CN1394840A - 丁烯醛生产工艺改进 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及丁烯醛生产工艺的改进，乙醛在42－49℃，0.05Mpa于缩合塔生成的2－羟基丁醛，直接送至脱水塔，于139－141℃，0.25Mpa脱水生成丁烯醛，塔顶蒸出物冷却后部分回流，其余同未冷凝的气相物进入蒸馏塔，并于137～140℃，0.25Mpa浓缩，塔顶气相冷却后部分回流，其余纯度为99％的乙醛返至缩合塔再用，该塔中部采出物经分层后，上层丁烯醛进一步精制可得到99％的丁烯醛。具有过程短、节能，乙醛转化率65％等优点。
Description
本发明涉及一种丁烯醛生产工艺的改进。
丁烯醛(β-甲基丙烯醛)，其商品名称为巴豆醛，有反式和顺式两种异构，其中主要为反式结构，在工业上主要用于合成丁醛、丁醇、2-乙基己醇、山梨酸等化工产品。在我国食品领域中，山梨酸防腐剂的用量日趋增加，作为山梨酸原料的丁烯醛及其生产工艺也越加引起人们的关注。
丁烯醛主要是乙醛在碱存在下缩合生成2-羟基丁醛(丁醇醛)，而2-羟基丁醛在脱水剂作用下生成丁烯醛，其主要化学反应式如下： 《化工生产流程图解》(第三版，下册，“乙醛缩合法制正丁醇”，第340页，1997年，化学工业出版社)公布了丁烯醛作为乙醛缩合制正丁醇中间产品的工艺：“丁烯醛的生产工艺及其应用”(陈宁德，《广西化工》第26卷第2期，第6～11页，1997年2月，《广西化工》编辑部)披露了丁烯醛生产工艺，如：“羟基丁醛的低温间歇生产法”、“羟基丁醛的高温连续生产法”、“羟基丁醛的高温加压连续生产工艺流程图”等。这些方法中，有的缩合反应器(塔)为内冷三段管式结构，结构复杂，易结垢等，乙醛转化率较低。而其缩合反应后，又单独分设了蒸馏、脱水设备，使其工艺过程变长，加压至98.06Kpa后操作比较难控制，且对设备要求也比较高，能耗较高。
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，而提供一种缩合塔结构简单，过程比较短，能量利用合理，节约能源，操作平稳容易控制，乙醛转化率有所提高的工艺。一种丁烯醛生产工艺的改进，主要将乙醛、液碱、醋酸加入缩合塔(1)内，缩合反应后，塔顶蒸出物经冷却全回流，其特征在于：
a.缩合反应是在42-49℃、0.05Mpa下，在泡罩式缩合塔(1)中进行，生成2-羟基丁醛；
b.上述2-羟基丁醛用泵(5)直接送入脱水塔(2)内，并于106～141℃、0.25Mpa脱水生成丁烯醛，其塔顶蒸出物经分凝器冷凝后，部分液体回流，其余部分同未冷凝气相物进入精馏塔(3)；
c.丁烯醛于上述精馏塔(3)内，在137～140℃、0.25Mpa下浓缩，塔顶蒸出的气体乙醛经冷凝器冷凝，部分液体乙醛回流，其余直接返至缩合塔(1)循环利用，从该塔中部采出的丁烯醛和水混合物，经分层器(4)分层，其下层水经换热去该塔下部进一部回收丁烯醛，其上层纯度为89％的丁烯醛经进一步精制可生产出纯度99％的丁烯醛。
上述的工艺改进，其特征在于2-羟基丁醛脱水塔(2)塔釜可用饱和蒸汽直接加热。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1).乙醛缩合塔为泡罩式结构，比内冷三段管式结构简单，造价较低，缩合反应在45±3℃、0.05Mpa下进行，操作平稳容易控制，乙醛转化率可提高5％。
(2).缩合物2-羟基丁醛脱水反应和未反应的乙醛初次蒸出，可同时在脱水塔内进行，克服了现有技术中单独分别设置乙醛蒸发、2-羟基丁醛脱水设备，简化操作步骤，缩短了操作过程。
(3).脱水塔顶部蒸出物经分凝器冷凝的液相物料，除回流外，其余同未冷凝的气相物一起进入精馏塔，能量利用合理，可降低能耗。
(4).脱水塔塔釜改用饱和蒸汽直接加热，从而除掉原来用列管式再沸器间接加热造成管壁结垢，提高了传热效果，该塔运行周期提高近三倍。
(5).未反应的乙醛先后经脱水塔、精馏塔浓缩，其纯度达99％，可由精馏塔顶部蒸出，经冷却后直接返至缩合塔循环利用，而不必单设乙醛蒸馏塔进行浓缩提纯。
图1为丁烯醛生产工艺流程示意图。其中：
1-缩合塔， 2-脱水塔，
3-精馏塔， 4-分层器，
5-泵，
现结合附图和实施例对本发明进一步说明如下：
实施例1：
见附图，流量为1000L/h的蒸汽冷凝水，由催化剂稀碱(NaOH)加入口(第10块塔板)加入泡罩式缩合塔1中，当该塔塔釜有液面时，用泵5将蒸汽冷凝水加入脱水塔2(第40块塔板)中，当脱水塔2塔釜有液面时，用5.5Kg/cm2饱和蒸汽直接对塔釜加热。塔顶蒸汽经冷凝部分回流后，其余进入精馏塔3。当该塔釜有液面时，对塔釜用蛇管加热器进行加热。如此使上述三个塔处于蒸汽冷凝水连动状态，同时后面二塔均处于水蒸馏操作，且该二塔塔顶和塔釜温度均为140℃，压力控制在0.25Mpa。继续将流量为1000L/h蒸汽冷凝水加入前述的缩合塔1中，同时将浓度为400g/L、流量为40L/h稀醋酸，连续加入缩合塔内(第6块塔板)，将纯度不低于99％的流量为4000L/h的乙醛，连续加入缩合塔1(第11块塔板)中。将浓度为50g/L、流量为40～45L/h的氢氧化钠，也连续加入乙醛缩合塔1(第10块塔板)中，在5～10分钟内，将缩合塔1的压力调整到0.05Mpa，同时调整氢氧化钠加入量，将缩合反应维持在48±1℃。通过调节控制加热蒸汽流量用蛇管加热器对该塔釜进行间接加热，使塔釜温度维持在78℃。塔顶蒸出物经冷凝后全部回流。如此，乙醛缩合生成2-羟基丁醛，其转化率为65％。
将上述的2-羟基丁醛通过泵5送入脱水塔2(第40块塔板)内，随着加料量增加，用5.5Kg/cm2饱和蒸汽直接对该塔釜进行加热，使脱水塔2顶部温度控制在118℃，分凝器气相出料温度为108℃，塔顶蒸出物经冷凝后，部分液相物以800L/h流量回流塔内，其余同未冷凝的气相物分别进入精馏塔3(第10块塔板)内。当精馏塔3操作稳定时，塔釜温度达到140℃，塔顶温度达到59℃，丁烯醛出料温度达到120℃时，丁烯醛和水混合物经分层器4分层后，水相返回塔内，上层丁烯醛采出量约2000L/h，其纯度为89％，收率达97％。精馏塔3塔顶蒸出物经冷却后，纯度为99％的部分液体乙醛返回塔内，其余部分返至缩合塔1循环利用。
由精馏塔3中部(第1块塔板))采出89％丁烯醛进一步精制可生产出纯度为99％以上的丁烯醛纯品，以满足用户的需求，特别是山梨酸厂家的需求。
当脱水塔2塔釜液面达80％时，塔底温度为141℃，精馏塔3塔釜液面达40％时，塔底温度为140℃时，分别从所述二塔塔底将废水排放至污水处理池中。
实施例2：
见附图，流量为500L/h的蒸汽冷凝水，由催化剂稀碱(NaOH)加入口(第10块塔板)加入泡罩式缩合塔1中，当该塔塔釜有液面时，用泵5将蒸汽冷凝水加入脱水塔2(第40块塔板)中，当脱水塔2塔釜有液面时，用5.5Kg/cm2饱和蒸汽直接对塔釜加热。塔顶蒸汽经冷凝部分回流后，其余进入精馏塔3。当该塔釜有液面时，对塔釜用蛇管加热器进行加热。如此使上述三个塔处于蒸汽冷凝水连动状态，同时后面二塔均处于水蒸馏操作，且该二塔塔顶和塔釜温度均为140℃，压力控制在0.25Mpa。
继续将流量为500L/h蒸汽冷凝水加入前述的缩合塔1中，同时将浓度为300g/L、流量为20L/h稀醋酸，连续加入缩合塔内(第6块塔板)，将纯度不低于99％的流量为700L/h的乙醛，连续加入缩合塔1(第11块塔板)中。将浓度为20g/L、流量为20～25L/h的氢氧化钠，也连续加入乙醛缩合塔1(第10块塔板)中，在5～10分钟内，将缩合塔1的压力调整到0.05Mpa，同时调整氢氧化钠加入量，将缩合反应维持在43±1℃。通过调节控制加热蒸汽流量用蛇管加热器对该塔釜进行间接加热，使塔釜温度维持在76℃。塔顶蒸出物经冷凝后全部回流。如此，乙醛缩合生成2-羟基丁醛，其转化率为50％。
将上述的2-羟基丁醛通过泵5送入脱水塔2(第40块塔板)内，随着加料量增加，用5.5Kg/cm2饱和蒸汽直接对该塔釜进行加热，使脱水塔2顶部温度控制在116℃，分凝器气相出料温度为106℃，塔顶蒸出物经冷却后，部分液相物料以700L/h流量回流塔内，其余同未冷凝的气相物分别进入精馏塔3(第10块塔板)内。当精馏塔3操作稳定时，塔釜温度达到137℃，塔顶温度达到56℃，丁烯醛出料温度达到120℃时，丁烯醛和水混合物经分层器4分层后，水相返回塔内，上层丁烯醛采出量约270L/h，其纯度为89％，收率达95％。精馏塔3塔顶蒸出物经冷却后，纯度为99％的部分液体乙醛返回塔内，其余部分返至缩合塔1循环利用。
由精馏塔3中部(第1块塔板))采出89％丁烯醛进一步精制可生产出纯度为99％以上的丁烯醛纯品，以满足用户的需求，特别是山梨酸厂家的需求。
当脱水塔2塔釜液面达80％时，塔底温度为139℃，精馏塔3塔釜液面达40％时，塔底温度为137℃时，分别从所述二塔塔底将废水排放至污水处理池中。
实施例3：
见附图，流量为800L/h的蒸汽冷凝水，由催化剂稀碱(NaOH)加入口(第10块塔板)加入泡罩式缩合塔1中，当该塔塔釜有液面时，用泵5将蒸汽冷凝水加入脱水塔2(第40块塔板)中，当脱水塔2塔釜有液面时，用5.5Kg/cm2饱和蒸汽直接对塔釜加热。塔顶蒸汽经冷凝部分回流后，其余进入精馏塔3。当该塔釜有液面时，对塔釜用蛇管加热器进行加热。如此使上述三个塔处于蒸汽冷凝水连动状态，同时后面二塔均处于水蒸馏操作，且该二塔塔顶和塔釜温度均为140℃，压力控制在0.25Mpa。
继续将流量为800L/h蒸汽冷凝水加入前述的缩合塔1中，同时将浓度为350g/L、流量为30L/h稀醋酸，连续加入缩合塔内(第6块塔板)，将纯度不低于99％的流量为2000L/h的乙醛，连续加入缩合塔1(第11块塔板)中。将浓度为35g/L、流量为30-35L/h的氢氧化钠，也连续加入乙醛缩合塔1(第10块塔板)中，在5～10分钟内，将缩合塔1的压力调整到0.05Mpa，同时调整氢氧化钠加入量，将缩合反应维持在45-46℃。通过调节控制加热蒸汽流量用蛇管加热器对该塔釜进行间接加热，使塔釜温度维持在77℃。塔顶蒸出物经冷凝后全部回流。如此，乙醛缩合生成2-羟基丁醛，其转化率为61％。
将上述的2-羟基丁醛通过泵5送入脱水塔2(第40块塔板)内，随着加料量增加，用5.5Kg/cm2饱和蒸汽直接对该塔釜进行加热，使脱水塔2顶部温度控制在117℃，分凝器气相出料温度为107℃，塔顶蒸出物经冷却后，部分液相物料以800L/h流量回流塔内，其余同未冷凝的气相物分别进入精馏塔3(第10块塔板)内。当精馏塔3操作稳定时，塔釜温度达到139℃，塔顶温度达到58℃，丁烯醛出料温度达到120℃时，丁烯醛和水混合物经分层器4分层后，水相返回塔内，上层丁烯醛采出量约960L/h，其纯度为89％，收率达97％。精馏塔3塔顶蒸出物经冷却后纯度为99％以上，部分液体乙醛返回塔内，其余部分返至缩合塔1循环利用。
由精馏塔3中部(第1块塔板)采出89％丁烯醛进一步精制可生产出纯度为99％以上的丁烯醛纯品，以满足用户的需求，特别是山梨酸厂家的需求。
当脱水塔2塔釜液面达80％时，塔底温度为140℃，精馏塔3塔釜液面达40％时，塔底温度为138℃时，分别从所述二塔塔底将废水排放至污水处理池中。
上述实施例所提及的脱水塔2和精馏塔3也可为泡罩塔，这种结构是化工技术人员所熟知的。
Claims (2)
1.一种丁烯醛生产工艺的改进，主要将乙醛、液碱、醋酸加入缩合塔(1)内，缩合反应后，塔顶蒸出物经冷却全回流，其特征在于：
a.缩合反应是在42-49℃、0.05Mpa下，在泡罩式缩合塔(1)中进行，生成2-羟基丁醛，
b.上述2-羟基丁醛用泵(5)直接送入脱水塔(2)内，并于106～141℃、0.25Mpa脱水生成丁烯醛，其塔顶蒸出物经分凝器冷凝后，部分液体回流，其余部分同未冷凝气相物进入精馏塔(3)，
c.丁烯醛于上述精馏塔(3)内，在137～140℃、0.25Mpa下浓缩，塔顶蒸出的气体乙醛经冷凝器冷凝，部分液体乙醛回流，其余直接返至缩合塔(1)循环利用，从该塔中部采出的丁烯醛和水混合物，经分层器(4)分层，其下层水经换热去该塔下部进一部回收丁烯醛，其上层纯度为89％的丁烯醛经进一步精制可生产出纯度99％的丁烯醛。
2.根据权利要求1所述的工艺改进，其特征在于2-羟基丁醛脱水塔(2)塔釜可用饱和蒸汽直接加热。
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