CN103772145B - 一种丙酮加氢制异丙醇的分离方法 - Google Patents

一种丙酮加氢制异丙醇的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种丙酮加氢制异丙醇的分离方法，所述方法包括：丙酮加氢产物经共沸精馏、萃取精馏后制得高纯度异丙醇。具体包括：（1）丙酮加氢产物进入精馏塔进行共沸精馏，塔顶采出共沸物，塔釜得到重组分，塔身侧线采出异丙醇产品；（2）精馏塔塔顶采出的共沸物进入回收塔，利用萃取剂进行萃取精馏，塔顶采出包括丙酮，异丙醇的物流，送回反应器循环利用，塔釜采出富含萃取剂的水溶液；（3）回收塔塔釜物流进入脱水塔，塔釜采出萃取剂，循环至回收塔。本发明的方法利用共沸精馏和萃取精馏，制备高纯度异丙醇，原料消耗低、萃取剂损失小、流程简单，易于操作。

Description

一种丙酮加氢制异丙醇的分离方法
技术领域
本发明涉及异丙醇生产领域，更进一步说，涉及一种丙酮加氢制异丙醇的分离方法。
背景技术
异丙醇是一种性能优良的有机溶剂，广泛用作虫胶、硝基纤维素、生物碱、橡胶以及油脂等的溶剂。异丙醇还是生产多种有机化合物的重要中间体，可用作合成甘油、乙酸异丙酯等的原料，还广泛用作石油燃料的防冻添加剂，用于汽车和航空燃料等方面。此外，异丙醇还可用于制造杀菌剂、杀虫剂、清洁剂和消毒防腐剂等，它可以单独使用，也可以和其他醇、表面活性剂并用，在农药、电子工业、医药、涂料、日用化工以及有机合成等领域具有广泛的用途，开发利用前景广阔。
目前，工业上异丙醇的生产方法主要有丙烯间接水合法、丙烯直接水合法。水合法的主要缺点有：丙烯转化选择性低，设备腐蚀严重，催化剂寿命短。丙酮加氢制备异丙醇采用铜或锌氧化物为载体催化剂或镍基催化剂，可以显著提高选择性，减轻设备腐蚀，此外，由于工业上大部分丙酮皆由异丙苯过氧化法获得，并与苯酚联产，由于苯酚的需求量的增加，联产出大量的丙酮，出现了供需不平衡，经常导致丙酮生产过剩的局面。这样就使得由丙酮加氢制备异丙醇成为一条经济可行的路线。
丙酮和氢气在反应器中反应生成异丙醇的同时，由于丙酮或产物异丙醇可能的缩合，能够得到许多不希望的副产物，而且这些副产物中的一些可以进一步反应脱水，生成4-甲基-2-戊醇等重组分，所以反应器出口物料是含有异丙醇、丙酮、异丙醚、丙烷、水、氢气、4-甲基-2-戊醇等组分的混合物。该物流中多种组分容易与水形成共沸物，采用普通蒸馏方法难以将该混合物中各组分分开。
专利US6939995公开了一种利用含苯丙酮加氢制备异丙醇的工艺，由于原料中含有少量苯，所以在加氢过程中，丙酮和苯同时与氢气发生反应，反应器出口为异丙醇和苯的加氢反应产物。苯的加氢产物主要有环己烷、环己烯或环己二烯，因此该工艺后续分离部分主要为异丙醇与苯及苯的加氢产物的分离过程。为了得到具有所需纯度的异丙醇，需要包含总共四个蒸馏塔的复杂后处理程序。
专利EP2045232A1公开了一种液相加氢制备异丙醇的方法，该方法的后续分离工艺采用一个隔壁蒸馏塔来回收净化异丙醇，侧线采出含少量水的异丙醇产品，再进一步通过分子筛干燥得到符合要求的异丙醇产品。该工艺的不足之处在于，为了利用一个隔壁塔分离得到产品，反应器的出口物料组成要求比较严格，丙酮以及其他副产物的量需要严格限制，此外，由于异丙醇与水的共沸物从塔顶采出，而该塔顶物料直接排出，影响了异丙醇收率。
专利CN99119158.7发明一种加盐萃取共沸精馏联合过程精制异丙醇的方法，首先将异丙醇稀水溶液经精馏粗提于塔顶得到初浓缩的异丙醇，然后用C6脂肪烃作为萃取剂，无机钠盐或钾盐的水溶液作为盐析分离剂对其进行加盐萃取，将萃取后有机相送入共沸精馏脱水塔进行精制，分离剂经浓缩器回收后循环使用，塔釜可得异丙醇含量为99.5%以上的产品。该工艺虽然仅分离异丙醇和水，但流程复杂，并且设备投资较高。
专利CN200810138752.9提出了一种利用隔壁共沸精馏塔生产无水异丙醇工艺方法，采用环己烷等夹带剂将异丙醇中的水带出，隔壁塔的脱水段塔釜采出异丙醇产品，侧线精馏段塔釜采出废水溶液。该发明专利也仅针对异丙醇水溶液的分离，而且适用于含水量较大的异丙醇稀水溶液，此外，塔顶分相器也不易控制。
发明内容
为解决现有技术中存在的丙酮加氢制异丙醇反应器出口物流容易形成多种二元或多元共沸物，难以用普通蒸馏法分离的问题，本发明提供了一种丙酮加氢制备异丙醇的分离方法，利用共沸精馏和萃取精馏，制备高纯度异丙醇。原料消耗低、萃取剂损失小、流程简单，易于操作。
本发明的目的是提供一种丙酮加氢制异丙醇的分离方法。
包括：丙酮加氢产物经共沸精馏、萃取精馏后制得高纯度异丙醇。
具体包括以下步骤：
（1）丙酮加氢产物进入精馏塔进行共沸精馏，塔顶采出共沸物，塔釜得到重组分，塔身侧线采出异丙醇产品；
（2）精馏塔塔顶采出的共沸物进入回收塔，利用萃取剂进行萃取精馏，塔顶采出包括丙酮，异丙醇的物流，送回反应器循环利用，塔釜采出富含萃取剂的水溶液；
（3）回收塔塔釜物流进入脱水塔，塔釜采出萃取剂，循环至回收塔。
具体可采用以下技术方案：
本发明的丙酮加氢制异丙醇分离工艺，包括以下步骤：
（1）精制：将丙酮加氢反应产物送入精馏塔，利用共沸精馏原理，轻组分以及异丙醇、异丙醚等与水的共沸物从塔顶采出，塔釜得到重组分，塔身某部侧线采出异丙醇产品；
（2）回收：精制塔塔顶物流进入回收塔中部，萃取剂从回收塔上端进入，经萃取精馏后，从回收塔塔顶采出丙酮，异丙醇等组分，该物流送回至丙酮储罐，可以循环利用。塔釜物料为富含萃取剂的水溶液，送入脱水塔；
（3）脱水：回收塔塔釜物流进入脱水塔，萃取剂中的水从塔顶采出，萃取剂从塔釜采出，循环至回收塔。
在步骤（1）中所述的精馏塔可以为填料精馏塔，也可以为板式精馏塔，优选填料精馏塔，理论塔板数优选30~100，回流比优选1~15，塔顶温度优选80~110℃。
在步骤（2）中所述的回收塔中所述萃取溶剂可以适用于任何溶剂，比如二甘醇、乙二醇、丁酸丙酯、乙二醇甲醚、苯甲醚、苯甲酸甲酯、3-甲基-1-丁醇、正丁基醚、己酸乙酯、异丁酸异丁酯等。优选萃取剂有二甘醇、乙二醇、丁酸丙酯、乙二醇甲醚，所述回收塔优选理论板数为15~50，溶剂与进入回收塔的物料的质量比优选1~10。
在步骤（3）中所述脱水塔理论板数优选10~120块，回流比优选1~10，塔顶温度优选范围为40~60℃。
本发明具有以下特点：
（1）本发明利用一个共沸精馏塔，从塔顶采出轻组分和共沸物，塔釜采出重组分，从塔身某部采出符合国标要求的异丙醇产品，简化了流程，减少了设备投资；
（2）利用萃取剂回收共沸物中的水分，脱水后的组分可循环至反应器重新利用，降低了原料消耗；
（3）由于本发明中萃取剂可循环使用，萃取剂损失极少，不会给环境造成问题；
（4）本发明对反应器出口丙酮、副产物以及水含量均没有特别要求，异丙醇回收率高，流程简单，易于操作。
附图说明
图1是本发明的丙酮加氢制异丙醇的分离方法示意图。
附图标记说明：
1精馏塔；2回收塔；3脱水塔；4丙酮加氢反应器出口物流；
5异丙醇产品；6重组分；7轻组分及共沸物；8包括丙酮及异丙醇的物流；
9萃取剂水溶液；10水；11萃取剂
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例：
如图1所示，丙酮加氢制异丙醇分离方法包括以下步骤：
（1）精制：丙酮加氢反应器出口物流（主要组成为异丙醇98%，丙酮0.84%，异丙醚0.1%，水0.5%，4-甲基-2戊醇0.4%，丙烷0.01%，甲烷0.1%，氢气0.04%）被送往精馏塔1，精馏塔理论板数34，回流比为5，塔顶温度99℃，塔釜温度120℃。此物流中，异丙醇与水，异丙醚与水，丙酮与水，异丙醇与异丙醚均形成共沸物，从塔顶以共沸组成采出，甲烷、氢气、丙烷等轻组分也从塔顶采出，作为不凝气放空。塔釜采出物主要为4-甲基-2戊醇等重组分，从塔中下部侧线采出一气相，经冷凝得到符合国标要求的异丙醇产品。
（2）回收塔：所用溶剂为乙二醇，溶剂从回收塔第4块板注入，回收塔的理论板数为20，操作条件为：溶剂比4，塔顶温度52℃，回流比1，丙酮、异丙醇等难溶组分从塔顶采出，返回至反应器入口循环使用，富含溶剂的水溶液从塔釜采出；
（3）脱水塔：溶剂乙二醇水溶液被送往脱水塔3，水从塔顶被蒸出，萃取剂乙二醇从塔釜采出送往回收塔循环利用。精馏塔理论板数15，回流比为5，塔顶温度41℃，塔釜温度86℃。
原料及各流股组分的质量百分比组成见表1。
表1
4 5 6 7 8 9 10 11
异丙醇 98.14 99.87 47.21 92.18 93.49 0.29 49.01 0.00
丙酮 0.84 0.00 0.00 5.00 5.05 0.00 0.00 0.00
异丙醚 0.08 0.00 0.00 0.50 0.50 0.00 0.00 0.00
4-甲基-2-戊醇 0.36 0.04 52.78 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
丙烷 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00
水 0.45 0.10 0.00 2.29 0.95 0.33 50.99 0.03
氢气 0.04 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00
甲烷 0.08 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00
乙二醇 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 99.37 0.00 99.97
表1中物料5为异丙醇产品，其中异丙醇质量分数为99.87%，水含量为0.1%。国标中对异丙醇的纯度要求水含量小于等于0.2%，本实施例可得到完全符合要求产品。
此外，本发明的方法对反应器出口物料无任何限制和要求，仅利用三个精馏塔，流程简单，易于操作。

Claims (4)

1.一种丙酮加氢制异丙醇的分离方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)丙酮加氢产物进入精馏塔进行共沸精馏，塔顶采出共沸物，塔釜得到重组分，塔身侧线采出异丙醇产品；
(2)精馏塔塔顶采出的共沸物进入回收塔，利用萃取剂进行萃取精馏，塔顶采出包括丙酮，异丙醇的物流，送回反应器循环利用，塔釜采出富含萃取剂的水溶液；
(3)回收塔塔釜物流进入脱水塔，塔釜采出萃取剂，循环至回收塔；
步骤(1)中所述精馏塔为填料精馏塔，理论板数为30～100，回流比为1～15，塔顶温度为80～110℃。
2.如权利要求1所述的丙酮加氢制异丙醇的分离方法，其特征在于：
步骤(2)中，所述回收塔理论板数为15～50，萃取溶剂与进入回收塔的物料的质量比为1～10。
3.如权利要求1所述的丙酮加氢制异丙醇的分离方法，其特征在于：
步骤(3)中，所述脱水塔理论板数为10～120块，回流比为1～10，塔顶温度为40～60℃。
4.如权利要求1所述的丙酮加氢制异丙醇的分离方法，其特征在于：
步骤(2)中，所述回收塔理论板数为15～50，萃取溶剂与进入回收塔的物料的质量比为1～10；
步骤(3)中，所述脱水塔理论板数为10～120块，回流比为1～10，塔顶温度为40～60℃。
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