CN107827711B - 一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统及工艺 - Google Patents

一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统，属于精细化学品制备技术领域。所述系统包括依次连通的反应单元，反应终止单元，脱轻单元，丙酮分离回收单元以及产品分离单元。其中，反应单元包括一段反应器以及二段反应器；脱轻单元采用脱轻塔；丙酮分离回收单元采用脱丙酮塔；产品分离单元包括粗蒸塔，除水单元，减压蒸馏单元以及重结晶单元，除水单元与粗蒸塔的塔顶连通，减压蒸馏单元与粗蒸塔的塔釜连通，重结晶单元与减压蒸馏单元连通。本发还提供利用所述系统进行联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的工艺。通过本发明系统和工艺可以实现甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的联产，产品二甲基己炔二醇与甲基丁炔醇的相对比例在1:20～1:1范围可调节。

Description

一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统及工艺
技术领域
本发明属于精细化学品制备技术领域，具体为一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统及工艺。
背景技术
甲基丁炔醇(2-甲基-3-丁炔-2-醇)是重要的精细化工中间体，主要用于异戊二烯、维生素A和维生素E、香精香料如柠檬醛、除草剂如戊炔草胺、菊酯类杀虫剂异戊烯醇等生产过程中。在工业生产过程中，甲基丁炔醇主要是通过丙酮与乙炔在液氨环境中以氢氧化钠或氢氧化钾作催化剂下反应制备得到。
二甲基己炔二醇(2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇)是优良的表面活性剂和金属缓蚀剂，其加氢产物二甲基己二醇是合成除虫菊酯和香料的中间体。二甲基己炔二醇生产主要采用甲基丁炔醇和丙酮为原料，二甲苯作溶剂并以制备的异丁醇钾或者片状的氢氧化钾作催化剂合成。整个工艺过程较为复杂，其中催化剂异丁醇钾的制备、缩合反应过程两步所需的时间较长；反应后需要进行酸化处理再结合减压蒸馏技术实现产物和溶剂的分离，由此也增加了催化剂回收过程浓缩氢氧化钾的能耗。此外，也有以乙炔和丙酮在常压体系以二甲苯为溶剂合成二甲基己炔二醇的报道，但该反应很慢；且使用的催化剂(如醇钾等)的量较大，往往是原料丙酮化学计量比。
发明内容
本发明的目的在于提供一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统及工艺，通过本发明系统和工艺可以实现甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的联产，大大提高系统设备的经济效率，有效降低成本。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统，所述系统包括依次连通的反应单元，反应终止单元，脱轻单元，丙酮分离回收单元以及产品分离单元：
所述反应单元包括一段反应器以及二段反应器，二段反应器与反应终止单元连通；
所述脱轻单元采用脱轻塔；
所述丙酮分离回收单元采用脱丙酮塔；
所述产品分离单元包括粗蒸塔，除水单元，减压蒸馏单元以及重结晶单元，所述除水单元与粗蒸塔的塔顶连通，所述减压蒸馏单元与粗蒸塔的塔釜连通，所述重结晶单元与减压蒸馏单元连通。
作为本发明所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统的一个具体实施例，所述系统还包括与一段反应器连通的配气单元和加压冷凝单元，所述脱轻塔与配气单元连通。
作为本发明所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统的一个具体实施例，所述脱丙酮塔分别与配气单元及一段反应器连通。
作为本发明所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统的一个具体实施例，所述反应终止单元加入氯化铵。
作为本发明所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统的一个具体实施例，所述一段反应器为搅拌釜式反应器，二段反应器为管式反应器。
如权利要求1所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统，其特征在于，所述一段反应器的温度为0～40℃，反应时间为0.25～2h；所述二段反应器的温度为30～60℃，反应时间为1～6h。
利用上述系统进行联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的工艺，包括以下步骤：
1)将乙炔和氨气在配气单元混合、加压冷凝后进入一段反应器，并向一段反应器内加入丙酮、催化剂以及助剂，经搅拌初步反应后进入二段反应器中升温反应；
2)从二段反应器出来的反应物料进入反应终止单元，加入氯化铵实现反应的终止；
3)将上述反应液通入脱轻塔中，经脱轻塔分离后未反应的乙炔/氨气混合气从脱轻塔塔顶循环回配气单元，重组分进入脱丙酮塔；
4)在脱丙酮塔中，残余的氨和丙酮在塔顶经冷凝分离，氨气以气相循环回配气单元，丙酮以液相循环回一段反应器；
5)来自脱丙酮塔塔釜的重组分进入粗蒸塔，甲基丁炔醇和水以共沸物的形式采出进入除水单元经除水即可得到甲基丁炔醇产品；二甲基己炔二醇粗产品液从粗蒸塔出来后通过减压蒸馏以及重结晶得到二甲基己炔二醇产品。
作为本发明所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的工艺的一个具体实施例，所述丙酮和催化剂可在一段反应器全部加入也可以部分通过二段反应器加入。
作为本发明所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的工艺的一个具体实施例，所述氯化铵为固体或水溶液，所述氯化铵与催化剂的摩尔比为1.1～2：1。
作为本发明所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的工艺的一个具体实施例，所述乙炔和氨气的摩尔比为1:2～1：10，乙炔和丙酮的摩尔比为5:1～1:1，催化剂和丙酮的摩尔比为1:10～1:100，助剂和催化剂的比例为1:10～1:100；一段反应器温度为0～40℃，反应时间0.25～2h；二段反应器反应温度为30～60℃；反应时间为1～6h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统及工艺，通过本发明系统和工艺可以实现甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的联产，产品对丙酮的总收率在76％以上，且二甲基己炔二醇相对甲基丁炔醇的产量比例在1:20～1:1的范围可调节；同时，二甲基己炔二醇的附加值更高，可以显著提高装置的生产弹性和效益，有效降低成本。
本发明系统各装置结构简单，各装置之间连接简单，利用现有的普通装置即可实现，易操作。
附图说明
图1为本发明联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇系统各单元之间的连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合具体原理及过程对本发明一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统及工艺进行详细介绍说明。
一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统，所述系统包括依次连通的反应单元，反应终止单元，脱轻单元，丙酮分离回收单元以及产品分离单元：
所述反应单元包括一段反应器以及二段反应器，二段反应器与反应终止单元连通；
所述脱轻单元采用脱轻塔；
所述丙酮分离回收单元采用脱丙酮塔；
所述产品分离单元包括粗蒸塔，除水单元，减压蒸馏单元以及重结晶单元，所述除水单元与粗蒸塔的塔顶连通，所述减压蒸馏单元与粗蒸塔的塔釜连通，所述重结晶单元与减压蒸馏单元连通。
本发明系统中，反应单元用来实现乙炔、氨气、丙酮原料在催化剂和助剂作用下的反应，将原料转换为粗产物的过程；反应终止单元用来实现整个反应的终止；脱轻单元采用脱轻塔从反应后的溶液中将未反应的乙炔/氨气以气相形式分离开；丙酮分离回收单元采用脱丙酮塔将残余的氨和丙酮从脱轻后的反应溶液中分离；产品分离单元用来对经过脱丙酮后形成的粗产品进行分离，通过粗蒸塔使粗产品中的甲基丁炔醇和水以共沸物形式采出，进入除水单元经除水即可得到甲基丁炔醇产品，其它重组分通过减压蒸馏单元以及重结晶单元得到二甲基己炔二醇产品。
进一步，所述系统还包括与一段反应器连通的配气单元和加压冷凝单元，所述脱轻塔与配气单元连通。配气单元用来实现乙炔和氨气的预混合，将其按照反应需要的比例进行混合；加压冷凝单元用来对预混合后的乙炔和氨气进行加压冷凝，经加压冷凝成液体才能进入一段反应器内和丙酮在催化剂及助剂的作用下进行反应。脱轻塔与配气单元连通是为了将脱轻塔塔顶生产的气相乙炔和氨气混合物循环回配气单元，循环回的气相乙炔和氨气混合物作为反应原料参与原始反应，从而实现对资源的有效回收利用，降低成本。
进一步，所述脱丙酮塔分别与配气单元及一段反应器连通。丙酮塔与配气单元和一段反应管连通是为了将丙酮塔产生的气相氨气循环回配气单元，丙酮塔产生的液态丙酮循环回一段反应器，循环回的氨气和液态丙酮作为反应原料参与原始反应，从而实现对资源的有效回收利用，降低成本。
进一步，所述反应终止单元加入氯化铵。氯化铵作为终止剂，其目的是实现整个反应的终止。因为整个反应是循环的，乙炔、氨气和丙酮不断从脱轻塔和脱丙酮塔循环回一段反应器，在剩余催化剂的作用下，促进整个反应不断向产物方向进行，所以需要加入终止剂与催化剂反应，对催化剂进行消耗，从而实现整个反应终止。
进一步，所述一段反应器为搅拌釜式反应器，二段反应器为管式反应器。一段反应器的主要目的是通过搅拌使各原料、催化剂以及助剂混合均匀，其温度较低，只有少部分的反应在一段反应器进行。二段反应器温度较高，原料和催化剂、助剂主要在二段反应器中反应生成粗产品。
进一步，所述一段反应器的温度为0～40℃，反应时间为0.25～2h；所述二段反应器的温度为30～60℃，反应时间为1～6h。乙炔和丙酮在0～60℃下分两步反应，第一步丙酮发生炔化反应得到甲基丁炔醇，第二步甲基丁炔醇和丙酮经缩合反应得到二甲基己炔二醇；第一步的反应较快，且在较低温度下即可进行，第二步反应需要升高温度来提高反应速率。因此在第一段反应器在较低温度下进行，完成生产甲基丁炔醇的第一步反应；第二段反应器升高反应温度，并延长反应时间来进行缩合反应得到二甲基己炔二醇。
利用上述系统进行联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的工艺，包括以下步骤：
1)将乙炔和氨气在配气单元混合、加压冷凝后进入一段反应器，并向一段反应器内加入丙酮、催化剂以及助剂，经搅拌初步反应后进入二段反应器中升温反应；
2)从二段反应器出来的反应物料进入反应终止单元，加入氯化铵实现反应的终止；
3)将上述反应液通入脱轻塔中，经脱轻塔分离后未反应的乙炔/氨气混合气从脱轻塔塔顶循环回配气单元，重组分进入脱丙酮塔；
4)在脱丙酮塔中，残余的氨和丙酮在塔顶经冷凝分离，氨气以气相循环回配气单元，丙酮以液相循环回一段反应器；
5)来自脱丙酮塔塔釜的重组分进入粗蒸塔，甲基丁炔醇和水以共沸物的形式采出进入除水单元经除水即可得到甲基丁炔醇产品；二甲基己炔二醇粗产品液从粗蒸塔出来后通过减压蒸馏以及重结晶得到二甲基己炔二醇产品。
进一步，所述丙酮和催化剂可在一段反应器全部加入也可以部分通过二段反应器加入。丙酮和催化剂的加入方式可以具体根据生产需求来定，其具体比例加入的比例对于本领域技术人员来说也是常规的，只要能实现本发明联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的目的即可。
进一步，所述氯化铵为固体或水溶液，所述氯化铵与催化剂的摩尔比为1.1～2：1。氯化铵作为终止剂其目的是与催化剂反应，对催化剂进行消耗，从而实现整个反应终止。
进一步，为了实现乙炔安全压缩，保证工艺的安全性，所述乙炔和氨气的摩尔比为1:2～1:10；为了降低丙酮的副反应，应保证乙炔的摩尔量大于丙酮，将乙炔和丙酮的摩尔比优选为5:1～1:1，催化剂和丙酮的摩尔比为1:10～1:100，助剂和催化剂的比例为1:10～1:100；一段反应器温度为0～40℃，反应时间0.25～2h；二段反应器反应温度为30～60℃；反应时间为1～6h。更进一步，所述催化助剂和催化剂的比例优选为1:10～1:30；所述一段反应器的反应时间优选为0.5～1h；所述二段反应器的反应时间优选为1～2h。通过对催化剂的含量的调节实现反应体系碱强度的变化，结合反应温度和反应时间的控制可以调节甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的比例。
进一步，所述助剂为二乙醇胺或是三乙胺等，催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠或是由氢氧化钾与4-10碳原子数目的直链或是含支链的醇反应得到的醇钾等。
本发明提供一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统及工艺，通过本发明系统和工艺可以实现甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的联产，产品对丙酮的总收率在76％以上；通过对催化剂的含量的调节和催化助剂的加入实现反应体系碱强度的变化，结合丙酮和乙炔的原料配比、反应温度、反应时间的控制，包括丙酮的加料方式等方式实现甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的比例在1:20～1:1的范围可调节；同时，二甲基己炔二醇的附加值更高，可以显著提高装置的生产弹性和效益，有效降低成本。
下面结合具体示例对本发明一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的系统及工艺进一步说明。
示例1
本示例联产加急丁炔醇和二甲基己炔二醇的具体过程如下：
1、将乙炔和氨气(YL01)在配气单元混合、加压冷凝后进入一段反应器，并向一段反应器内加入丙酮(YL02)、催化剂及助剂(Ca01)，经搅拌初步反应后反应物料(WL01)进入二段反应器中升温反应；其中，原料丙酮和催化剂一次性加入到一段反应器中；一段反应器采用搅拌釜式反应器，一段反应器的温度为25℃，反应时间为0.5h，二段反应器的温度为50℃，反应时间为2h。
2、从二段反应器出来的反应物料(WL02)进入反应终止单元，加入氯化铵水溶液(LA01)实现反应的终止。
3、将上述反应液(WL03)通入脱轻塔中，经脱轻塔分离后未反应的乙炔/氨气混合气(QX01)从脱轻塔塔顶循环回配气单元，重组分(SZ01)进入脱丙酮塔。
4、在脱丙酮塔中，残余的氨和丙酮在塔顶经冷凝分离，氨气(QX02)以气相循环回配气单元，丙酮(WL04)以液相循环回一段反应器。
5、来自脱丙酮塔塔釜的重组分进入粗蒸塔，甲基丁炔醇和水(WL05)以共沸物的形式采出进入除水单元经除水即可得到甲基丁炔醇产品(CP01)；二甲基己炔二醇粗产品液(WL06)从粗蒸塔出来后通过减压蒸馏以及重结晶得到二甲基己炔二醇产品(CP02)。
本示例中具体的物料组成如下表1。
表1示例1中各物料组成表
从上表1中可以看出，采用本发明系统及工艺联产的甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇两个产物对丙酮的总收率为83.33％，且二甲基己炔二醇相对甲基丁炔醇的产量比例为33.33％。示例2
本示例联产加急丁炔醇和二甲基己炔二醇的具体过程如下：
1、将乙炔和氨气(YL01)在配气单元混合、加压冷凝后进入一段反应器，并向一段反应器内加入丙酮(YL02)、催化剂及助剂(Ca01)，经搅拌初步反应后反应物料(WL01)进入二段反应器中升温反应；其中，原料丙酮和催化剂按60％的丙酮和10％的催化剂加入到一段反应器中，剩余的在二段反应器中加入；一段反应器采用搅拌釜式反应器，一段反应器的温度为25℃，反应时间为1h，二段反应器的温度为50℃，反应时间为2.5h，二段反应器采用管式反应器。
2、从二段反应器出来的反应物料(WL02)进入反应终止单元，加入氯化铵(LA01)固体实现反应的终止。
3、将上述反应液(WL03)通入脱轻塔中，经脱轻塔分离后未反应的乙炔/氨气混合气(QX01)从脱轻塔塔顶循环回配气单元，重组分(SZ01)进入脱丙酮塔。
4、在脱丙酮塔中，残余的氨和丙酮在塔顶经冷凝分离，氨气(QX02)以气相循环回配气单元，丙酮(WL04)以液相循环回一段反应器。
5、来自脱丙酮塔塔釜的重组分进入粗蒸塔，甲基丁炔醇和水(WL05)以共沸物的形式采出进入除水单元经除水即可得到甲基丁炔醇产品(CP01)；二甲基己炔二醇粗产品液(WL06)从粗蒸塔出来后通过减压蒸馏以及重结晶得到二甲基己炔二醇产品(CP02)。
本示例中具体的物料组成如下表2：
表2示例2中各物料组成表
从上表2中可以看出，采用本发明系统及工艺联产的甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇对丙酮的总收率为76.64％，且二甲基己炔二醇相对甲基丁炔醇的产量比例为45.83％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将乙炔和氨气在配气单元混合、加压冷凝后进入一段反应器，并向一段反应器内加入丙酮、催化剂以及助剂，经搅拌初步反应后进入二段反应器中升温反应；所述助剂为二乙醇胺或三乙胺，所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠或是由氢氧化钾与4-10碳原子数目的直链或是含支链的醇反应得到的醇钾；
2)从二段反应器出来的反应物料进入反应终止单元，加入氯化铵实现反应的终止；
3)将反应液通入脱轻塔中，经脱轻塔分离后未反应的乙炔/氨气混合气从脱轻塔塔顶循环回配气单元，重组分进入脱丙酮塔；
4)在脱丙酮塔中，残余的氨和丙酮在塔顶经冷凝分离，氨气以气相循环回配气单元，丙酮以液相循环回一段反应器；
5)来自脱丙酮塔塔釜的重组分进入粗蒸塔，甲基丁炔醇和水以共沸物的形式采出进入除水单元经除水即可得到甲基丁炔醇产品；二甲基己炔二醇粗产品液从粗蒸塔出来后通过减压蒸馏以及重结晶得到二甲基己炔二醇产品；
所述乙炔和氨气的摩尔比为1:2～1：10，乙炔和丙酮的摩尔比为5:1～1:1，催化剂和丙酮的摩尔比为1:10～1:100，助剂和催化剂的比例为1:10～1:100；一段反应器温度为0～40℃，反应时间0.25～2h；二段反应器反应温度为30～60℃；反应时间为1～6h。
2.如权利要求1所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的工艺，其特征在于，所述丙酮和催化剂在一段反应器全部加入或部分通过二段反应器加入。
3.如权利要求1所述一种联产甲基丁炔醇和二甲基己炔二醇的工艺，其特征在于，所述氯化铵为固体或水溶液，所述氯化铵与催化剂的摩尔比为1.1～2：1。
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