CN113024351A - 一种异丙醇的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其过程为：用计量泵将丙酮等预热，同时通入氢气，物料预热后从反应器顶部进入装有催化剂的滴流床反应器，产物冷却后进入加氢高压分离罐进行气液分离，含有未凝组份的氢气在补充新鲜氢气后通过循环氢压缩机返回到反应系统。液相在加氢低压分离罐中减压至低于0.3MPa，部分反应产物冷却后用外循环泵打回反应系统换热，其余部分送至分离工段，依次经过脱轻塔、脱重塔和脱水塔，得到异丙醇产品，纯度≥99.9％。该方法通过气‑液‑固方式反应生产异丙醇，反应前丙酮无需气化，反应温度低，能耗低，产品选择性高。采用普通不锈钢材质的绝热床反应器，比管壳式固定床反应器投资低，经济效益好。

Description

一种异丙醇的生产方法
技术领域
本发明专利涉及化工工艺领域，具体涉为一种异丙醇的生产方法。
背景技术
异丙醇是医药中的高级杀菌消毒剂，和乙醇相比，对皮肤的刺激性更小，在欧美市场广受欢迎。
异丙醇也用于制取丙酮、异丙胺、醋酸异丙酯、异丙膦、百里酚、麝香草酚、异丙醚、异丙醇脂肪酸脂等。同时，异丙醇也是一种重要的有机溶剂，它可以用做涂料、油漆、化妆品的悬浮液或分散液、脱膜剂；塑料和树脂用的加工溶剂；胶片工业中的洗涤剂和干燥剂；印刷油墨、农药等配制液；汽车抛光涂料、塑料彩印油墨的稀释剂；医药中的涂抹剂和杀菌剂；光学仪器的清洗和去脂；天然产物的萃取剂以及作为F113、1,1,1-三氯乙烷等电子工业清洗剂的替代品。目前国内外主要采用丙烯水合法生产异丙醇,此法以丙烯为原料,丙烯经水合生成异丙醇。根据是否生成中间产品,其工艺路线又分为丙烯间接水合法(又称丙烯硫酸水合法)和丙烯直接水合法。无论从投资、环保还是运行成本考虑，丙酮加氢法都更具优势，代表产业发展方向。现有的丙酮加氢制异丙醇技术都是采用等温列管式固定床反应器，采用气-固反应方式，原料丙酮需要先加热气化后在铜或镍催化剂作用下与氢气发生加成反应，反应温度高，能耗高，容易生成甲基异丁基酮等副反产物，异丙醇反应选择性较差。反应器为双相钢材质的管-壳式固定床反应器，投资大。
发明内容
本发明正是针对以上技术问题，提供了一种异丙醇的生产方法。该生产方法可以克服现有工艺能耗大，投资高的缺陷，且生产出的异丙醇产品纯度高。
为了实现以上发明目的，本发明的具体技术方案为：
一种异丙醇的生产方法，该方法以丙酮和氢气为原料，以镍-二氧化硅为催化剂，采用绝热反应器，丙酮无需气化，直接滴流进料，通过气-液-固方式反应生产异丙醇。反应的方程式为：
CH3COCH3+H2→CH3CHOHCH3
本发明的具体生产过程是：
用计量泵将丙酮等打入预热器预热，同时通入氢气，反应物料预热后从反应器顶部进入装有催化剂的滴流床反应器，反应后的产物冷却后进入加氢高压分离罐进行气液分离，含有未凝组份的氢气在补充新鲜氢气后通过循环氢压缩机返回到反应系统。液相在加氢低压分离罐中减压至低于0.3MPa，部分反应液冷却后用泵打回反应系统以移走反应热，其余部分送至分离工段，首先进入脱轻塔，脱除丙酮后的物料由脱轻塔塔底进入脱重塔，在脱重塔中反应生成的重组分在塔底得到分离；塔顶含水的粗异丙醇进入脱水塔进一步提纯，塔底得到异丙醇产品,纯度≥99.9％。
作为本申请中一种较好的实施例方式，所述丙酮液时空速为0.2-2h-1，优选0.5-1h-1。
作为本申请中一种较好的实施例方式，所述丙酮与氢气的摩尔比为1:(1-20)，优选1:(2-10)。
作为本申请中一种较好的实施例方式，所述丙酮和氢气预热的温度为50-90℃，优选60-80℃。
作为本申请中一种较好的实施例方式，滴流床反应器的进口温度为70-130℃,优选80-100℃；滴流床反应器的出口温度为100-160℃，优选110-130℃。
作为本申请中一种较好的实施例方式，所述的反应压力为1-6MPa，优选2-4MPa。
作为本申请中一种较好的实施例方式，滴流床反应器中装填的催化剂为：以镍-钽双金属为活性组分，稀土金属为助剂；所述催化剂载体为二氧化硅和三氧化二铝中的任意一种或两种；所述镍的前驱体选自六水合硝酸镍；所述钽的前驱体选自氟钽酸钾或氟钽酸钠；所述稀土金属为La、Ce、Pr、Dy、Ho、Er、Yb、Sc和Y元素中的任意一种或多种。
作为本申请中一种较好的实施例方式，以质量百分含量计，所述催化剂中，镍为1％-60％、钽为0.5％-20％，稀土金属为0.05％-2％，余量为载体，总质量百分含量之和为100％。
以上所述催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将镍盐、钽盐及稀土金属盐放入去离子水中，加热到50℃-100℃溶解后，制得混合液；
S2、将S1中制得的混合溶液逐渐加入到氧化铝和/或二氧化硅载体中，边搅拌边加入0.5-2mol/L的氢氧化钠溶液,直至pH值为9-11，然后过滤,所得固体于110℃的条件下干燥5h，再至400-600℃的温度下焙烧4h，得催化剂前体；
S3、将S2所得的催化剂前体在400-500℃的温度下下还原2-6h，得镍钽双金属催化剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(一)、丙酮采用滴流式进料，无需气化，反应温度低，工艺能耗低，副反应少，产品异丙醇选择性高，经济效益好。
(二)、采用普通不锈钢材质的绝热床反应器，比管壳式固定床反应器投资低。
(三)、采用反应液外循环带热，换热效果好。
附图说明
图1为本发明所述丙酮加氢生产异丙醇的工艺流程示意图。
具体实施方式
一种异丙醇的生产方法，包括以下步骤：
用计量泵将丙酮等打入预热器进行预热，同时通入氢气，反应物料预热后与氢气一起从反应器顶部进入装有催化剂的滴流床反应器，反应后的产物用换热器冷却后进入气液分离器(气液分离器为2个，一个是加氢高压分离罐，一个是加氢低压分离罐)进行气液分离，含有未凝组份的氢气在补充新鲜氢气后通过循环氢压缩机返回到反应系统(即与丙酮氢气一起再次进入滴流床反应器)；液相在加氢低压分离罐中减压至低于0.3MPa左右，部分反应产物冷却后用外循环泵打回反应系统换热，其余部分送至分离工段，依次经过脱轻塔、脱重塔和脱水塔，从脱水塔的下方得到异丙醇产品，纯度≥99.9％。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加明晰，以下结合附图及实例对本发明进一步详细说明。此处附图及所描述的具体实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中采用的绝热固定床反应器为滴流床反应器，材质为普通不锈钢。滴流床反应器反应中的催化剂均采用以下方法进行制备：
将7.0g六水合硝酸镍、2.0g氟钽酸钠及0.1克硝酸铒放入去离子水中，加热到50℃溶解后，制得混合液；将制得的混合溶液逐渐加入到45.0g二氧化硅载体中，边搅拌边加入2.0mol/L的氢氧化钠溶液,直至pH值为11，然后过滤,所得固体于110℃的条件下干燥5h，再至500℃的温度下锻烧3h，得催化剂前体。所得的催化剂前体在450℃下还原6h，制得镍钽双金属催化剂。
实施例1：
往绝热固定床反应器中装填12mL催化剂通H2置换三次后，用计量泵将液体丙酮打入预热器加热到70℃，然后从反应器顶部滴入反应器，反应在通H2条件下进行，反应压力为1.5MPa，反应器入口温度为100℃，液体空速为1.2h-1，丙酮与氢气的摩尔比为1:10，反应产物经脱轻、脱重和脱水分离得到产品异丙醇，产物异丙醇的纯度为99.93％,丙酮单程转化率98.2％，异丙醇选择性以丙酮计为99.2％。
实施例2：
往绝热固定床反应器中装填12mL催化剂，通H2置换三次后，用计量泵将液体丙酮打入预热器加热到60℃，然后从反应器顶部滴入反应器，反应在通H2条件下进行，反应压力为2.5MPa，反应器入口温度120℃，液体空速为0.8h-1，丙酮-氢气摩尔比为1:5，反应产物经脱轻、脱重和脱水分离得到产品异丙醇，纯度99.92％,丙酮单程转化率98.5％，异丙醇选择性以丙酮计为99.7％。
实施例3：
往绝热固定床反应器中装填12mL催化剂，通H2置换三次后，用计量泵将液体丙酮打入预热器加热到60℃，然后从反应器顶部滴入反应器，反应在通H2条件下进行，反应压力为4MPa，反应器入口温度90℃，液体空速为1.5h-1，丙酮-氢气摩尔比为1:8，反应产物经脱轻、脱重和脱水分离得到产品异丙醇，纯度99.90％,丙酮单程转化率98.8％，异丙醇选择性以丙酮计为99.4％。
实施例4
本实施例为对比实施例。
往绝热固定床反应器中装填12mL催化剂，通H2置换三次后，用计量泵将液体丙酮打入预热器加热到150℃汽化，然后从反应器顶部气相进入反应器，反应在通H2条件下进行，反应压力为4MPa，反应器入口温度150℃，液体空速为1.5h-1，丙酮-氢气摩尔比为1:8，反应产物经脱轻、脱重和脱水分离得到产品异丙醇，纯度99.9％,丙酮单程转化率98.8％，异丙醇选择性以丙酮计为98.7％。
由此看出，汽化后进料不仅能耗高，而且高温下丙酮容易发生甲基异丁基酮等副反应，导致选择性降低。
以上所述实例仅是本专利的优选实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，根据本专利的技术方案及其专利构思，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于：以丙酮和氢气为原料，以镍-氧化铝为催化剂，采用绝热固定床反应器，丙酮无需气化，直接滴流进料，通过气-液-固方式反应生产异丙醇，部分反应产物冷却后用外循环泵打回反应系统换热以控制反应器出口温度。
2.根据权利要求1所述的一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于包括以下具体步骤：用计量泵将丙酮等打入预热器进行预热，同时通入氢气，反应物料预热后与氢气一起从反应器顶部进入装有催化剂的滴流床反应器，反应后的产物冷却后进入加氢高压分离罐进行气液分离，含有未凝组份的氢气在补充新鲜氢气后通过循环氢压缩机返回到反应系统；液相在加氢低压分离罐中减压至低于0.3MPa，部分反应产物冷却后用外循环泵打回反应系统换热，其余部分送至分离工段，依次经过脱轻塔、脱重塔和脱水塔，得到异丙醇产品，纯度≥99.9％。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于：所述丙酮液空速为0.2-2h-1，优选0.5-1h-1。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于：所述丙酮与氢气的摩尔比为1:(1-20)，优选1:(2-10)。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于：所述丙酮和氢气预热的温度为50-90℃，优选60-80℃。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于：滴流床反应器的进口温度为70-130℃,优选80-100℃。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于：滴流床反应器的出口温度为100-160℃，优选110-130℃。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于：所述反应压力为1-6Mpa，优选2-4Mpa。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于：所述催化剂以镍-钽双金属为活性组分，稀土金属为助剂；所述催化剂载体为二氧化硅和三氧化二铝中的任意一种或两种；所述镍的前驱体选自六水合硝酸镍；所述钽的前驱体选自氟钽酸钾或氟钽酸钠；所述稀土金属为La、Ce、Pr、Dy、Ho、Er、Yb、Sc和Y元素中的任意一种或多种。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的一种丙酮加氢生产异丙醇的方法，其特征在于：以质量百分含量计，所述催化剂中，镍为1％-60％、钽为0.5％-20％，稀土金属为0.05％-2％，余量为载体，总质量百分含量之和为100％。
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