CN104447198B - 丙酮加氢制异丙醇分离工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丙酮加氢制备异丙醇的分离新工艺,主要包括粗分、萃取、脱水三个蒸馏塔。丙酮加氢反应产物在粗分塔塔顶分出轻组分和共沸物,返回至反应器入口循环使用;塔釜采出重组分;粗分塔下部侧线采出异丙醇水溶液。在萃取塔中采用萃取精馏分离异丙醇水溶液,塔顶采出符合要求的异丙醇产品;塔釜为萃取剂水溶液,送往脱水塔。脱水塔用于回收萃取剂。采用本发明所述工艺,可显著提高异丙醇回收率、原料消耗低、萃取剂损失小、流程简单,易于操作和控制。

Description

丙酮加氢制异丙醇分离工艺
技术领域
本发明涉及一种丙酮加氢制备异丙醇的分离新工艺,具体的说,涉及一种利用萃取精馏分离丙酮加氢反应产物的工艺方法。
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。
专利2012104078561提出了一种丙酮加氢制异丙醇分离工艺,在精制塔内利用共沸精馏原理,将轻组分以及异丙醇、异丙醚等与水的共沸物从塔顶采出,塔顶物料送往后续塔继续脱水,塔釜得到重组分,塔身某部侧线采出异丙醇产品。该工艺对反应器出口丙酮、副产物以及水含量均没有特别要求,流程简单,易于操作。然而,由于侧线采出异丙醇产品,为了控制产品中的水含量及重组分含量,异丙醇的收率将受到影响。
本发明提出一种针对丙酮加氢制备异丙醇反应器出口物流的分离新工艺,该工艺不仅对反应器出口丙酮、副产物及水含量没有特别要求,而且可以显著提高异丙醇回收率,流程简单,易于操作和控制。
发明内容
本发明针对丙酮加氢制异丙醇回收率低,以及产品质量不易控制的问题,提出了一种利用萃取精馏技术分离制备高纯度异丙醇的工艺,可显著提高异丙醇的回收率。
具体的技术方案如下:
本发明一种丙酮加氢制异丙醇分离新工艺,包括以下步骤:
(1)粗分:将丙酮加氢反应产物4送入粗分塔1,利用共沸精馏原理,将轻组分以及异丙醚与水的共沸物、丙酮与水的共沸物、异丙醇与异丙醚 形成的共沸物7从塔顶采出。为回收该物流中的丙酮,该流股7返回至丙酮储罐,循环利用。塔釜得到重组分6;塔身侧线采出异丙醇水溶液5送往萃取塔2。
(2)萃取:粗分塔侧线物流5进入萃取塔2中部,萃取剂11从萃取塔2上端进入,经萃取精馏后,从萃取塔2塔顶采出符合要求的异丙醇产品8,塔釜物料为富含萃取剂的水溶液9送入脱水塔3。
(3)脱水:将萃取塔2的塔釜物流9引入脱水塔3,萃取剂中的水10从塔顶采出;萃取剂11从塔釜采出后至萃取塔2循环使用。
步骤(1)中所述的粗分塔任选填料精馏塔或板式精馏塔。
在步骤(1)中所述的粗分塔为普通精馏塔,该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1~40,塔顶温度优选30~80℃。
在步骤(2)中所述的萃取步骤,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,萃取塔理论板数为15~50,萃取溶剂与进入萃取塔的物料的质量比为1~10。
在步骤(3)中所述脱水塔优选理论板数10~120块,回流比优选1~40,塔顶温度优选范围为30~80℃。
本发明提出的丙酮加氢制异丙醇分离新工艺具有以下特点:
(1)本发明在粗分塔内将轻组分以及异丙醚与水的共沸物、异丙醇与异丙醚的共沸物和丙酮与水的共沸物从塔顶采出,返回至丙酮储罐循环利用,降低 了原料消耗。由塔釜采出重组分,由塔身某部侧线采出异丙醇水溶液,此处对采出物中的水含量以及重组分含量等无任何要求。
(2)本发明对粗分塔侧线采出的异丙醇水溶液无特殊质量要求,因此,可以较好控制异丙醇在该塔中的损失,以提高异丙醇收率。
(3)利用萃取剂回收异丙醇水溶液中的水分,塔顶采出符合要求的异丙醇产品。由于该塔利用萃取方法脱除进料中的水分,同时又有精馏的作用,所以异丙醇产品中的水含量和重组分含量非常容易控制。
(4)由于本发明中萃取剂可循环使用,萃取剂损失极少,不会给环境造成污染。
(5)本发明异丙醇回收率高,流程简单,易于操作和控制。
附图说明
图1是本发明的丙酮加氢制异丙醇分离新工艺示意图。
附图1标记说明:
1粗分塔;2萃取塔;3脱水塔;4丙酮加氢反应器出口物流;5异丙醇水溶液;6重组分;7轻组分及共沸物;8异丙醇产品;9萃取剂水溶液;10水;11萃取剂。
图2是对比例1的丙酮加氢制异丙醇分离工艺示意图。
附图2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丙酮及异丙醇等;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新工艺包括以下步骤:
(1)粗分:丙酮加氢反应器出口物流4被送往粗分塔1,粗分塔理论板数40,回流比15,塔顶温度40℃。此物流中,异丙醚与水,丙酮与水,异丙醇与异丙醚均形成共沸物7,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6,从塔身中下部侧线采出异丙醇水溶液5,送往萃取塔2。
(2)萃取:所用萃取溶剂为乙二醇,萃取溶剂从萃取塔2第4块板注入,萃取塔的理论板数为20,操作条件为:溶剂比1.6,塔顶温度55℃,回流比2。符合国家标准的异丙醇产品8从塔顶采出,富含萃取剂的水溶液9从塔釜采出,送往脱水塔3。
(3)脱水:萃取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萃取塔2循环利用。脱水塔理论板数15,回流比为27,塔顶温度44℃。
所得异丙醇产品质量组成见表1。
表1
异丙醇 4-甲基-2-戊醇
质量分数% 99.8 0.19 9ppm
从表1可以看出,异丙醇质量分数为99.8%,水含量为0.19%。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。
异丙醇在原料及产品流股中流量分析见表2。
表2
原料流股4 8249.7kg/h
产品流股8 8015.4kg/h
从表2原料及产品流股中异丙醇流量,可以得出,异丙醇的回收率为97.2%。
对比例:
如图2所示,丙酮加氢制异丙醇分离工艺包括精制、回收、脱水三大步骤。
丙酮加氢反应器出口物流被送往精馏塔1,精馏塔理论板数40,回流比为5,塔顶温度40℃。异丙醚,丙酮,异丙醇等与水形成共沸物从塔顶采出,送往后续单元进一步处理,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,经冷凝得到异丙醇产品,异丙醇质量分数为99.8%,水含量为0.19%,异丙醇的回收率为80.7%。
对比以上结果,采用本发明方法分离丙酮加氢产物以制备异丙醇的工艺,可显著提高异丙醇产品收率,并且流程简单,易于操作和控制。

Claims (6)

1.一种丙酮加氢制异丙醇分离工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)粗分:将丙酮加氢反应产物(4)送入粗分塔(1),利用共沸精馏原理,将轻组分以及异丙醚与水的共沸物、丙酮与水的共沸物、异丙醇与异丙醚形成的共沸物(7)从塔顶采出;为回收该物流中的丙酮,该流股(7)返回至丙酮储罐,循环利用;塔釜得到重组分(6);塔身侧线采出异丙醇水溶液(5)送往萃取塔(2);
(2)萃取:粗分塔侧线物流(5)进入萃取塔(2)中部,萃取剂(11)从萃取塔(2)上端进入,经萃取精馏后,从萃取塔(2)塔顶采出符合要求的异丙醇(8)产品,塔釜物料为富含萃取剂的水溶液(9)送入脱水塔(3);
(3)脱水:将萃取塔(2)的塔釜物流(9)引入脱水塔(3),萃取剂中的水(10)从塔顶采出,萃取剂(11)从塔釜采出后至萃取塔(2)循环使用;
步骤(1)中所述的粗分塔任选填料精馏塔或板式精馏塔;
步骤(2)中萃取剂与进入萃取塔的物料的质量比为1~1.6。
2.根据权利要求1所述的丙酮加氢制异丙醇分离工艺,其特征在于,在步骤(1)中所述的粗分塔为填料精馏塔,其理论塔板数为30~100,回流比为1~40,塔顶温度为30~80℃。
3.根据权利要求1所述的丙酮加氢制异丙醇分离工艺,其特征在于,在步骤(2)中所述的萃取剂为二甘醇、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、异丁酸异丁酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的丙酮加氢制异丙醇分离工艺,其特征在于,萃取剂为二甘醇、乙二醇、丁酸丙酯、乙二醇甲醚中的一种。
5.根据权利要求1所述的丙酮加氢制异丙醇分离工艺,其特征在于,步骤(2)中所述萃取塔理论板数为15~50。
6.根据权利要求1所述的丙酮加氢制异丙醇分离工艺,其特征在于,步骤(3)中所述脱水塔理论板数为10~120,回流比1~40,塔顶温度为30~80℃。
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