CN113230986B - 一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置及方法 - Google Patents

一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113230986B
CN113230986B CN202110632347.8A CN202110632347A CN113230986B CN 113230986 B CN113230986 B CN 113230986B CN 202110632347 A CN202110632347 A CN 202110632347A CN 113230986 B CN113230986 B CN 113230986B
Authority
CN
China
Prior art keywords
butanone
tail gas
reaction kettle
ammonia
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110632347.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113230986A (zh
Inventor
于亚军
陈林兵
陈文�
余保银
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Chenghua Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Chenghua Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Chenghua Technology Co ltd filed Critical Beijing Chenghua Technology Co ltd
Priority to CN202110632347.8A priority Critical patent/CN113230986B/zh
Publication of CN113230986A publication Critical patent/CN113230986A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113230986B publication Critical patent/CN113230986B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0488—Flow sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D36/00—Filter circuits or combinations of filters with other separating devices
    • B01D36/04—Combinations of filters with settling tanks
    • B01D36/045—Combination of filters with centrifugal separation devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1431—Pretreatment by other processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/082—Controlling processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/085—Feeding reactive fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C249/00—Preparation of compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton
    • C07C249/04—Preparation of compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton of oximes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/10—Inorganic absorbents
    • B01D2252/103—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/406—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种工业制备丁酮肟的装置，以及采用该装置制备丁酮肟的方法，所述装置包括丁酮氨肟化反应釜、进料系统、产物分离系统和尾气吸收系统，所述进料系统用于将包括双氧水、丁酮、气氨和催化剂的反应物输入丁酮氨肟化反应釜内；所述产物分离系统用于将丁酮氨肟化反应釜输出的混合浆液进行分离；所述尾气吸收系统用于吸收和分离从所述丁酮氨肟化反应釜内输出的气相产物。本发明采用非均相丁酮氨肟化反应，取消了现有工艺反应体系中溶剂叔丁醇的加入，不需要现有工艺的叔丁醇回收工序，缩短了丁酮肟生产的工艺流程，降低了装置水电汽等公用工程的单耗，降低了装置的固定投资和运行成本。

Description

一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置及方法
技术领域
本发明涉及丁酮肟工业生产技术领域，具体涉及一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置，以及使用该装置制备丁酮肟的方法。
背景技术
丁酮肟是一种可广泛应用于锅炉除氧剂和钝化剂的精细化工产品，也是染料加工、农药生产和聚氨酯合成等化工行业的原材料。
传统工艺采用羟胺法制备丁酮肟，但羟胺法工艺流程长，操作难度大。目前普遍采用的工艺为均相丁酮氨肟化法制备丁酮肟，图1为现有均相反应体系工业制备丁酮肟的流程图。此种丁酮氨肟化法采用均相反应体系，并以叔丁醇作为溶剂，生产过程包括以下5个步骤：
1)丁酮、双氧水、气氨、叔丁醇和催化剂的混合物在反应釜内发生丁酮氨肟化反应，得到含有丁酮肟、水、叔丁醇和催化剂的混合浆液，在混合浆液中丁酮肟溶解在叔丁醇中；2)通过膜系统分离混合浆液中的催化剂，得到含有丁酮肟、水和叔丁醇的清液；3)通过叔丁醇蒸发塔加热脱除清液中的氨和叔丁醇，得到含有丁酮肟和水的混合液；4)通过异辛醇萃取混合液中的丁酮肟，得到含有丁酮肟的异辛醇溶液，简称异辛醇/丁酮肟溶液。萃取分离罐中的水相再经异辛醇二次萃取回收微量的丁酮肟后，剩余的水相进行汽提回收异辛醇，然后送污水处理；5)通过精馏塔精馏，实现异辛醇和丁酮肟的分离，得到最终的目标产品丁酮肟，异辛醇返回高效混合器实现循环利用。
上述现有技术存在的缺点包括：1)蒸汽消耗大：现有丁酮氨肟化反应为均相反应体系，由于叔丁醇的加入，后工序需回收叔丁醇进行循环使用，而回收叔丁醇需要大量的低压蒸汽、循环水、冷冻水，导致运行成本的增加；2)装置固定投资大；3)生产流程过长，叔丁醇回收工序设备多，操作难度大；4)装置HSE风险相对较大：反应体系中的溶剂叔丁醇为危险化学品，易燃易爆，且对人体呼吸道有刺激作用，长期接触易引发职业病。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种工业制备丁酮肟的装置，该装置能够实现非均相丁酮氨肟化反应，取消了现有工艺反应体系中叔丁醇溶剂的加入，不需要现有工艺的叔丁醇回收工序，缩短了丁酮肟生产的工艺流程。
本发明的第二目的是提供使用该装置的制备丁酮肟的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明涉及一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置，所述装置包括丁酮氨肟化反应釜、进料系统、产物分离系统和尾气吸收系统，其中，
所述进料系统与所述丁酮氨肟化反应釜的进料口连接，用于将反应物输入丁酮氨肟化反应釜内，所述反应物包括双氧水、丁酮、气氨和催化剂；
所述丁酮氨肟化反应釜用于使反应物发生氨肟化反应，得到含有丁酮肟、水、氨和催化剂的混合浆液；
所述产物分离系统与所述丁酮氨肟化反应釜的液相出料口连接，用于将所述混合浆液中的丁酮肟、水、氨和催化剂进行分离；
所述尾气吸收系统与所述丁酮肟氨化反应釜的气相出料口连接，用于吸收和分离从所述丁酮氨肟化反应釜内输出的气相产物。
优选地，所述进料系统包括气氨溶解器、预反应器、前置换热器、后置换热器和循环泵，其中，
所述气氨溶解器的出料口通过管路与所述预反应器的进料口连接，所述预反应器的出料口通过管路与所述丁酮氨肟化反应釜的进料口连接，所述丁酮氨肟化反应釜的液相出料口与所述气氨溶解器的进料口连接，形成闭环回路，
所述气氨溶解器与所述预反应器的连接管路上设有前置换热器，所述预反应器与所述丁酮氨肟化反应釜进料口的连接管路上设有后置换热器，
在所述丁酮氨肟化反应釜的液相出料口与所述气氨溶解器的进料口的连接管路上设有循环泵。
优选地，所述产物分离系统包括高效混合器、萃取分离罐和旋液分离器，其中，
所述高效混合器的进料口通过管路与所述丁酮氨肟化反应釜的液相出料口连接，所述高效混合器的出料口通过管路与所述萃取分离罐的进料口连接，所述萃取分离罐的出料口通过管路与所述旋液分离器的进料口连接。
优选地，所述萃取分离罐内设有隔板，所述隔板将所述萃取分离罐内空间分为两个腔室，分别为油水分离室和有机相室，所述油水分离室和有机相室的下部隔离且上部连通，所述油水分离室位于靠近所述萃取分离罐进料口的一侧，在所述油水分离室底部设有第一出料口，所述有机相室底部设有第二出料口，
所述旋液分离器包括第一旋液分离器和第二旋液分离器，所述第一旋液分离器的进料口通过管路与所述第一出料口连接，
所述第二旋液分离器的进料口通过管路与所述第二出料口连接，所述第一旋液分离器和所述第二旋液分离器的底部液相出料口通过管路与所述循环泵进料口连接。
优选地，所述隔板为与萃取分离罐相同半径的大割圆，割圆的优弧侧垂直对称封焊安装在萃取分离罐下侧，割圆顶部的弦与萃取分离罐顶部留有一定空间，形成溢流口。
优选地，所述尾气吸收系统包括尾气冷却器、吸收液罐和尾气吸收塔，其中，
所述尾气冷却器的进料口通过管路与所述丁酮氨肟化反应釜的气相出料口连接，所述尾气冷却器的液相出料口通过管路与所述吸收液罐的进料口连接，所述尾气冷却器的气相出料口通过管路与所述尾气吸收塔的气相进料口连接，所述尾气吸收塔的液相出料口与所述吸收液罐的进料口连接，所述尾气吸收塔的气相出料口与去尾气处理装置连接，所述吸收液罐的液相出料口与所述丁酮氨肟化反应釜的液相进料口连接。
本发明还涉及使用上述装置的制备丁酮肟的方法，包括以下步骤：
(1)反应前准备：提前在丁酮氨肟化反应釜内配置催化剂和水的混合液，然后开启循环泵，使催化剂随着水在所述进料系统的闭环回路中循环；
(2)非均相丁酮氨肟化反应：向所述气氨溶解器内加入气氨，待反应釜循环液中的氨浓度达到指标要求后，向预反应器内加入丁酮和双氧水溶液，在催化剂作用下，氨、丁酮和双氧水在预反应器内发生非均相丁酮氨肟化反应，未参与反应的丁酮从预反应器输出进入丁酮氨肟化反应釜，进一步发生非均相丁酮氨肟化反应；
优选地，所述丁酮氨肟化反应的时间为1-3小时，反应温度为55-95℃，反应压力≤0.5Mpa.G。
所述气氨、双氧水与丁酮的进料摩尔比为0.9～3.5：1.0～1.5：1。所述催化剂为钛硅分子筛，其在整个进料系统的液相反应体系中的质量百分含量为1-10％。
所述进料系统的液相反应体系中的氨浓度为2.0-3.5wt％，双氧水浓度为20-65wt％，转化率达99.5％以上，选择性达99.5％以上。
(3)萃取与催化剂分离：将含有催化剂、丁酮肟和氨水的固液混合物从丁酮氨肟化反应釜的液相出料口输出，所述固液混合物进入高效混合器，同时向所述高效混合器内注入异辛醇，使丁酮肟溶解于异辛醇中形成异辛醇/丁酮肟溶液，经冷却进入萃取分离罐；
萃取分离罐内设有隔板，所述隔板将萃取分离罐内部分隔为油水分离室和有机相室，所述油水分离室和有机相室的下部隔离且上部连通。所述异辛醇/丁酮肟溶液首先进入萃取分离罐的油水分离室内，在油水分离室内有机相与水相发生上下分层；
在萃取分离罐内分离的水相经机泵提压进入第一旋液分离器，在第一旋液分离器底部的液相出料中主要含有催化剂和少量的氨水，这部分液相出料经循环泵进入丁酮氨肟化反应釜内循环利用；第一旋液分离器顶部的液相出料主要为含氨废水，这部分液相出料进入废水汽提塔，通过汽提进行氨回收。
经机泵提压，有机相室内的有机相进入第二旋液分离器。第二旋液分离器底部的液相出料中主要含有少量催化剂和少量的氨水，这部分液相出料同样经循环泵进入丁酮氨肟化反应釜内；第二旋液分离器顶部的液相出料主要为异辛醇/丁酮肟溶液，这部分液相出料进入后续工序进行精制分离。
(4)醇肟分离：将第二旋液分离器顶部的液相出料，即异辛醇/丁酮肟溶液送入精馏塔，作为轻组分的丁酮肟从塔顶采出，得到目标产物；作为重组分的异辛醇从塔底采出，输送至高效混合器进行循环使用；
(5)尾气处理：将从丁酮氨肟化反应釜气相出料口输出的尾气输入尾气冷却器，使其中的有机物冷却后转化为液相，并由吸收液罐进行收集。冷却后的尾气进入尾气吸收塔，向所述尾气吸收塔内加入去离子水，使尾气中的氨溶于水得到氨水，得到的氨水同样进入吸收液罐中，经泵提压后加入丁酮氨肟化反应釜。
优选地，所述尾气冷却器的循环水温度为12-35℃。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种工业制备丁酮肟的装置，以及采用该装置制备丁酮肟的方法，与现有技术相比存在以下区别：
1、反应体系的改变：本发明采用非均相丁酮氨肟化反应制取丁酮肟，与目前使用叔丁醇等作为溶剂的均相丁酮氨肟化法存在较大区别。本发明因采用非均相反应，反应体系未加入溶剂，故后工序无需进行溶剂的蒸发分离，大大降低了装置的能耗。
2、循环进料方式的改变：目前的进料方式为丁酮、双氧水、气氨、叔丁醇4股进料共同加至循环混合器中，然后进入反应釜。在本发明中，气氨预先从溶解器加入，而双氧水和丁酮从预反应器处加入。这种进料方式可提高反应的稳定性，降低反应原料中双氧水和丁酮的单耗，提升丁酮的转化率。
3、催化剂分离方式的改变：目前催化剂分离普遍采用外置陶瓷膜或内置金属膜集中过滤分离，本发明采用带滤芯的旋液分离器进行分离，可大大延长膜管清洗周期。
4、催化剂分离与萃取顺序的改变：目前的工艺一般先对催化剂分离再进行萃取。本发明先进行萃取油水分离，再进行催化剂/水分离。由于催化剂的密度远远大于异辛醇/丁酮肟溶液的密度，通过先旋流再过滤的方式减轻了滤芯与膜管的负荷，延长了膜管的使用周期，也减少了因清洗膜管造成的二次污染。
附图说明
图1为现有均相反应体系工业制备丁酮肟的流程示意图。
图2为本发明非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置的结构示意图。
图3为本发明非均相反应体系工业制备丁酮肟的流程简图。
其中，
1-丁酮氨肟化反应釜；
2-进料系统；
21-气氨溶解器；22-预反应器；23-前置换热器；
24-后置换热器；25-循环泵；
3-产物分离系统；
31-高效混合器；
32-萃取分离罐；
321-隔板；322-油水分离室；323-有机相室；
33-第一旋液分离器；34-第二旋液分离器；35-出料冷却器；
4-尾气吸收系统；
41-尾气冷却器；42-吸收液罐；43-尾气吸收塔；44-循环冷却器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例涉及一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置。如图2所示，该装置包括丁酮氨肟化反应釜1、进料系统2、产物分离系统3和尾气吸收系统4。其中，进料系统2与丁酮氨肟化反应釜1的进料口连接，用于将包括双氧水、丁酮、气氨和催化剂的反应物输入丁酮氨肟化反应釜1内；丁酮氨肟化反应釜1用于使反应物发生氨肟化反应，得到含有丁酮肟、水、氨和催化剂的混合浆液；产物分离系统3与丁酮氨肟化反应釜1的液相出料口连接，用于将混合浆液中的丁酮肟、水、氨和催化剂进行分离；尾气吸收系统4与丁酮肟氨化反应釜1的气相出料口连接，用于吸收和分离从丁酮氨肟化反应釜1内输出的气相产物。
本发明采用非均相丁酮氨肟化反应，取消了现有工艺反应体系中溶剂叔丁醇的加入，不需要现有工艺的叔丁醇回收工序，缩短了丁酮肟生产的工艺流程，降低了装置水电汽等公用工程的单耗，降低了装置的固定投资和运行成本。
在本发明的一个实施例中，进料系统2包括气氨溶解器21、预反应器22、前置换热器23、后置换热器24和循环泵25。其中，气氨溶解器21的出料口通过管路与预反应器22的进料口连接，预反应器22的出料口通过管路与丁酮氨肟化反应釜1的进料口连接，丁酮氨肟化反应釜1的液相出料口与气氨溶解器21的进料口连接，形成闭环回路。由于气氨溶于水会大量放热，因此在气氨溶解器21与预反应器22的连接管路上设有前置换热器23。由于丁酮肟反应也会大量放热，在预反应器22与丁酮氨肟化反应釜1进料口的连接管路上设有后置换热器24。在丁酮氨肟化反应釜1底部的液相出料口与气氨溶解器21的进料口的连接管路上设有循环泵25，为物料循环提供动力。
在本发明的一个实施例中，产物分离系统3包括高效混合器31、萃取分离罐32和旋液分离器。其中，高效混合器31的进料口通过管路与丁酮氨肟化反应釜1的液相出料口连接，高效混合器31的出料口通过管路与萃取分离罐32的进料口连接，萃取分离罐32的出料口通过管路与旋液分离器的进料口连接。图2中的产物分离系统3还包括出料冷却器35，其位于高效混合器31与萃取分离罐32的连接管路上，用于对高效混合器31的输出物流进行冷却。本发明采用旋液分离器将催化剂、含氨废水以及反应得到的异辛醇/丁酮肟溶液进行分离，取代传统的过滤分离方式，可大大延长膜管清洗周期。
在本发明的一个实施例中，萃取分离罐32内设有隔板321。优选隔板321为与萃取分离罐32相同半径的大割圆，割圆的优弧侧垂直对称封焊安装在萃取分离罐下侧，割圆顶部的弦与萃取分离罐32顶部留有一定空间，形成溢流口。如图1所示，隔板321将萃取分离罐32内空间分为两个腔室，分别为油水分离室322和有机相室323，油水分离室322和有机相室323的下部隔离且上部连通。油水分离室322位于靠近萃取分离罐32进料口的一侧，在油水分离室322底部设有第一出料口，有机相室323底部设有第二出料口。从高效混合器31输入的液相产物在萃取分离罐32内实现有机相和水相的分离，并将分离的有机相和水相转入旋液分离器中，进行下一步分离。
旋液分离器包括第一旋液分离器33和第二旋液分离器34，第一旋液分离器33的进料口通过管路与油水分离室322底部的第一出料口连接。在第一旋液分离器33内实现催化剂和含氨废水的分离。
第二旋液分离器34的进料口通过管路与有机相室323底部的第二出料口连接，在第二旋液分离器34内实现催化剂和异辛醇/丁酮肟溶液的分离。第一旋液分离器33和第二旋液分离器34的底部液相出料口通过管路与循环泵25进料口连接，将分离出的催化剂输入丁酮氨肟化反应釜1内。在萃取分离罐32与第一旋液分离器33的连接管路，以及萃取分离罐32与第二旋液分离器34的连接管路上分别设有循环泵(与进料系统2中的循环泵25不同)，以实现萃取分离罐32输出物流的泵送。
在本发明的一个实施例中，尾气吸收系统4包括尾气冷却器41、吸收液罐42和尾气吸收塔43，用于回收尾气中的有机物和氨。其中，尾气冷却器41的进料口通过管路与丁酮氨肟化反应釜1的气相出料口连接，尾气冷却器41的液相出料口通过管路与吸收液罐42的进料口连接，尾气冷却器41的气相出料口通过管路与尾气吸收塔43的气相进料口连接，尾气吸收塔43的液相出料口与吸收液罐42的进料口连接，尾气吸收塔43的气相出料口与去尾气处理装置连接。位于吸收液罐42底部的液相出料口分别与丁酮氨肟化反应釜1的液相进料口，以及尾气吸收塔43的进料口连接。图2中的尾气吸收系统4还包括循环冷却器44，其位于吸收液罐42与尾气吸收塔43的连接管路上，用于对吸收液罐42输出的水相物流冷却，并将其送入尾气吸收塔43。这里返回尾气吸收塔43的作用是通过循环冷却器44移走反应热(或称为吸收热)，降低尾气吸收塔43的温度，提高吸收效率。这样可以用更少的水吸收丁酮氨肟化反应釜1输出尾气中的氨。
本发明实施例还涉及使用上述装置的制备丁酮肟的方法，反应流程图如图2所示，包括以下步骤：
(1)反应前准备：提前在丁酮氨肟化反应釜1内配置含有催化剂和水的混合液，然后开启循环泵25，使催化剂随着水在进料系统2的闭环回路中循环。在循环泵25的动力作用下，物料在进料系统2内的循环流程为：丁酮氨肟化反应釜1→循环泵25→气氨溶解器21→前置换热器23→预反应器22→后置换热器24→丁酮氨肟化反应釜1。
(2)非均相丁酮氨肟化反应：向气氨溶解器21内加入气氨，待反应釜循环液中的氨浓度达到指标要求，即氨的质量百分含量为2-6％后，向预反应器22内加入丁酮和双氧水溶液，在催化剂作用下，氨、丁酮和双氧水在预反应器22内发生非均相丁酮氨肟化反应，丁酮的转化率约70％-95％，未参与反应的丁酮从预反应器22输出进入丁酮氨肟化反应釜1，进一步发生非均相丁酮氨肟化反应；与传统反应体系相比，这一过程无需加入叔丁醇作为溶剂，也无需在分离过程中采用膜过滤组件。
在本发明的一个实施例中，丁酮氨肟化反应的时间为1-3小时，反应温度为55-95℃，反应压力≤0.5Mpa.G。
气氨、双氧水与丁酮的进料摩尔比为0.9～3.5：1.0～1.5：1。催化剂为钛硅分子筛，其在整个进料系统2的液相反应体系中的质量百分含量为1-10％。
进料系统2的液相反应体系中的氨浓度为2.0-3.5wt％，双氧水浓度为20-65wt％，转化率达99.5％以上，选择性达99.5％以上。
(3)萃取与催化剂分离：将含有催化剂、丁酮肟和氨水的固液混合物从丁酮氨肟化反应釜1的液相出料口输出，上述固液混合物进入高效混合器31，同时向高效混合器31内注入异辛醇，使丁酮肟溶解于异辛醇中形成异辛醇/丁酮肟溶液，经出料冷却器35冷却后进入萃取分离罐32。也可以采用其它惰性有机溶剂代替异辛醇，如环己烷、氯仿、苯等。
萃取分离罐32内设有隔板321，如前所述，隔板321将萃取分离罐32内部分隔为油水分离室322和有机相室323，油水分离室322和有机相室323的下部隔离且上部连通。从高效混合器31输出的异辛醇/丁酮肟溶液首先进入萃取分离罐32的油水分离室321内，在油水分离室321内有机相(主要含有异辛醇和丁酮肟)与水相(主要含有催化剂和水)发生上下分层，有机相溢流进入有机相室323。在萃取分离罐32内分离的水相经机泵提压进入第一旋液分离器33，在第一旋液分离器33底部的液相出料中主要含有催化剂和少量的氨水，这部分液相出料经循环泵25进入丁酮氨肟化反应釜1内循环利用；第一旋液分离器33顶部的液相出料主要为含氨废水，这部分液相出料进入废水汽提塔(图中未示出)，通过汽提进行氨回收。
经机泵提压，有机相室323内的有机相进入第二旋液分离器34。第二旋液分离器34底部的液相出料中主要含有催化剂和少量的氨水，这部分液相出料同样经循环泵25进入丁酮氨肟化反应釜1内；第二旋液分离器34顶部的液相出料主要为异辛醇/丁酮肟溶液，这部分液相出料进入后续工序进行精制分离。
另外，在丁酮氨肟化反应釜1下方，即循环泵25与气氨溶解器21之间的管线上设有浊液采出管线。采出液中含固体催化剂、丁酮肟、氨水及少量反应杂质。采出液在循环泵25的推力作用下进入下游萃取分离工序。
从第一旋液分离器33和第二旋液分离器34底部分离采出的催化剂和氨水，再次回到反应釜循环泵25进口循环利用时，会夹带小量异辛醇进入反应系统。但这部分异辛醇的量很少，在物料中的含量为ppm级，不会在进料系统2中富集。并且异辛醇为惰性溶剂，因此不会参与丁酮氨肟化反应。
(4)醇肟分离：将第二旋液分离器34顶部的液相出料，即异辛醇/丁酮肟溶液送入精馏塔(图中未示出)，作为轻组分的丁酮肟从塔顶采出，得到目标产物；作为重组分的异辛醇从塔底采出，输送至高效混合器31进行循环使用。
(5)尾气处理：将从丁酮氨肟化反应釜1气相出料口输出的尾气(大部分为气氨和氮气，少量为笑气和有机气体)输入尾气冷却器41，使其中的有机物(主要为丁酮)冷却后转化为液相，并由吸收液罐42进行收集。冷却后的尾气进入尾气吸收塔43，向尾气吸收塔43内加入去离子水，使尾气中的氨溶于水得到氨水，得到的氨水同样进入吸收液罐42中，经泵提压后加入丁酮氨肟化反应釜1。吸收液罐42底部输出的水相物流经过循环冷却器44冷却后，分别进入尾气吸收塔43和丁酮氨肟化反应釜1。吸收液经冷却后返回尾气吸收塔43的目的是通过循环冷却器44移走吸收热(氨溶解到水中生成氨水是放热反应)，提高氨吸收效率。返回丁酮氨肟化反应釜1的作用是回收氨，使其继续参与反应，减少氨的消耗。
在本发明的一个实施例中，尾气冷却器41的循环水温度为12-35℃。由于丁酮的沸点较低，尾气冷却器41无需过低的冷却温度即可实现丁酮的相变。
实施例1
采用本发明提供的非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置生产丁酮肟，产能为5万吨/年。丁酮氨肟化反应釜内的反应温度为75℃，反应压力0.28Mpa.G，反应液位控制在85％。
气氨、与丁酮的进料摩尔比为1.05：1，双氧水与丁酮的进料摩尔比为1.15:1。进料系统的液相反应体系中的氨浓度为3.5wt％，双氧水浓度为27.5wt％。催化剂为钛硅分子筛，其在整个进料系统的液相反应体系中的质量百分含量为3.5wt％。
该装置的丁酮转化率达99.5％以上，选择性达99.5％以上，丁酮单耗为0.83t/t，双氧水消耗为1.533t/t，氨耗为0.215t/t，异辛醇单耗为0.00034t/t，蒸汽单耗为1.181t/t。
实施例2
采用本发明提供的非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置生产丁酮肟，产能为5万吨/年。丁酮氨肟化反应釜内的反应温度为75℃，反应压力0.28Mpa.G，反应液位控制在85％。
气氨、与丁酮的进料摩尔比为1.05：1，双氧水与丁酮的进料摩尔比为1.15:1。进料系统的液相反应体系中的氨浓度为3.5wt％，双氧水浓度为35wt％。催化剂为钛硅分子筛，其在整个进料系统的液相反应体系中的质量百分含量为3.5wt％。
丁酮转化率达99.5％以上，选择性达99.5％以上，丁酮单耗为0.83t/t，双氧水消耗为1.205t/t，氨耗为0.215t/t，异辛醇单耗为0.00034t/t，蒸汽单耗为1.115t/t。
实施例3
采用本发明提供的非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置生产丁酮肟，产能为5万吨/年。丁酮氨肟化反应釜内的反应温度为75℃，反应压力0.28Mpa.G，反应液位控制在85％。
气氨、与丁酮的进料摩尔比为1.05：1，双氧水与丁酮的进料摩尔比为1.15:1。进料系统的液相反应体系中的氨浓度为3.5wt％，双氧水浓度为60wt％。催化剂为钛硅分子筛，其在整个进料系统的液相反应体系中的质量百分含量为3.5wt％。
丁酮转化率达99.5％以上，选择性达99.5％以上，丁酮单耗为0.83t/t，双氧水消耗为0.703t/t，氨耗为0.215t/t，异辛醇单耗为0.00034t/t，蒸汽单耗为1.015t/t。
对比例1
采用如图1所示，现有技术的均相反应体系生产丁酮肟，产能为5万吨/年。丁酮氨肟化反应釜内的反应温度为75℃，反应压力0.28Mpa.G，反应液位控制在85％。
气氨、与丁酮的进料摩尔比为1.05：1，双氧水与丁酮的进料摩尔比为1.15:1，溶剂叔丁醇与丁酮的进料质量比为2.8:1。进料系统的液相反应体系中的氨浓度为3.5wt％，双氧水浓度为27.5wt％。催化剂为钛硅分子筛，其在整个进料系统的液相反应体系中的质量百分含量为3.5wt％。
丁酮转化率达99.5％以上，选择性达99.5％以上，丁酮单耗为0.83t/t，双氧水消耗为1.533t/t，氨耗为0.215t/t，异辛醇单耗为0.00034t/t，溶剂叔丁醇单耗为0.00035t/t，蒸汽单耗为2.836t/t。
仅以实施例1与对比例1比较，用本发明的非均相丁酮氨肟化反应工艺代替现有的叔丁醇均相丁酮氨肟化反应工艺，每年可节约蒸汽82750t，创效约1500万元(节约循环水、冷冻水、电的创效未计)。并且实施例1～3与对比例1在工艺上的最大的差别，在于本发明丁酮氨肟化反应过程中未使用溶剂叔丁醇，而对比例1中存在溶剂叔丁醇消耗。
从实施例1～3可以看出，使用不同浓度的双氧水，丁酮转化率和选择性几乎不受影响，使用的双氧水浓度越高，带入系统的水越少，装置能耗也越低。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)反应前准备：提前在丁酮氨肟化反应釜内配置催化剂和水的混合液，然后开启循环泵，使催化剂随着水在进料系统的闭环回路中循环；
(2)非均相丁酮氨肟化反应：向气氨溶解器内加入气氨，待反应釜循环液中的氨浓度达到指标要求后，向预反应器内加入丁酮和双氧水溶液，在催化剂作用下，氨、丁酮和双氧水在预反应器内发生非均相丁酮氨肟化反应，未参与反应的丁酮从预反应器输出进入丁酮氨肟化反应釜，进一步发生非均相丁酮氨肟化反应；
(3)萃取与催化剂分离：将含有催化剂、丁酮肟和氨水的固液混合物从丁酮氨肟化反应釜的液相出料口输出，所述固液混合物进入高效混合器，同时向所述高效混合器内注入异辛醇，使丁酮肟溶解于异辛醇中形成异辛醇/丁酮肟溶液，经冷却进入萃取分离罐，所述异辛醇/丁酮肟溶液在油水分离室内有机相与水相发生上下分层；
在萃取分离罐内分离的水相进入第一旋液分离器，第一旋液分离器底部的液相出料经循环泵进入丁酮氨肟化反应釜内循环利用；第一旋液分离器顶部的液相出料进入废水汽提塔进行氨回收；
有机相室内的有机相进入第二旋液分离器，第二旋液分离器底部的液相出料经循环泵进入丁酮氨肟化反应釜内；第二旋液分离器顶部的液相出料在后续工序进行精制分离；
(4)醇肟分离：将第二旋液分离器顶部的液相出料送入精馏塔，作为轻组分的丁酮肟从塔顶采出，得到目标产物；作为重组分的异辛醇从塔底采出，输送至高效混合器进行循环使用；
(5)尾气处理：将从丁酮氨肟化反应釜气相出料口输出的尾气输入尾气冷却器，使其中的有机物冷却后转化为液相，并由吸收液罐进行收集，冷却后的尾气进入尾气吸收塔，向所述尾气吸收塔内加入去离子水，使尾气中的氨溶于水得到氨水，得到的氨水同样进入吸收液罐中，经泵提压后加入丁酮氨肟化反应釜；
所述非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置包括丁酮氨肟化反应釜、进料系统、产物分离系统和尾气吸收系统，其中，
所述进料系统与所述丁酮氨肟化反应釜的进料口连接，用于将反应物输入丁酮氨肟化反应釜内，所述反应物包括双氧水、丁酮、气氨和催化剂；
所述丁酮氨肟化反应釜用于使反应物发生氨肟化反应，得到含有丁酮肟、水、氨和催化剂的混合浆液；
所述产物分离系统与所述丁酮氨肟化反应釜的液相出料口连接，用于将所述混合浆液中的丁酮肟、水、氨和催化剂进行分离；
所述尾气吸收系统与所述丁酮肟氨化反应釜的气相出料口连接，用于吸收和分离从所述丁酮氨肟化反应釜内输出的气相产物；
所述进料系统包括气氨溶解器、预反应器、前置换热器、后置换热器和循环泵，其中，
所述气氨溶解器的出料口通过管路与所述预反应器的进料口连接，所述预反应器的出料口通过管路与所述丁酮氨肟化反应釜的进料口连接，所述丁酮氨肟化反应釜的液相出料口与所述气氨溶解器的进料口连接，形成闭环回路，
所述气氨溶解器与所述预反应器的连接管路上设有前置换热器，所述预反应器与所述丁酮氨肟化反应釜进料口的连接管路上设有后置换热器，
在所述丁酮氨肟化反应釜的液相出料口与所述气氨溶解器的进料口的连接管路上设有循环泵；
所述产物分离系统包括高效混合器、萃取分离罐和旋液分离器，其中，
所述高效混合器的进料口通过管路与所述丁酮氨肟化反应釜的液相出料口连接，所述高效混合器的出料口通过管路与所述萃取分离罐的进料口连接，所述萃取分离罐的出料口通过管路与所述旋液分离器的进料口连接，
所述萃取分离罐内设有隔板，所述隔板为与萃取分离罐相同半径的大割圆，割圆的优弧侧垂直对称封焊安装在萃取分离罐下侧，割圆顶部的弦与萃取分离罐顶部留有一定空间，形成溢流口；所述隔板将所述萃取分离罐内空间分为两个腔室，分别为油水分离室和有机相室，所述油水分离室和有机相室的下部隔离且上部连通，所述油水分离室位于靠近所述萃取分离罐进料口的一侧，在所述油水分离室底部设有第一出料口，所述有机相室底部设有第二出料口，
所述旋液分离器包括第一旋液分离器和第二旋液分离器，所述第一旋液分离器的进料口通过管路与所述第一出料口连接，
所述第二旋液分离器的进料口通过管路与所述第二出料口连接，所述第一旋液分离器和所述第二旋液分离器的底部液相出料口通过管路与所述循环泵进料口连接；
所述尾气吸收系统包括尾气冷却器、吸收液罐和尾气吸收塔，其中，
所述尾气冷却器的进料口通过管路与所述丁酮氨肟化反应釜的气相出料口连接，所述尾气冷却器的液相出料口通过管路与所述吸收液罐的进料口连接，所述尾气冷却器的气相出料口通过管路与所述尾气吸收塔的气相进料口连接，所述尾气吸收塔的液相出料口与所述吸收液罐的进料口连接，所述尾气吸收塔的气相出料口与去尾气处理装置连接，所述吸收液罐的液相出料口与所述丁酮氨肟化反应釜的液相进料口连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述丁酮氨肟化反应温度为55-95℃，反应压力≤0.5Mpa.G。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述气氨、双氧水与丁酮的进料摩尔比为0.9～3.5：1.0～1.5：1；所述催化剂为钛硅分子筛，其在整个进料系统的液相反应体系中的质量百分含量为1-10％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述进料系统的液相反应体系中的氨浓度为2.0-3.5wt％，双氧水浓度为20-65wt％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述尾气冷却器的循环水温度为12-35℃。
CN202110632347.8A 2021-06-07 2021-06-07 一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置及方法 Active CN113230986B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110632347.8A CN113230986B (zh) 2021-06-07 2021-06-07 一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110632347.8A CN113230986B (zh) 2021-06-07 2021-06-07 一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113230986A CN113230986A (zh) 2021-08-10
CN113230986B true CN113230986B (zh) 2022-05-10

Family

ID=77137030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110632347.8A Active CN113230986B (zh) 2021-06-07 2021-06-07 一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113230986B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0301486A2 (en) * 1987-07-29 1989-02-01 ENICHEM S.p.A. Process for producing cyclohexanone oxime
EP1433777A2 (de) * 2002-12-23 2004-06-30 Degussa AG Verfahren zur Herstellung von Oximen
CN101891605A (zh) * 2010-07-20 2010-11-24 张立省 羰基合成乙酸酐工艺中去除丙酮的方法
CN101955445A (zh) * 2010-09-03 2011-01-26 河北美邦工程科技有限公司 一种环己酮肟萃取水洗工艺
CN105837467A (zh) * 2015-01-15 2016-08-10 湖北金湘宁化工科技有限公司 一种酮肟和/或醛肟的制备方法
CN210736621U (zh) * 2019-04-22 2020-06-12 河北美邦工程科技股份有限公司 一种非均相环己酮肟制备装置
CN112759530A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 河北美邦工程科技股份有限公司 一种大型环己酮肟生产装置及方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0301486A2 (en) * 1987-07-29 1989-02-01 ENICHEM S.p.A. Process for producing cyclohexanone oxime
EP1433777A2 (de) * 2002-12-23 2004-06-30 Degussa AG Verfahren zur Herstellung von Oximen
CN101891605A (zh) * 2010-07-20 2010-11-24 张立省 羰基合成乙酸酐工艺中去除丙酮的方法
CN101955445A (zh) * 2010-09-03 2011-01-26 河北美邦工程科技有限公司 一种环己酮肟萃取水洗工艺
CN105837467A (zh) * 2015-01-15 2016-08-10 湖北金湘宁化工科技有限公司 一种酮肟和/或醛肟的制备方法
CN210736621U (zh) * 2019-04-22 2020-06-12 河北美邦工程科技股份有限公司 一种非均相环己酮肟制备装置
CN112759530A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 河北美邦工程科技股份有限公司 一种大型环己酮肟生产装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113230986A (zh) 2021-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102256939B (zh) 多级枯烯氧化
CN104130215B (zh) 双氧水直接氧化丙烯连续生产环氧丙烷的方法
CN107879998B (zh) 一种分段式环氧丙烷制备方法
CN107987036B (zh) 一种环氧丙烷制备方法
CN110078683B (zh) 一种环氧氯丙烷的连续化合成工艺
CN110817900B (zh) 一种含二氧化碳和有机物的氨气的分离装置和方法
CN100486953C (zh) 一种从环己烷氧化液中回收有机酸、酯的方法
CN114852960B (zh) 一种硫碘循环制氢中两相分离浓缩纯化的方法与装置
CN110803999A (zh) 一种提高环己酮肟质量和收率的生产工艺及设备系统
CN113230986B (zh) 一种非均相反应体系工业制备丁酮肟的装置及方法
CN111056903B (zh) 一种苯部分加氢催化剂的回收工艺及装置
CN107556213B (zh) 一种环己酮氨肟化的工艺以及制造己内酰胺的工艺
CN102161008B (zh) 一种苯部分加氢制备环己烯的催化剂回收方法
CN103342681B (zh) 一种提高甲硝唑生产原料环氧乙烷利用率的工艺及设备
CN103987683B (zh) 包含环己醇和环己酮的混合物的制备方法
CN211497430U (zh) 一种提高环己酮肟质量和收率的设备系统
CN109438167B (zh) 一种环己烯节能生产系统以及生产方法
CN111252746A (zh) 一种连续化的叠氮化钠水相安全生产装置及工艺
CN110818565A (zh) 一种酯交换法制备碳酸二甲酯的装置和工艺
CN219518808U (zh) 一种发泡剂生产中氯氢绿色内耗吸收系统
CN109503336B (zh) 一种处理不合格物料DMMn物料的设备及方法
CN211733856U (zh) 一种蒽醌法制备过氧化氢的氧化塔
CN218025891U (zh) 一种以1,4-丁二醇为原料生产nmp的系统
CN113788768B (zh) 一种氨肟化法制备环己酮肟的精制系统
CN116161623B (zh) 一种热化学硫碘循环制氢HIx相纯化浓缩的方法与装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant