板数为3~18块,优选8~15块;从脱醛塔的底部通入气提气体,气提气为空气或氮气,气液比为100~500∶1,优选150~350∶1;脱醛塔塔釜温度控制为40~75℃,优选为50~65℃,脱醛塔常压操作。含丙烯醛1~15%(质量)的3-羟基丙醛水溶液中加入阻聚剂,阻聚剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚、愈创木酚、吩噻嗪、2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基或亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯中的一种或它们的复配物,阻聚剂的加入量为100~10000ppm。经脱醛后的3-羟基丙醛水溶液连续排出进入脱醛液贮罐,用作3-羟基丙醛加氢制备1,3-丙二醇的原料。从脱醛塔气提出的含丙烯醛气体进入丙烯醛吸收塔的底部,吸收塔的塔板数为5~20块,优选10~15块;吸收塔的塔顶喷入0~20℃的吸收水,优选为5~15℃;吸收水与脱醛塔进料比为0.5~5.0∶1,优选为1.5~2.5∶1。吸收液连续排出进入丙烯醛吸收液贮罐,用作水合反应的原料。脱醛塔塔底得到丙烯醛含量小于0.5质量%的3-羟基丙醛水溶液符合加氢制备1,3-丙二醇反应要求的原料,丙烯醛吸收塔得到丙烯醛含量大于2.5~4.5%(质量)的吸收液,进入接收罐,作为配制丙烯醛水合反应的原料;丙烯醛的回收率达到了92%(质量)以上。
本发明涉及的丙烯醛分离回收方法易于实现,而且操作简单,能耗低。针对丙烯醛和3-羟基丙醛化学性质活泼、不稳定的特点,采用气提回收的方法,降低了脱醛塔的操作温度,而且使得丙烯醛水合液中的丙烯醛的含量从原来的1~15质量%降到了0.5质量%以下,达到了加氢反应的要求,同时使得丙烯醛的回收率达到了92%(质量)以上,降低了原料消耗定额,延长了加氢催化剂的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的丙烯醛分离回收方法的工艺流程图。
图中标号表示:1-进料泵,2-脱醛塔,3-吸收塔,4-丙烯醛吸收液贮罐,5-脱醛液贮罐。
具体实施方式:
下面将以具体的实施例来加以说明,但本发明内容不局限于这些实施例。
实施例1:
本实施例是先将含有4.5%(质量)丙烯醛的丙烯醛水合液用进料泵[1]连续打入脱醛塔[2]的顶部,脱醛塔[2]塔釜预热至52℃,并在脱醛塔[2]塔釜通入经计量后的惰性气体,气液比为150~180∶l,脱醛塔的塔板数为8~12块,常压操作,脱醛后的3-羟基丙醛水溶液的丙烯醛含量从原来的4.5质量%下降到了0.3质量%,进入到脱醛液贮罐[5],作为3-羟基丙醛加氢的原料。经气提出的丙烯醛随惰性气体从脱醛塔[2]塔顶进入丙烯醛吸收塔[3]的塔釜,吸收塔[3]塔顶喷入经计量冷却至5℃的吸收水,吸收水与脱醛塔进料的比为1.2∶1,吸收塔的塔板数为6~10块,吸收液中的丙烯醛含量为3.8质量%,丙烯醛回收率为94%,吸收液进入丙烯醛吸收液贮罐[4],作为丙烯醛水合反应的配料。
实施例2:
本实施例与实施例1不同的是,将含有5.5%(质量)丙烯醛的丙烯醛水合液用进料泵[1]连续打入脱醛塔[2]的顶部,脱醛塔[2]塔釜预热至56℃,脱醛塔[2]的塔板数为10~14块,塔釜通入的惰性气体与进料的气液比为200~220∶1,常压操作,脱醛后的3-羟基丙醛水溶液的丙烯醛含量从原来的5.5质量%下降到了0.5质量%,进入到脱醛液贮罐[5],作为3-羟基丙醛加氢的原料。经气提出的丙烯醛随惰性气体从脱醛塔[2]塔顶进入丙烯醛吸收塔[3]的塔釜,吸收塔[3]塔顶喷入经计量冷却至5℃的吸收水,吸收水与脱醛塔进料的比为1.5∶1,吸收塔[3]的塔板数为6~10块,吸收液中的丙烯醛含量为3.5质量%,丙烯醛回收率为92%,吸收液进入丙烯醛吸收液贮罐[4],作为丙烯醛水合反应的配料。
比较实施例1:
将含有4.5%(质量)丙烯醛的丙烯醛水合液预热至55~60℃,进入一精馏塔中部,空塔液速为0.6m/h,精馏塔的塔板数为15~20块,精馏塔的真空度为-0.090~0.092Mpa,精馏塔塔底通入惰性气体,气液体积比为15~20∶1,分离后,水合液中的丙烯醛含量从4.5质量%降至0.9质量%,分离后的丙烯醛经冷凝后得以回收。回收率为88%。
比较实施例2:
将含有5.5%(质量)丙烯醛的丙烯醛水合液预热至60~65℃,进入精馏塔中部,空塔液速为0.6m/h,精馏塔的塔板数为15~20块,精馏塔的真空度为-0.090~0.092Mpa,精馏塔塔底通入惰性气体,气液体积比为20~25∶1,分离后,水合液中的丙烯醛含量从5.5质量%降至0.7质量%,分离后的丙烯醛经冷凝后得以回收。回收率为86%。
Claims (4)
1.一种丙烯醛的分离和回收方法,其特征在于含有1~15质量%丙烯醛的3-羟基丙醛水溶液由顶部进入脱醛塔,在脱醛塔底部通入气体气提出溶液中的丙烯醛,脱醛塔的塔板数为3~18块,脱醛塔塔釜温度为40~75℃,气提气体与3-羟基丙醛水溶液的气液体积比为100~500∶1;含丙烯醛的气提气进入丙烯醛的吸收塔底部,被塔顶通入的吸收水喷淋吸收,吸收水的温度为0~20℃,吸收塔的塔板数为5~20块,吸收水用量与脱醛塔进料量之体积比为0.5~5∶1,得到的含有丙烯醛的吸收液进入接收罐。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:脱醛塔的气提气为空气或氮气,常压操作,脱醛塔的塔板数为8~15块,脱醛塔的塔釜温度为50~65℃,气提气与3-羟基丙醛水溶液的气液体积比为150~350∶1。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:经脱醛塔气提后的含丙烯醛的气体进入丙烯醛的吸收塔底部,吸收塔的塔板数为10~15块,吸收水温度为5~15℃,吸收水用量与脱醛塔进料量之体积比为1.5~2.5∶1,常压操作。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:由脱醛塔塔釜得到的丙烯醛质量含量小于0.5%的3-羟基丙醛水溶液,经冷却后进入脱醛液接收罐,作为3-羟基丙醛加氢制备1,3-丙二醇的原料;由吸收塔得到的含有2.5~4.5质量%丙烯醛的水溶液进入丙烯醛吸收液接收罐,作为配制丙烯醛水合反应的原料。
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