CN101376623B - 一种甲基异丁基酮合成液的分离方法 - Google Patents

Abstract

一种异丙醇一步法甲基异丁基酮合成液的分离方法，由丙酮塔、脱水塔、甲基异丁基酮回收塔和甲基异丁基酮精制塔组成。丙酮塔塔釜设置液-液分离器，在塔顶得到丙酮，在塔釜侧线脱除合成液物料中部分水。在脱水塔中将物料中水及其以上轻组分在塔顶脱除掉，在MIBK回收塔进料附近设置液-液分离器，采用非均相共沸精馏方法，通过水洗，用丙酮塔的侧线水将脱水塔顶物料中的异丙醇和水在塔顶和侧线脱除掉，脱水塔釜物料和MIBK回收塔釜物料进入甲基异丁基酮精制塔精制，在塔顶得到合格产品。本发明方法MIBK回收率可以达到95％以上，质量纯度达到99.5％以上。

Description

一种甲基异丁基酮合成液的分离方法 

技术领域

本发明涉及一种甲基异丁基酮合成液的分离方法，本发明尤其涉及一种采用非均相共沸精馏方法精制异丙醇一步法产生的甲基异丁基酮合成液的分离方法。 

背景技术

在甲基异丁基酮的生产中，主要有丙酮三步法、一步法和异丙醇一步法，目前新建甲基异丁基酮(简称MIBK)装置中，主要以丙酮一步法为主。从MIBK合成工艺看，丙酮一步法需要高压、中压加氧设备，以及高压制氢装置，供氢动力消耗较大，同时对设备材质的耐氢腐蚀要求较高，因此设备投资较高，而异丙醇一步法的反应条件温和，设备投资相对较低。从MIBK分离工艺看，丙酮一步法由于副产物少，其分离设备要少于异丙醇一步法，但异丙醇一步法的副产物均为具有较高附加值的高沸点溶剂，其销售价格均高于原料丙酮，经济效益较好，同时也符合我国的资源情况[温树棠.合成甲基异丁基酮工艺的技术经济分析.广东化工，1999，26(1)，37-38]，因此在工业生产上，以异丙醇为原料的混合酮工艺仍在市场上占有一定的比例[王学强.甲基异丁基酮的生产技术及应用.石油化工，2002，31(5)，393-400]。 

从MIBK合成单元进入分离系统的甲基异丁基酮合成液物流含有丙酮(ACETONE)、异丙醇(IPA)、水、MIBK、4-甲-2-戊醇(简称：MIBC)、二异丁基酮(简称DIBK)等物质，水与IPA、MIBK、MIBC等物质形成共沸物，增加了分离过程的复杂性。目前异丙醇一步法MIBK精制过程通常采用附图1所示的三塔间歇分离流程，即第一个塔为丙酮塔，甲基异丁基酮合成液经过丙酮塔分离后，大部分丙酮从塔顶流出，塔釜物流进入液-液分离器进行脱水，上层有机相(油相)进入第二个塔，即脱水塔，水与IPA及MIBK形成共沸物从塔顶采出，塔釜物流进入第三个塔，即MIBK精制塔，在塔顶得到纯度较高的产品MIBK。附图1中，1-丙酮塔，2-脱水塔，3-MIBK精制塔。在上述三塔间歇分离流程中，由于水与MIBK形成的共沸点低于水的沸点，为保证MIBK产品质量，要在脱水塔将水全部脱除时，必将在塔顶夹带与共沸组成等量的MIBK，造成MIBK的大量损失，实际生产也表明该精馏 流程MIBK的收率极低[张成中、李秀梅、李群生、李刚.异丙醇一步法生产甲基异丁基酮分离过程的研究.化工进展，2005，24(5)，541-544]。 

李秀梅等[李秀梅、李群生、李建伟、李成岳.异丙醇一步法合成MIBK精馏过程优化.精细化工，2005，22(7)，503-506]用乙二醇作萃取剂，提出了一种改进的五塔萃取精馏分离流程，如附图2所示，图中：1-丙酮塔，2-脱高沸物塔，3-萃取塔，4-萃取剂回收塔，5-MIBK精制塔。甲基异丁基酮合成液进入丙酮塔，丙酮在塔顶分离出去，釜液进入脱高沸物塔，塔釜为DIBK等高沸物，MIBK及以上轻组分从塔顶分离出去，然后进入萃取塔，用萃取剂进行萃取精馏，釜液进入萃取剂回收塔，将其中所含水在塔顶脱除掉，釜液为萃取剂，重复使用；萃取塔顶脱除水的物流进入MIBK精制塔，塔顶是以异丙醇为主的物流，塔釜为产品MIBK物流。该流程虽然提高了产品收率，但是一方面增加了两个塔设备，即增加了设备投资，另一方面由于萃取剂的大量引入，也导致了能耗的大量增加，使生产成本增加。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种异丙醇一步法甲基异丁基酮合成液(主要成分有丙酮、异丙醇、水、MIBK、4-甲-2-戊醇和二异丁基酮)的分离方法，采用非均相共沸精馏方法，通过侧线采出及水洗，脱除合成液物料中的异丙醇和水，提高甲基异丁基酮产品的收率。 

除非另有说明，本发明叙述中所提到的百分率均为质量百分率。 

本发明提供了一种甲基异丁基酮合成液的分离方法，包括将甲基异丁基酮合成液中的水及异丙醇脱除，将丙酮、甲基异丁基酮提纯，其特征在于丙酮精制和脱水在一个塔中进行；采用非均相共沸精馏，通过水洗在一个塔中进一步脱除水和异丙醇，回收MIBK，分离步骤如下： 

A.甲基异丁基酮合成液进入丙酮塔，在塔顶收集丙酮产品，塔釜非均相共沸物进入液-液分离器，分为油相和水相两部分，分层后的水相从侧线采出并打入MIBK回收塔，塔釜采出物料进入脱水塔； 

B.脱水塔顶夹带MIBK的异丙醇及水等轻组分物流进入MIBK回收塔，塔釜物流进入MIBK精制塔； 

C.步骤A的水相物流和步骤B的塔顶轻组分物流一同进入MIBK回收塔，在塔顶收集异丙醇等轻组分，非均相共沸物进入液-液分离器，分为油相和水相两部分，水相在侧线采出，塔釜物流进入MIBK精制塔； 

D.步骤B的脱水塔塔釜物流和步骤C的MIBK回收塔塔釜物流一同进入MIBK精制塔，在塔顶得到MIBK产品，从塔釜引出含DIBK的高沸物。 

本发明所述的甲基异丁基酮合成液是异丙醇一步法产生的甲基异丁基酮合成液。 

本发明步骤A中的液-液分离器中的油相全部回流到丙酮塔釜内；步骤C中的液-液分离器中的油相全部回流到MIBK回收塔内部。 

附图1为三塔间歇分离流程。 

附图2为改进的五塔萃取精馏分离流程。 

附图3为本发明的分离流程。 

下面参照附图3进一步叙述本发明： 

本发明提出的异丙醇一步法甲基异丁基酮合成液分离方法如附图3所示，图中：1-丙酮塔，2-脱水塔，3-MIBK回收塔，4-MIBK精制塔。甲基异丁基酮合成液(主要成分有丙酮、异丙醇、水、MIBK、4-甲-2-戊醇和二异丁基酮)首先进入丙酮塔。丙酮塔的主要任务是回收甲基异丁基酮合成液中的丙酮，经丙酮塔的分离，在塔顶可以得到质量分率大于99.5％的丙酮。本发明的丙酮塔不同于三塔间歇分离流程和萃取精馏分离流程中的丙酮塔，该塔采用非均相共沸精馏原理，在塔釜位置设置了液-液分离器，基于相间液-液平衡，液-液分离器中的非均相共沸物分为油、水两相，油相全部回流，水相全部采出，从而将合成液物料中大部分的水从侧线分离出去，减轻了脱水塔的负荷，而丙酮塔的能耗也没有增加。本发明的丙酮塔起着分离丙酮和脱水的双重作用，此时丙酮塔釜物流中丙酮的含量低于1％。 

丙酮塔脱除丙酮的塔釜物流进入脱水塔，为保证后续单元能够得到合格的MIBK产品，需要将水和异丙醇等轻组分在塔顶脱除掉，由于水与MIBK的共沸作用，部分MIBK随水从塔顶蒸出，塔釜水含量低于0.2％。为了回收脱水塔顶物流中的MIBK，本发明用丙酮塔釜侧线水对脱水塔顶物流进行水洗，以脱除其中的异丙醇，回收MIBK，即丙酮塔釜侧线水物流与脱水塔顶物流共同进入MIBK回收塔，将塔内适宜位置的非均相共沸物引入液-液分离器，由于液-液相间平衡，液-液分离器中的非均相共沸物分为油、水两相，油相全部回流，水相全部侧线采出，实现了非均相共沸精馏，液-液分离器可在进料位置设置。MIBK 回收塔顶是以异丙醇为主的物流，侧线是以水为主的物流，由于异丙醇与水互溶，侧线也起到脱除部分异丙醇的作用。此时MIBK回收塔的塔釜物流基本不含异丙醇，水的含量也低于0.2％。 

脱水塔脱除水和异丙醇的塔釜物流与MIBK回收塔脱除水和异丙醇的塔釜物流一同进入MIBK精制塔，采用常规精馏，在塔顶就能得到99.5％的MIBK产品，以DIBK为主的高沸物从塔釜采出。 

本发明与现有工艺及方法相比，根据水与IPA、MIBK、MIBC等物质形成的既有均相共沸物，又有非均相共沸物的特点，采用非均相共沸精馏的方法建立异丙醇一步法MIBK合成液的精馏分离流程，在不显著增加设备投资和生产成本的情况下，显著提高MIBK产品的收率，具体来说具有如下优点： 

具体实施方式

(1)通过在丙酮塔釜内部设置液-液分离器，提高了脱水效果(20％左右)；用丙酮塔釜侧线水对脱水塔顶物流进行水洗，能够有效脱除物料中的异丙醇。 

(2)相对于三塔间歇分离流程，本发明在不显著增加设备投资和生产成本的情况下，能明显提高甲基异丁基酮的产品收率(60％左右)。 

(3)相对于萃取精馏分离流程，本发明可以减少设备投资、降低生产成本，同时提高甲基异丁基酮产品收率近4％。 

以下为本发明的具体实施例，但本发明不仅仅限于这些实施例。 

实施例1： 

采用附图3所示工艺流程。 

甲基异丁基酮合成液(组成为丙酮：0.618、异丙醇：0.03、水：0.062、MIBK：0.216、4-甲-2-戊醇：0.01、二异丁基酮：0.064)进入丙酮塔。塔釜由低压蒸气供热，塔顶为全凝器冷凝，丙酮由塔顶采出，产品质量为99.5％，收率为97％。丙酮塔流入塔釜底部的液体经收集流入液-液分离器，分层为油、水两相，水相主要含大量的水和部分异丙醇，全部从侧线采出，油相全部回流到釜内，一部分进入再沸器，一部分作为塔釜物流采出，该物流的丙酮含量小于1％。 

脱除丙酮的丙酮塔釜物流进入脱水塔，塔釜由低压蒸气供热，塔顶为全凝器冷凝。经分离，主要成分为异丙醇、水和MIBK的物流从塔顶采出，塔釜水含量低于0.2％。 

丙酮塔釜侧线水物流与脱水塔顶物流共同进入MIBK回收塔，塔釜由低压蒸气供热，塔顶为全凝器冷凝，回流比为7。将进料板上液体收集至液-液分离器中，分层后，上层油相全部回流到塔内，下层水相全部从侧线采出。经分离，塔顶是以异丙醇为主的物流，侧线是以水为主的物流，并含有部分异丙醇，此时MIBK回收塔的塔釜物流基本不含异丙醇，水的含量也低于0.2％。 

脱水塔的塔釜物流与MIBK回收塔的塔釜物流一同进入MIBK精制塔，塔釜由低压蒸气供热，塔顶为全凝器冷凝。经分离，在塔顶得到产品质量为99.5％的MIBK产品，MIBK收率达95.5％以上。 

实施例2： 

按所述的相同步骤重复进行实施例1，但MIBK回收塔的回流比为10，其余步骤相同，得到的丙酮收率不变，MIBK收率为96％。 

实施例3： 

按所述的相同步骤重复进行实施例1，但是合成液组成为丙酮：0.598、异丙醇：0.041、水：0.071、MIBK：0.216、4-甲-2-戊醇：0.01、二异丁基酮：0.064，其余步骤相同。得到的丙酮收率为97.1％，MIBK收率为95％。 

对比例1： 

将实施例1所述组成的合成液按丙酮和MIBK的产品要求(产品质量都为99.5％)采用附图1所示三塔间歇分离流程进行分离，各塔都是间歇操作，最终得到的MIBK收率为35％。 

对比例2： 

将实施例1所述组成的合成液按丙酮和MIBK的产品要求(产品质量都为99.5％)采用附图2所示萃取精馏分离流程进行分离，用乙二醇作萃取剂，需用五个精馏塔，最终得到的MIBK收率为91.7％。 

Claims (3)

1.一种采用异丙醇一步法合成的甲基异丁基酮合成液的分离方法，包括将甲基异丁基酮合成液中的水及异丙醇脱除，将丙酮、甲基异丁基酮提纯，其特征在于丙酮精制和脱水在一个塔中进行；采用非均相共沸精馏，通过水洗在一个塔中进一步脱除水和异丙醇，回收甲基异丁基酮，分离步骤如下：

A.甲基异丁基酮合成液进入丙酮塔，在塔顶收集丙酮产品，塔釜非均相共沸物进入设置在丙酮塔塔釜的液-液分离器，分为油相和水相两部分，分层后的水相物流从侧线采出并打入甲基异丁基酮回收塔，塔釜采出物料进入脱水塔；

B.脱水塔顶夹带甲基异丁基酮的异丙醇及水进入甲基异丁基酮回收塔，塔釜物流进入甲基异丁基酮精制塔；

C.步骤A的水相物流和步骤B的脱水塔顶夹带甲基异丁基酮的异丙醇及水一同进入甲基异丁基酮回收塔，在塔顶收集异丙醇，非均相共沸物进入设置在甲基异丁基酮回收塔进料位置的液-液分离器，分为油相和水相两部分，水相在侧线采出，塔釜物流进入甲基异丁基酮精制塔；

D.步骤B的脱水塔塔釜物流和步骤C的甲基异丁基酮回收塔塔釜物流一同进入甲基异丁基酮精制塔，在塔顶得到甲基异丁基酮产品，从塔釜引出含二异丁基酮的高沸物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中的步骤A中所述的非均相共沸物于设置在丙酮塔塔釜的液-液分离器中分层，分层后的水相全部采出，油相全部回流。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中的步骤C中所述的非均相共沸物于设置在甲基异丁基酮回收塔进料位置的液-液分离器中分层，油相全部回流，水相全部采出。

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