CN101863731B - 一种高纯丙烯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高纯丙烯的制备方法，其特征是：包括：a)丙醇经预热器汽化后，在反应器内催化脱水制粗丙烯；b)粗丙烯经冷凝器分离、分子筛吸附，得99.97％以上的高纯丙烯；与现有技术相比，本发明所提供的高纯丙烯制备方法，一步反应即可获得碳氢化合物杂质＜200ppm的粗丙烯，粗丙烯经冷凝器分离，分子筛吸附后，即得99.97％以上的高纯产品，克服了丙烯中烷烃杂质含量多，丙烷-丙烯分离困难等缺点，收率高，设备投入少，特别适用于中小规模的精细化工生产需要。

Description

一种高纯丙烯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高纯丙烯的制备方法，尤其涉及利用异丙醇催化脱水制取高纯丙烯的方法。
背景技术
丙烯作为一种重要的有机化工原料，主要大量用于聚丙烯、环氧丙烷、异丙醇、丙烯腈、丁醇、辛醇、丙烯酸和丙酮等石油化工产品的生产，仅少量用于制取烷基苯化合物(如异丙苯)和叠合汽油以提高汽油辛烷值。
丙烯一般不作为单一产品生产，通常是石油加工过程和乙烯生产过程中重要的联产品，纯度较低，国内仅能达到99.6％的聚合级水平，离国际上99.97％的研究级水平尚有一定的差距。
在现有的技术中，已经公开了多种制备高纯丙烯的方法，其中日本、前苏联、美国等国家均采用精馏法生产高纯丙烯，由于丙烯-丙烷两者的相对挥发度甚小，理论塔板数高达200块，设备投入很大。
此外，采用吸附分离提取高纯丙烯的方法也有报道，如以96％～98％的工业丙烯为原料，先利用混合吸附剂除去正、异丁烷和C4以上烯烃，然后进入第二吸附器分离甲烷、乙烷和丙烷，升温解吸从吸附相中提取纯丙烯，再进入干燥器进一步除水，最后进入冷凝器冷凝除氧、氮、甲烷等不凝性气体。过程繁琐，产品纯度受影响因素较多，提取率较低，最高仅能达到59.4％，不适合规模化生产。
考虑到现有技术的缺点，急需一种操作简便、收率高、适合规模化生产、并能有效降低高纯丙烯生产成本的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种操作简便，收率高、适合规模化生产的高纯丙烯的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高纯丙烯的制备方法，包括：
a)丙醇经预热器汽化后，在反应器内催化脱水制粗丙烯；
b)粗丙烯经冷凝器分离、分子筛吸附，得99.97％以上的高纯丙烯。
优选地，所述步骤a)中预热器内温度为200～300℃。
优选地，所述步骤a)中反应器内温度为300～400℃。
优选地，所述步骤a)中反应器内压力为0.1～0.5MPa。
优选地，所述步骤a)中使用正丙醇和异丙醇为原料；更优选地，使用异丙醇为原料。
优选地，所述步骤a)中使用活性氧化铝、浓硫酸、磷酸、焦磷酸、ZSM-5分子筛等作为催化剂；更优选地，使用活性氧化铝作为催化剂。
优选地，所述步骤b)中冷凝器内温度为0～40℃。
优选地，所述步骤b)中分子筛为5A沸石分子筛。
与现有技术相比，本发明所提供的高纯丙烯制备方法，一步反应即可获得碳氢化合物杂质＜200ppm的粗丙烯，粗丙烯经冷凝器分离，分子筛吸附后，即得99.97％以上的高纯产品，克服了丙烯中烷烃杂质含量多，丙烷-丙烯分离困难等缺点，收率高，设备投入少，特别适用于中小规模的精细化工生产需要。
具体实施方式
为能进一步理解本发明，下面结合实施例对上述的技术方案做进一步的阐述和说明。
实施例1
反应釜为20L 3口玻璃烧瓶，加入10L浓硫酸后，用通氮气抽空的方式净化反应系统，加热至150℃，开始加入24L异丙醇，进料量为200mL/min，反应压力为0.15MPa，使生成的气体经冷凝器冷至25℃，分子筛吸附后收集于钢瓶中。异丙醇转化率为40.3％，丙烯纯度＞99.9％，其中C3H8≤617ppm，CH4≤164ppm，C2H6≤231ppm，C2H4≤36ppm。
实施例2
在其他条件不变的基础上，以磷酸作催化剂，异丙醇转化率为50.3％，丙烯纯度＞99.94％，其中C3H8≤320ppm，CH4≤103ppm，C2H6≤179ppm，C2H4≤42ppm。
实施例3
用焦磷酸代替例2中的磷酸，在250℃下反应，维持其他条件不变，异丙醇转化率提高到60％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤209ppm，CH4≤35ppm，C2H6≤40ppm，C2H4≤22ppm。
实施例4
该例分别采用两个60L不锈钢管为预热器和反应器，用通氮气置换干净后，以硅铝比等于300的ZSM-5分子筛为催化剂，在预热器中加入24L异丙醇，进料量为400mL/min，控制预热器内温度为200℃，反应器内温度为300℃，反应压力为0.5MPa，使生成的气体经冷凝器冷至25℃，分子筛吸附后收集于钢瓶中。异丙醇转化率为68.3％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤150ppm，CH4≤40ppm，C2H6≤35ppm，C2H4≤15ppm。
实施例5
以活性氧化铝为催化剂，在预热器中加入24L异丙醇，进料量为400mL/min，控制预热器内温度为200℃，反应器内温度为300℃，反应压力为0.5MPa，使生成的气体经冷凝器冷至25℃，分子筛吸附后收集于钢瓶中。异丙醇转化率为70.5％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤125ppm，CH4≤36ppm，C2H6≤30ppm，C2H4≤10ppm。
实施例6
参照例5的流程，改变预热器内温度为250℃，异丙醇转化率为72.4％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤117ppm，CH4≤26ppm，C2H6≤34ppm，C2H4≤7.8ppm。
实施例7
参照例5的流程，改变预热器内温度为300℃，异丙醇转化率为75.0％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤114ppm，CH4≤20ppm，C2H6≤29ppm，C2H4≤6.3ppm。
实施例8
参照例5的流程，改变预热器内温度为320℃，异丙醇转化率为73.2％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤120ppm，CH4≤34ppm，C2H6≤40ppm，C2H4≤6.2ppm。
实施例9
以活性氧化铝为催化剂，在预热器中加入24L异丙醇，进料量为400mL/min，控制预热器内温度为300℃，反应器内温度为320℃，反应压力为0.5MPa，使生成的气体经冷凝器冷至25℃，分子筛吸附后收集于钢瓶中。异丙醇转化率为77.5％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤113ppm，CH4≤18ppm，C2H6≤30ppm，C2H4≤5ppm。
实施例10
在例9的基础上，改变反应器内温度为340℃，其它条件不变，异丙醇转化率为78.7％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤110ppm，CH4≤17ppm，C2H6≤31ppm，C2H4≤4.2ppm。
实施例11
在例9的基础上，改变反应器内温度为360℃，其它条件不变，异丙醇转化率为80.5％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤112ppm，CH4≤18ppm，C2H6≤24ppm，C2H4≤5.2ppm。
实施例12
在例9的基础上，改变反应器内温度为380℃，其它条件不变，异丙醇转化率为82.1％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤105ppm，CH4≤14ppm，C2H6≤20ppm，C2H4≤3ppm。
实施例13
在例9的基础上，改变反应器内温度为400℃，其它条件不变，异丙醇转化率为85.6％，丙烯纯度＞99.97％，其中C3H8≤97ppm，CH4≤10ppm，C2H6≤13ppm，C2H4≤1.3ppm。
相对于现有技术，本发明所提供的制备高纯丙烯的方法，操作简便，异丙醇转化率高，产品纯度好(碳氢化合物杂质能有效控制在200ppm以内)，特别适用于中小规模的精细化工生产需要。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本说明书中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想在具体实施方式及应用范围上可能在实施过程中会有改变之处。因此，本说明书记载的内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种高纯丙烯的制备方法，其特征是：包括：
a)异丙醇经预热器汽化后，在反应器内催化脱水制粗丙烯；
b)粗丙烯经冷凝器分离、分子筛吸附，得99.97%以上的高纯丙烯；
其中，所述步骤a)中预热器内温度为200～300℃；反应器内温度为300～400℃；反应器内压力为0.1～0.5MPa；所述步骤a)中使用活性氧化铝、浓硫酸、磷酸、焦磷酸、ZSM-5分子筛作为催化剂；所述步骤b)中冷凝器内温度为0～40℃；所述步骤b)中分子筛为5A沸石分子筛。
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