CN109516906A - 一种催化反应精馏合成丁酮醇的方法和装置 - Google Patents

一种催化反应精馏合成丁酮醇的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于化合物制备领域，具体公开了一种催化反应精馏合成丁酮醇的方法和装置。所述催化反应精馏合成丁酮醇的方法在催化反应精馏合成丁酮醇的装置中进行，该装置包括催化反应精馏塔(1)，所述催化反应精馏塔(1)从上到下包括精馏段(11)、催化段(12)和提馏段(13)，甲醛和丙酮在催化段(12)中被催化反应生成丁酮醇，催化反应产物中的轻组分上升至精馏段(11)进行分离提纯以获得未反应丙酮，催化反应产物中的重组分下沉至提馏段(13)进行分离提纯以获得丁酮醇。采用本发明提供的方法和装置合成丁酮醇，不仅能够提高反应收率，降低丙酮损耗，而且还能够充分利用催化反应的反应热，后续分离能耗低，简化了工艺流程，降低了生产成本。

Description

一种催化反应精馏合成丁酮醇的方法和装置
技术领域
本发明属于化合物制备领域，具体涉及一种催化反应精馏合成丁酮醇的方法和装置。
背景技术
丁酮醇，化学名4-羟基-2-丁酮，其分子内同时具有羟基和羰基，为合成维生素A的重要中间体，其结构式如下：
丁酮醇可以由甲醛和丙酮反应得到，其中，由于甲醛和丙酮这两种原料易得，合成丁酮醇的成本较低，因此该方法已经成为制备丁酮醇的主要方法。具体反应方程式如下所示：
CN1120831C公开了用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的方法。该方法采用先预处理接着催化反应最后精馏分离的方式合成丁酮醇，该方法能够实现连续化生产，但其工艺流程长，设备复杂。同时该方法通过增大丙酮与甲醛摩尔比来提高甲醛的转化率，但过量的丙酮会缩合形成较多的双丙酮醇副产物，此外过量的丙酮需要回收套用，这样会导致后续分馏塔分离提纯能耗高，丙酮损失大，生产成本高。
发明内容
本发明旨在提供一种反应收率高、处理能力大、分离能耗低、生产成本低的催化反应精馏合成丁酮醇的方法和装置。
具体地，本发明提供了一种催化反应精馏合成丁酮醇的方法，其中，该方法在催化反应精馏合成丁酮醇的装置中进行，所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置包括催化反应精馏塔，所述催化反应精馏塔从上到下包括精馏段、催化段和提馏段，甲醛和丙酮在所述催化段中被催化反应生成丁酮醇，催化反应产物中的轻组分上升至所述精馏段进行分离提纯以获得未反应丙酮，催化反应产物中的重组分下沉至所述提馏段进行分离提纯以获得丁酮醇。
优选地，所述催化段装填有夹层填充催化剂的规整催化精馏填料。
优选地，所述催化剂和规整催化精馏填料的重量比为(1.5～2):1。
优选地，所述催化剂为负载型无机固体碱和/或强碱性苯乙烯季铵型阴离子交换树脂，更优选为KF/Al2O3固体碱和/或IRA-900阴离子交换树脂。
优选地，所述规整催化精馏填料为KATAPAK和/或MULTIPAK。
优选地，所述催化段的理论塔板数为4～6。
优选地，所述精馏段的理论塔板数为8～14，更优选为10～12。
所述提馏段的理论塔板数为3～9，更优选为5～7。
所述精馏段和提馏段中装填的填料各自独立地为拉西环、鲍尔环、孔板波纹填料和丝网波纹填料中的至少一种，更优选各自独立地选自350Y孔板波纹填料、BX500丝网波纹填料和CY700丝网波纹填料中的至少一种。
优选地，本发明提供的催化反应精馏合成丁酮醇的方法还包括将从所述精馏段分离提纯出的未反应丙酮进行冷凝，之后部分返回至所述催化反应精馏塔的塔顶。
优选地，所述催化反应精馏塔的回流比为(0.8～2):1，更优选为(1～1.6):1，最优选为(1.2～1.4):1。
优选地，本发明提供的催化反应精馏合成丁酮醇的方法还包括将从所述提馏段分离提纯出的部分丁酮醇经气化之后返回至所述催化反应精馏塔的塔釜。
优选地，所述催化段的反应温度为70～100℃，更优选为80～90℃。
优选地，丙酮与甲醛的摩尔比为(1.5～4):1，更优选为(2～3.5):1，最优选为(2.5～3):1。
本发明还提供了一种催化反应精馏合成丁酮醇的装置，其中，该催化反应精馏合成丁酮醇的装置包括催化反应精馏塔，所述催化反应精馏塔从上到下包括精馏段、催化段和提馏段，所述催化段用于催化甲醛和丙酮反应生成丁酮醇，所述精馏段用于分离提纯源自所述催化段的轻组分以获得未反应丙酮，所述提馏段用于分离提纯源自所述催化段的重组分以获得丁酮醇。
优选地，所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置还包括第1预热器和第2预热器，所述第1预热器的甲醛出口与所述催化反应精馏塔中催化段的上部连通，所述第2预热器的丙酮出口与所述催化反应精馏塔中催化段的下部连通；和/或，
所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置还包括冷凝器，所述冷凝器的蒸汽入口与所述催化反应精馏塔的塔顶蒸汽出口连通，所述冷凝器的冷凝液出口一路与所述催化反应精馏塔的塔顶回流液入口连通，另一路将丙酮外送；和/或，
所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置还包括降膜再沸器和冷却器，源自所述催化反应精馏塔塔釜的丁酮醇一部分经所述降膜再沸器气化之后返回至所述催化反应精馏塔的塔釜，另一部分经所述冷却器冷却之后外送。
与传统的丁酮醇合成工艺相比，本发明具有如下有益效果：
(1)采用催化反应精馏塔代替传统的反应器和分馏塔，将催化反应过程与精馏分离过程耦合，并将催化反应精馏塔从上到下依次设置为精馏段、催化段和提馏段，一方面，由于丁酮醇的不断分离，可促使化学平衡向正方向移动，提高反应收率；另一方面，由于提馏段温度高，能够促使催化段生成的双丙酮醇副产物重新分解成丙酮，降低丙酮损耗；
(2)催化反应精馏塔常压操作即可，催化反应温度高，反应速率快；
(3)丙酮与甲醛的摩尔比小，催化反应精馏塔的处理能力大，加之由于催化反应过程与精馏分离过程的相互耦合，能够充分利用催化反应的反应热，因此后续分离能耗低，简化了工艺流程，降低了生产成本。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的催化反应精馏合成丁酮醇的装置的一种具体结构示意图。
附图标记说明
1-催化反应精馏塔；11-精馏段；12-催化段；13-提馏段；2-第1预热器；3-第2预热器；4-冷凝器；5-降膜再沸器；6-冷却器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的催化反应精馏合成丁酮醇的方法和装置进行说明。
如图1所述，本发明提供的催化反应精馏合成丁酮醇的方法在催化反应精馏合成丁酮醇的装置中进行，所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置包括催化反应精馏塔1，所述催化反应精馏塔1从上到下包括精馏段11、催化段12和提馏段13，甲醛和丙酮在所述催化段12中被催化反应生成丁酮醇，催化反应产物中的轻组分上升至所述精馏段11进行分离提纯以获得未反应丙酮，催化反应产物中的重组分下沉至所述提馏段13进行分离提纯以获得丁酮醇。
所述催化段12应该填充有能够催化甲醛和丙酮反应的催化剂，除此之外还可以填充有填料。其中，所述催化剂优选为负载型无机固体碱和/或强碱性苯乙烯季铵型阴离子交换树脂，最优选为KF/Al2O3固体碱和/或IRA-900阴离子交换树脂。所述填料可以为现有的各种散装填料和/或规整填料。所述散装填料的具体实例包括但不限于：拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金属环矩鞍填料、球形填料等。所述规整填料的具体实例包括但不限于：格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。在本发明中，所述填料优选为规整催化精馏填料，特别优选为KATAPAK和/或MULTIPAK。此时，所述催化剂优选填充在规整催化精馏填料的夹层中。所述催化段12中装填的催化剂和规整催化精馏填料的重量比优选为(1.5～2):1。此外，所述催化段12的理论塔板数优选为4～6。
在本发明中，所述催化段12的反应温度优选为70～100℃，最优选为80～90℃。
在本发明中，丙酮与甲醛的摩尔比优选为(1.5～4):1，更优选为(2～3.5):1，最优选为(2.5～3):1。此外，所述甲醛优选以其水溶液的形式使用，最优选以浓度为35～40wt％的甲醛水溶液的形式使用。
所述精馏段11的理论塔板数只要能够从源自所述催化段12的轻组分中分离提纯出未反应丙酮即可，优选为8～14，最优选为10～12。
所述提馏段13的理论塔板数只要能够从源自所述催化段12的重组分中分离提纯出丁酮醇即可，优选为3～9，最优选为5～7。
所述精馏段11和提馏段13中装填的填料可以相同，也可以不同，并可以各自独立地为现有的各种散装填料和/或规整填料，优选各自独立地为拉西环、鲍尔环、孔板波纹填料和丝网波纹填料中的至少一种，最优选各自独立地选自350Y孔板波纹填料、BX500丝网波纹填料和CY700丝网波纹填料中的至少一种。
所述催化反应精馏塔1优选为常压操作。
根据本发明的一种优选实施方式，所述催化反应精馏合成丁酮醇的方法还包括将从所述精馏段11分离提纯出的未反应丙酮进行冷凝，之后部分返回至所述催化反应精馏塔1的塔顶，这样能够为所述催化反应精馏塔1塔内气液传质传热提供冷量，保证塔顶采出丙酮的纯度。此时，所述催化反应精馏塔1的回流比优选为(0.8～2):1，更优选为(1～1.6):1，最优选为(1.2～1.4):1。术语“回流比”是指回流量与采出量的比值。
根据本发明的一种优选实施方式，所述催化反应精馏合成丁酮醇的方法还包括将从所述提馏段13分离提纯出的部分丁酮醇经气化之后返回至所述催化反应精馏塔1的塔釜，这样能够为所述催化反应精馏塔1的气液传质传热提供热量。
如图1所示，本发明提供的催化反应精馏合成丁酮醇的装置包括催化反应精馏塔1，所述催化反应精馏塔1从上到下包括精馏段11、催化段12和提馏段13，所述催化段12用于催化甲醛和丙酮反应生成丁酮醇，所述精馏段11用于分离提纯源自所述催化段12的轻组分以获得未反应丙酮，所述提馏段13用于分离提纯源自所述催化段12的重组分以获得丁酮醇。其中，所述精馏段11、催化段12和提馏段13的具体设置已经在上文中有所描述，在此不作赘述。
根据本发明的一种优选实施方式，所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置还包括第1预热器2和第2预热器3，所述第1预热器2的甲醛出口与所述催化反应精馏塔1中催化段12的上部连通，所述第2预热器3的丙酮出口与所述催化反应精馏塔1中催化段12的下部连通。此时，甲醛经所述第1预热器2预热之后引入所述催化反应精馏塔1的催化段12，丙酮经所述第2预热器3预热之后引入所述催化反应精馏塔1的催化段12，甲醛和丙酮在催化段12中接触并催化反应生成丁酮醇。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置还包括冷凝器4，所述冷凝器4的蒸汽入口与所述催化反应精馏塔1的塔顶蒸汽出口连通，所述冷凝器4的冷凝液出口一路与所述催化反应精馏塔1的塔顶回流液入口连通，另一路将丙酮外送。其中，所述冷凝器4的冷凝液出口与所述催化反应精馏塔1的塔顶回流液入口连通的目的是为了将部分丙酮返回至所述催化反应精馏塔1，从而为所述催化反应精馏塔1塔内气液传质传热提供冷量，保证塔顶采出丙酮的纯度。
根据本发明的再一种优选实施方式，所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置还包括降膜再沸器5和冷却器6，源自所述催化反应精馏塔1塔釜的丁酮醇一部分经所述降膜再沸器5气化之后返回至所述催化反应精馏塔1的塔釜，另一部分经所述冷却器6冷却之后外送。其中，所述降膜再沸器5所起的作用为使得源自所述催化反应精馏塔1塔釜的物料气化并返回至所述催化反应精馏塔1，从而为其气液传质传热提供热量。
根据本发明的一种最优选实施方式，如图1所示，所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置包括催化反应精馏塔1、第1预热器2、第2预热器3、冷凝器4、降膜再沸器5和冷却器6，所述催化反应精馏塔1从上到下包括精馏段11、催化段12和提馏段13，所述第1预热器2的甲醛出口与所述催化反应精馏塔1中催化段12的上部连通，所述第2预热器3的丙酮出口与所述催化反应精馏塔1中催化段12的下部连通，所述冷凝器4的蒸汽入口与所述催化反应精馏塔1的塔顶蒸汽出口连通，所述冷凝器4的冷凝液出口一路与所述催化反应精馏塔1的塔顶回流液入口连通，另一路将丙酮外送，源自所述催化反应精馏塔1塔釜的丁酮醇一部分经所述降膜再沸器5气化之后返回至所述催化反应精馏塔1的塔釜，另一部分经所述冷却器6冷却之后外送。当将该催化反应精馏合成丁酮醇的装置用于合成丁酮醇时，甲醛A和丙酮B分别经所述第1预热器2和第2预热器3预热之后引入所述催化反应精馏塔1的催化段12进行反应；源自所述催化段12的轻组分经所述精馏段11分离提纯得到未反应丙酮，该未反应丙酮从塔顶引入所述冷凝器4中冷凝，所得冷凝丙酮部分返回所述催化反应精馏塔1，剩余部分(C)外送；而源自所述催化段12的重组分则经所述提馏段13分离提纯得到丁酮醇，该丁酮醇从塔釜引出，一部分经所述降膜再沸器5气化之后返回至所述催化反应精馏塔1塔釜，另一部分经所述冷却器6冷却之后作为产品D外送。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
以下实施例中，所述催化反应精馏合成丁酮醇的方法在图1所示的催化反应精馏合成丁酮醇的装置中进行，该装置包括催化反应精馏塔1、第1预热器2、第2预热器3、冷凝器4、降膜再沸器5和冷却器6，所述催化反应精馏塔1从上到下包括精馏段11、催化段12和提馏段13，所述第1预热器2的甲醛出口与所述催化反应精馏塔1中催化段12的上部连通，所述第2预热器3的丙酮出口与所述催化反应精馏塔1中催化段12的下部连通，所述冷凝器4的蒸汽入口与所述催化反应精馏塔1的塔顶蒸汽出口连通，所述冷凝器4的冷凝液出口一路与所述催化反应精馏塔1的塔顶回流液入口连通，另一路将丙酮外送，源自所述催化反应精馏塔1塔釜的丁酮醇一部分经所述降膜再沸器5气化之后返回至所述催化反应精馏塔1的塔釜，另一部分经所述冷却器6冷却之后外送。
以下实施例中，丁酮醇的含量采用气相色谱内标法测定，其中，色谱柱为DB-23(30.0m×0.25mm×0.25μm)，检测器为FID，载气为氮气，流速为1.0mL/min，进样温度为250℃，进样量为1μL，检测器温度为300℃，内标物为乙酸乙酯。柱温程序：初始温度40℃，维持4min，40℃/min程序升温至90℃；接着10℃/min程序升温至110℃，维持2min；然后20℃/min程序升温至150℃，维持4min；最后40℃/min程序升温至220℃，维持3min，共20min。样品处理：精确称量样品0.6g，加入0.2g内标物。
实施例1
催化反应精馏塔1的直径为300mm，其中，精馏段11装填有BX500丝网波纹填料且装填高度为5000mm，经计算理论塔板数为12；催化段12装填有填充KF/Al2O3固体碱催化剂的MULTIPAK催化精馏规整填料(KF/Al2O3固体碱催化剂与MULTIPAK催化精馏规整填料的重量比为1.7:1)，装填高度为3000mm，经计算理论塔板数为5；提馏段13装填有BX500丝网波纹填料且装填高度为2400mm，经计算理论塔板数为6。甲醛经第1预热器2预热至80℃之后从催化段12的上部进入，流量为100kg/h；丙酮经第2预热器3预热至50℃之后从催化段12的下部进入，丙酮与甲醛的摩尔比为3:1，两者在催化段12接触并经催化剂催化反应生成丁酮醇，催化段12的催化反应温度为80℃。所述催化反应精馏塔1的回流比为1.4:1，塔顶温度为56℃，塔釜温度为158℃。所述催化反应精馏塔1的塔顶馏出物为未反应的丙酮，纯度大于98wt％；塔釜采出丁酮醇产品，丁酮醇含量为90.5wt％，折纯收率为92.6％。
实施例2
催化反应精馏塔1的直径为300mm，其中，精馏段11装填有BX500丝网波纹填料且装填高度为4000mm，经计算理论塔板数为10；催化段12装填有填充KF/Al2O3固体碱催化剂的KATAPAK催化精馏规整填料(KF/Al2O3固体碱催化剂与KATAPAK催化精馏规整填料的重量比为1.6:1)，装填高度为3200mm，经计算理论塔板数为5；提馏段13装填有BX500丝网波纹填料且装填高度为2800mm，经计算理论塔板数为7。甲醛经第1预热器2预热至80℃之后从催化段12的上部进入，流量为100kg/h；丙酮经第2预热器3预热至50℃之后从催化段12的下部进入，丙酮与甲醛的摩尔比为3.5:1，两者在催化段12接触并经催化剂催化反应生成丁酮醇，催化段12的催化反应温度为80℃。所述催化反应精馏塔1的回流比为1.6:1，塔顶温度为56℃，塔釜温度为158℃。所述催化反应精馏塔1的塔顶馏出物为未反应的丙酮，纯度大于98wt％；塔釜采出丁酮醇产品，丁酮醇含量为90.1wt％，折纯收率为92.3％。
实施例3
催化反应精馏塔1的直径为400mm，其中，精馏段11装填有CY700丝网波纹填料且装填高度为5000mm，经计算理论塔板数为12；催化段12装填有填充IRA-900阴离子交换树脂的MULTIPAK催化精馏规整填料(IRA-900阴离子交换树脂与MULTIPAK催化精馏规整填料的重量比为1.7:1)，装填高度为3000mm，经计算理论塔板数为5；提馏段13装填有CY700丝网波纹填料且装填高度为2000mm，经计算理论塔板数为5。甲醛经第1预热器2预热至80℃之后从催化段12的上部进入，流量为120kg/h；丙酮经第2预热器3预热至50℃之后从催化段12的下部进入，丙酮与甲醛的摩尔比为4:1，两者在催化段12接触并经催化剂催化反应生成丁酮醇，催化段12的催化反应温度为90℃。所述催化反应精馏塔1的回流比为1:1，塔顶温度为56℃，塔釜温度为156℃。所述催化反应精馏塔1的塔顶馏出物为未反应的丙酮，纯度大于98wt％；塔釜采出丁酮醇产品，丁酮醇含量为89.5wt％，折纯收率为91.6％。
实施例4
催化反应精馏塔1的直径为300mm，其中，精馏段11装填有350Y孔板波纹填料且装填高度为6000mm，经计算理论塔板数为14；催化段12装填有填充KF/Al2O3固体碱催化剂的MULTIPAK催化精馏规整填料(KF/Al2O3固体碱催化剂与MULTIPAK催化精馏规整填料的重量比为2:1)，装填高度为2500mm，经计算理论塔板数为4；提馏段13装填有350Y孔板波纹填料且装填高度为1500mm，经计算理论塔板数为3。甲醛经第1预热器2预热至80℃之后从催化段12的上部进入，流量为120kg/h；丙酮经第2预热器3预热至50℃之后从催化段12的下部进入，丙酮与甲醛的摩尔比为1.5:1，两者在催化段12接触并经催化剂催化反应生成丁酮醇，催化段12的催化反应温度为100℃。所述催化反应精馏塔1的回流比为0.8:1，塔顶温度为56℃，塔釜温度为154℃。所述催化反应精馏塔1的塔顶馏出物为未反应的丙酮，纯度大于98wt％；塔釜采出丁酮醇产品，丁酮醇含量为86.2wt％，折纯收率为88.3％。
实施例5
催化反应精馏塔1的直径为400mm，其中，精馏段11装填有鲍尔环填料且装填高度为5000mm，经计算理论塔板数为8；催化段12装填有填充IRA-900阴离子交换树脂的KATAPAK催化精馏规整填料(IRA-900阴离子交换树脂与KATAPAK催化精馏规整填料的重量比为1.5:1)，装填高度为3500mm，经计算理论塔板数为6；提馏段13装填有拉西环填料且装填高度为5500mm，经计算理论塔板数为9。甲醛经第1预热器2预热至80℃之后从催化段12的上部进入，流量为120kg/h；丙酮经第2预热器3预热至50℃之后从催化段12的下部进入，丙酮与甲醛的摩尔比为2:1，两者在催化段12接触并经催化剂催化反应生成丁酮醇，催化段12的催化反应温度为70℃。所述催化反应精馏塔1的回流比为2:1，塔顶温度为56℃，塔釜温度为155℃。所述催化反应精馏塔1的塔顶馏出物为未反应的丙酮，纯度大于98wt％；塔釜采出丁酮醇产品，丁酮醇含量为87.6wt％，折纯收率为89.7％。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种催化反应精馏合成丁酮醇的方法，其特征在于，该方法在催化反应精馏合成丁酮醇的装置中进行，所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置包括催化反应精馏塔(1)，所述催化反应精馏塔(1)从上到下包括精馏段(11)、催化段(12)和提馏段(13)，甲醛和丙酮在所述催化段(12)中被催化反应生成丁酮醇，催化反应产物中的轻组分上升至所述精馏段(11)进行分离提纯以获得未反应丙酮，催化反应产物中的重组分下沉至所述提馏段(13)进行分离提纯以获得丁酮醇。
2.根据权利要求1所述的催化反应精馏合成丁酮醇的方法，其特征在于，所述催化段(12)装填有夹层填充催化剂的规整催化精馏填料；
优选地，所述催化剂和规整催化精馏填料的重量比为(1.5～2):1；
优选地，所述催化剂为负载型无机固体碱和/或强碱性苯乙烯季铵型阴离子交换树脂，优选为KF/Al2O3固体碱和/或IRA-900阴离子交换树脂；
优选地，所述规整催化精馏填料为KATAPAK和/或MULTIPAK；
优选地，所述催化段(12)的理论塔板数为4～6。
3.根据权利要求1所述的催化反应精馏合成丁酮醇的方法，其特征在于，所述精馏段(11)的理论塔板数为8～14，优选为10～12；所述提馏段(13)的理论塔板数为3～9，优选为5～7；所述精馏段(11)和提馏段(13)中装填的填料各自独立地为拉西环、鲍尔环、孔板波纹填料和丝网波纹填料中的至少一种，优选各自独立地选自350Y孔板波纹填料、BX500丝网波纹填料和CY700丝网波纹填料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的催化反应精馏合成丁酮醇的方法，其特征在于，该方法还包括将从所述精馏段(11)分离提纯出的未反应丙酮进行冷凝，之后部分返回至所述催化反应精馏塔(1)的塔顶；优选地，所述催化反应精馏塔(1)的回流比为(0.8～2):1，更优选为(1～1.6):1，最优选为(1.2～1.4):1。
5.根据权利要求4所述的催化反应精馏合成丁酮醇的方法，其特征在于，该方法还包括将从所述提馏段(13)分离提纯出的部分丁酮醇经气化之后返回至所述催化反应精馏塔(1)的塔釜。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的催化反应精馏合成丁酮醇的方法，其特征在于，
所述催化段(12)的反应温度为70～100℃，优选为80～90℃；
丙酮与甲醛的摩尔比为(1.5～4):1，优选为(2～3.5):1，更优选为(2.5～3):1。
7.一种催化反应精馏合成丁酮醇的装置，其特征在于，该催化反应精馏合成丁酮醇的装置包括催化反应精馏塔(1)，所述催化反应精馏塔(1)从上到下包括精馏段(11)、催化段(12)和提馏段(13)，所述催化段(12)用于催化甲醛和丙酮反应生成丁酮醇，所述精馏段(11)用于分离提纯源自所述催化段(12)的轻组分以获得未反应丙酮，所述提馏段(13)用于分离提纯源自所述催化段(12)的重组分以获得丁酮醇。
8.根据权利要求7所述的催化反应精馏合成丁酮醇的装置，其特征在于，所述催化段(12)装填有夹层填充催化剂的规整催化精馏填料；
优选地，所述催化剂和规整催化精馏填料的重量比为(1.5～2):1；
优选地，所述催化剂为负载型无机固体碱和/或强碱性苯乙烯季铵型阴离子交换树脂，优选为KF/Al2O3固体碱和/或IRA-900阴离子交换树脂；
优选地，所述规整催化精馏填料为KATAPAK和/或MULTIPAK；
优选地，所述催化段(12)的理论塔板数为4～6。
9.根据权利要求7所述的催化反应精馏合成丁酮醇的装置，其特征在于，所述精馏段(11)的理论塔板数为8～14，优选为10～12；所述提馏段(13)的理论塔板数为3～9，优选为5～7；所述精馏段(11)和提馏段(13)中装填的填料各自独立地为拉西环、鲍尔环、孔板波纹填料和丝网波纹填料中的至少一种，优选各自独立地选自350Y孔板波纹填料、BX500丝网波纹填料和CY700丝网波纹填料中的至少一种。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的催化反应精馏合成丁酮醇的装置，其特征在于，所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置还包括第1预热器(2)和第2预热器(3)，所述第1预热器(2)的甲醛出口与所述催化反应精馏塔(1)中催化段(12)的上部连通，所述第2预热器(3)的丙酮出口与所述催化反应精馏塔(1)中催化段(12)的下部连通；和/或，
所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置还包括冷凝器(4)，所述冷凝器(4)的蒸汽入口与所述催化反应精馏塔(1)的塔顶蒸汽出口连通，所述冷凝器(4)的冷凝液出口一路与所述催化反应精馏塔(1)的塔顶回流液入口连通，另一路将丙酮外送；和/或，
所述催化反应精馏合成丁酮醇的装置还包括降膜再沸器(5)和冷却器(6)，源自所述催化反应精馏塔(1)塔釜的丁酮醇一部分经所述降膜再沸器(5)气化之后返回至所述催化反应精馏塔(1)的塔釜，另一部分经所述冷却器(6)冷却之后外送。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110183417A (zh) * 2019-04-30 2019-08-30 武汉理工大学 一种催化反应精馏连续生产ε-己内酯的方法及装置
CN110559678A (zh) * 2019-10-21 2019-12-13 无锡赫利邦化工科技有限公司 一种聚甲氧基二甲醚合成与分离的精馏塔及其使用方法
CN113277933A (zh) * 2021-06-04 2021-08-20 江苏扬农化工集团有限公司 一种连续催化精馏制备3-羟基丙醛的方法及装置
CN114853588A (zh) * 2022-06-09 2022-08-05 福州大学 一种超临界合成丁酮醇反应液的分离工艺
CN115124412A (zh) * 2022-07-01 2022-09-30 清源创新实验室 一种合成丁酮醇反应液的节能分离工艺
CN116099218A (zh) * 2023-03-07 2023-05-12 北京弗莱明科技有限公司 一种连续式制备α,α'-联氮杂苯的方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB559206A (en) * 1942-06-10 1944-02-09 Henry Dreyfus Condensation of aldehydes with ketones
GB560669A (en) * 1942-08-20 1944-04-14 James Lincoln Improvements in or relating to the production of keto-alcohols
GB783458A (en) * 1954-04-20 1957-09-25 Celanese Corp Aldehyde condensation reactions
CN1297878A (zh) * 2000-11-17 2001-06-06 浙江大学 用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法
CN1297880A (zh) * 2000-11-17 2001-06-06 浙江大学 一种提高丁烯酮合成收率和纯度的工艺方法
CN1772722A (zh) * 2004-11-11 2006-05-17 中国石化上海石油化工股份有限公司 甲基庚烯酮的制备及精制方法
JP2007126446A (ja) * 2005-10-04 2007-05-24 Sumitomo Chemical Co Ltd β−ヒドロキシケトン化合物の製造方法
EP1845076A1 (en) * 2006-04-12 2007-10-17 DSMIP Assets B.V. Process for the preparation of a ketone or an aldehyde using silica as a catalyst
CN101104580A (zh) * 2007-07-17 2008-01-16 福州大学 一步连续合成丁烯酮的生产方法及其设备
CN102633611A (zh) * 2012-03-28 2012-08-15 南开大学 用改性氧化铝催化剂连续制备丁烯酮的方法
CN102766029A (zh) * 2012-07-23 2012-11-07 天津大学 高纯天然苯甲醛的催化反应精馏生产方法及装置
CN103787834A (zh) * 2013-12-02 2014-05-14 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种3-甲基-3-丁烯-1-醇的制备方法
CN104355977A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 南京林业大学 一种覆盆子酮的合成工艺

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB559206A (en) * 1942-06-10 1944-02-09 Henry Dreyfus Condensation of aldehydes with ketones
GB560669A (en) * 1942-08-20 1944-04-14 James Lincoln Improvements in or relating to the production of keto-alcohols
GB783458A (en) * 1954-04-20 1957-09-25 Celanese Corp Aldehyde condensation reactions
CN1297878A (zh) * 2000-11-17 2001-06-06 浙江大学 用碱性阴离子交换树脂催化合成丁酮醇的工艺方法
CN1297880A (zh) * 2000-11-17 2001-06-06 浙江大学 一种提高丁烯酮合成收率和纯度的工艺方法
CN1772722A (zh) * 2004-11-11 2006-05-17 中国石化上海石油化工股份有限公司 甲基庚烯酮的制备及精制方法
JP2007126446A (ja) * 2005-10-04 2007-05-24 Sumitomo Chemical Co Ltd β−ヒドロキシケトン化合物の製造方法
EP1845076A1 (en) * 2006-04-12 2007-10-17 DSMIP Assets B.V. Process for the preparation of a ketone or an aldehyde using silica as a catalyst
CN101104580A (zh) * 2007-07-17 2008-01-16 福州大学 一步连续合成丁烯酮的生产方法及其设备
CN102633611A (zh) * 2012-03-28 2012-08-15 南开大学 用改性氧化铝催化剂连续制备丁烯酮的方法
CN102766029A (zh) * 2012-07-23 2012-11-07 天津大学 高纯天然苯甲醛的催化反应精馏生产方法及装置
CN103787834A (zh) * 2013-12-02 2014-05-14 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种3-甲基-3-丁烯-1-醇的制备方法
CN104355977A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 南京林业大学 一种覆盆子酮的合成工艺

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110183417A (zh) * 2019-04-30 2019-08-30 武汉理工大学 一种催化反应精馏连续生产ε-己内酯的方法及装置
CN110183417B (zh) * 2019-04-30 2022-01-11 武汉理工大学 一种催化反应精馏连续生产ε-己内酯的方法及装置
CN110559678A (zh) * 2019-10-21 2019-12-13 无锡赫利邦化工科技有限公司 一种聚甲氧基二甲醚合成与分离的精馏塔及其使用方法
CN110559678B (zh) * 2019-10-21 2024-02-27 无锡赫利邦化工科技有限公司 一种聚甲氧基二甲醚合成与分离的精馏塔及其使用方法
CN113277933A (zh) * 2021-06-04 2021-08-20 江苏扬农化工集团有限公司 一种连续催化精馏制备3-羟基丙醛的方法及装置
CN113277933B (zh) * 2021-06-04 2022-12-02 江苏扬农化工集团有限公司 一种连续催化精馏制备3-羟基丙醛的方法及装置
CN114853588A (zh) * 2022-06-09 2022-08-05 福州大学 一种超临界合成丁酮醇反应液的分离工艺
CN115124412A (zh) * 2022-07-01 2022-09-30 清源创新实验室 一种合成丁酮醇反应液的节能分离工艺
CN115124412B (zh) * 2022-07-01 2023-11-21 清源创新实验室 一种合成丁酮醇反应液的节能分离工艺
CN116099218A (zh) * 2023-03-07 2023-05-12 北京弗莱明科技有限公司 一种连续式制备α,α'-联氮杂苯的方法

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