CN203256179U - 一种甲基异丁基酮生产工艺设备 - Google Patents

一种甲基异丁基酮生产工艺设备 Download PDF

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向家勇
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Abstract

本实用新型公开了一种甲基异丁基酮生产工艺设备,包括固定床反应器、轻组分塔、丙酮塔、脱水塔、废水塔和产品塔,其中固定床反应器釜底出液口依次与轻组分塔、丙酮塔和脱水塔连接;脱水塔塔顶通过管道与废水塔连接,脱水塔塔底通过管道与产品塔连接;同时所述固定床反应器釜底出液口设有冷凝器和氢气回收支路,该氢气回收支路另一端与固定床反应器投料口连通。本实用新型相对传统一步法,丙酮的平均转化率高,且流程简单、副产物少,最大化的回收利用原料和能耗,从而具有较低的能耗和原料消耗。

Description

一种甲基异丁基酮生产工艺设备
技术领域
本实用新型属于化工生产工艺设备技术领域,主要涉及甲基异丁基酮MIBK的生产工艺设备。
背景技术
甲基异丁基酮(简称MIBK),是一种无色、无毒、化学性能稳定,用途非常广泛的中沸点溶剂,主要用作硝化纤维、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯,环氧树脂、天然及合成橡胶、油漆、涂料和脱油的溶剂、彩色胶卷的呈色剂,也用作青霉素发酵液的萃取剂及一些有机盐的分离剂。同时它也是橡胶防老剂4020及一些有机合成的主要原料。生产MIBK有多种方法,主要是丙酮三步法和丙酮一步法,其中丙酮三步法伸长MIBK的工艺流程为,丙酮和NaOH连续进入反应器,反应完后器产物和磷酸进行老化,并解析丙酮,余下的为含有80%-90%的双丙酮醇混合物,在双丙酮醇液与更多磷酸混合,然后进行精馏,并分离除丙酮和纯度为98%-99%的异丙叉丙酮;将异丙叉丙酮同时进行加氢和精馏,用钯做催化剂、在一定的温度和压力下,得到产品MIBK,其产率达90%。
三步法的缺点是由于各部反应条件不同,所用催化剂也不一样,单程转化率低(一般约15%)因此整个工艺流程太长、产品收率低而且能耗高,设备要求防腐,设备单位体积生产能力低。因此目前已经较少适用丙酮三步法工艺。多数适用的是丙酮一步法。
丙酮一步法在2008年是一种较先进的工艺路线。其主要特点是利用高性能的催化剂一步完成丙酮缩合、脱水和加氢等反应过程,得到目的产物MIBK。其反应式如下:
2CH3COCH3  + H2→CH3CH(CH3)CH2COCH3+H2O
该工艺相比较三步法,具有转化率相对较高,原料消耗及能耗较低等优点,是目前各国竟相发展的工艺。目前一步法已经成为MIBK的主流合成技术。目前MIBK装置的主体工艺都是一步法。
如图1所示,目前一步法MIBK装置,主要原料为丙酮和氢气,采用载Pd催化剂,目标产物为MIBK,副产物为异丙醇、未反应丙酮、2-甲基戊烷、水、二异丁基酮、异亚丙基丙酮、甲基异丁基醇(MIBK的加氢产物)、重组分(3分子以上丙酮聚合产物)等。一步法合成反应使用管式反应器,反应器出口的精馏采用7塔工艺,过程包括丙酮精馏单元、MIBK精制单元、丙酮回收及二异丁基酮纯化3部分,工艺流程如下:反应产物先进入丙酮脱氢塔,轻组分从塔顶排出,主要成分为2-甲基戊烷和丙酮,送入丙酮萃取塔,用水做萃取剂,萃取液去丙酮回收塔回收其中的丙酮。从丙酮脱氢塔塔底排出的物料进入油水分离器。从相分离器中排出的有机相去MIBK脱轻塔,水相去精馏丙酮并回收。MIBK脱轻塔塔底排出的物料去MIBK精馏塔;塔侧线测出MIBK,含量能达到99.5%,水质量分数小于0.1%,可达到优等品标准。
MIBK精馏塔底部排出的二异丁基酮,送至二异丁基酮塔由轻组分分离,塔底中组分可输出作为燃料油使用。一步法MIBK生产存在着转化率较低副产物比较多、反应产品分离较困难、操作复杂、氢气消耗大。
实用新型内容
实用新型目的:针对上述存在的问题和缺陷,本实用新型提供了一种流程简单、转化率高、副产物少、能耗低的甲基异丁基酮的生产工艺设备。
技术方案:为实现上述实用新型目的,本实用新型采用以下技术方案:
本实用新型所述的甲基异丁基酮生产工艺设备,包括固定床反应器、轻组分塔、丙酮塔、脱水塔、废水塔和产品塔,其中固定床反应器釜底出液口依次与轻组分塔、丙酮塔和脱水塔连接;脱水塔塔顶通过管道与废水塔连接,脱水塔塔底通过管道与产品塔连接;同时所述固定床反应器釜底出液口设有冷凝器和氢气回收支路,该氢气回收支路另一端与固定床反应器投料口连通。
作为优选,所述氢气回收支路上设有冷凝器和氢气压缩机。
有益效果:与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:本实用新型相对传统一步法,丙酮的平均转化率高,且流程简单、副产物少,最大化的回收利用原料和能耗,从而具有较低的能耗和原料消耗。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图;
图2为本实用新型所述甲基异丁基酮生产工艺设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本实用新型,应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围,在阅读了本实用新型之后,本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示,一种甲基异丁基酮MIBK的一步法生产工艺,原料丙酮和氢气预热到120℃,进入装有B621催化剂的固定床反应器,控制反应温度120~180℃,反应压力控制5.0~8.0MPa,反应后的溶液进入冷却器冷凝,未冷凝下来的氢气,经过氢气回收支路并由氢气压缩机升压至9.0~10.0MPa后经减压进入固定床反应器循环利用;冷凝下来的液体进入后续分离系统,并进行分离。
冷凝后的反应液进入轻组分塔初步分离出轻组分,塔压控制在0.2~0.3MPa,塔顶轻组分得到反应副产物2-甲基戊烷,塔底釜液进入丙酮塔。丙酮塔塔压控制微负压-5~-30KPa,塔顶轻组分得到99%丙酮,并进入固定床反应器循环利用;塔底重组分进入脱水塔,脱水塔顶部温度52~58℃,塔底温度65~80℃,脱水塔控制常压操作。脱水塔塔顶得到轻组分废水,并送入废水塔进行蒸馏,塔顶温度控制75~90℃,塔底釜液进入产品塔。
产品塔常压操作,塔顶得到99%浓度的甲基异丁基酮,控制塔顶温度110~130℃,塔釜液得到重组分,塔釜液温度为165~200℃,塔釜液可以作为溶剂外卖或送去燃烧
由于本工艺MIBK 采用新型B621催化剂,该催化剂催化选择性高,丙酮的平均转化率为30.86%。MIBK的平均选择性为94.92%。而且该催化剂有良好的耐温性能,温度使用范围宽,可实现装置的长周期运转;采用的新分离工艺流程。反应后的MIBK 仅含有少量的二甲基戊烷、多余未反应的丙酮、少量的有机轻组分和重组分,相比较与原一步法生产工艺MIBK的7塔分离工艺,本工艺仅需要5塔即可得到产品,流程简单,因此分离耗能低,MIBK的原辅料消耗必然降低。而且该装置丙酮循环利用,二甲基戊烷作为副产物外送,分离得到的少量轻组分和中组分或作为副产品外送,或送去锅炉燃烧。作为反应产物之一的氢气,未完全反应的氢气经过氢压机循环使用,氢气的有效利用率高,氢气单耗低。
  三步法 Veba一步法 本实用新型
丙酮(t) 1.42 1.33~1.35 1.318
氢气(Nm3) 674 502~590 447
冷却水(t) 579 100 60
工艺水(t) 0.417 -- --
电耗(Kwh) 309 450~550 340
蒸汽(t) 12.13 2.36~4.9 4.1
表1 原材料和动力消耗对照(以每吨MIBK计)
上表为本工艺经过实际生产试运行的消耗数据与三步法、一步法的对照表1。

Claims (2)

1.一种甲基异丁基酮生产工艺设备,其特征在于:包括固定床反应器、轻组分塔、丙酮塔、脱水塔、废水塔和产品塔,其中固定床反应器釜底出液口依次与轻组分塔、丙酮塔和脱水塔连接;脱水塔塔顶通过管道与废水塔连接,脱水塔塔底通过管道与产品塔连接;同时所述固定床反应器釜底出液口设有冷凝器和氢气回收支路,该氢气回收支路另一端与固定床反应器投料口连通。
2.根据权利要求1所述甲基异丁基酮生产工艺设备,其特征在于:所述氢气回收支路上设有冷凝器和氢气压缩机。
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