CN211522067U - 一种连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，包括共沸反应精馏塔和沉降槽，共沸反应精馏塔的塔顶设有共沸气相出口，共沸反应精馏塔连通用于轻、重相沉降分离的沉降槽，且在共沸气相出口与沉降槽之间设有冷凝器；沉降槽包括位于上方的轻相分离液出口和位于下方的重相分离液出口，轻相分离液出口通过回流泵与共沸反应精馏塔的进料口连接；在共沸气相出口与冷凝器之间连接耦合换热器，且耦合换热器连接在回流泵与共沸反应精馏塔的进料口之间，同时用于共沸气相的冷却以及对回流泵输出回流液的升温；本实用新型可以同时用于共沸气相的冷却以及对回流泵输出回流液的升温，最大程度地降低了叔丁醇钾的生产能耗，显著降低了生产成本。

Description

一种连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置

技术领域

本实用新型属于叔丁醇钾的制备装置，具体涉及一种连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置。

背景技术

叔丁醇钾是一种重要的有机碱，碱性远大于氢氧化钠和氢氧化钾。由于 (CH₃)₃CO-三个甲基的诱导效应,使它比其他醇钾具有更强的碱性和活性，因此是一种很好的催化剂，被广泛地应用于化工、医药、农药等各种有机合成领域中，例如酯交换、缩合、重排、聚合、开环和重金属原酸酯的制备等。具体来说，叔丁醇钾可用于催化Michael加成反应、Pinacol重排反应和 Ramberg-Backlund重排反应，用于制备叔丁醇钠和叔丁醇钾的缩合剂，用于催化Darzens缩合反应、Stobbe缩合反应，叔丁醇钾还是传统的生成二卤代卡宾的醇盐-卤仿反应的最有效的碱。

目前国内厂家生产叔丁醇钾的主流方法是利用叔丁醇与金属钾反应，要使用大量的活泼金属钾，安全性差，存在爆炸风险，并且不易运输和储存。同时，金属钾价格昂贵，使得生产成本较高。

也有采用氢氧化钾水溶液与叔丁醇作为反应原料来制备叔丁醇钾，然而由于叔丁醇-氢氧化钾-水体系存在溶解电离平衡，是一个强可逆的反应体系，无法自发的从氢氧化钾转化为叔丁醇钾，反之叔丁醇钾遇水会立刻反应生成氢氧化钾，必须迅速将水从体系中移出。为了解决该技术问题，已有采用共沸反应精馏制取叔丁醇钾的技术路线，该技术路线被收录在《石油化工》1997 年第26卷第761-762页，具体提出了采用在界面上将反应和共沸精馏结合为一体的工艺和具有大比表面积的填料塔来作为实现制备叔丁醇钾的工艺路线，然而由于该路线会面临叔丁醇、水以及共沸剂的在线回收的技术难题，因此导致了该技术路线未能得到广泛应用。而为了解决采用共沸反应精馏制取叔丁醇钾技术路线存在在线回收的技术难题，通常需要进入第三组分实现反应体系内水的回收、回收能耗高的问题，公告号为CN206033617U的实用新型专利提出了及一种叔丁醇钾的生产装置，包括有：反应釜，反应釜依次通过输送泵、加热器与渗透汽化膜分离机组相连接；渗透汽化膜分离机组的截留侧的出口与反应釜相连接；渗透汽化膜分离机组的渗透侧设置有真空泵和渗透液冷凝器，渗透液冷凝器的出口处还连接有渗透液罐和渗透液泵；该工艺对于渗透汽化膜的要求高，需要面临频繁更换维护的问题，导致了生产效率低下进而导致生产成本进一步增加。

为此，基于本申请实用新型人的专注研究经验和所拥有的理论知识水平，决定寻求新的技术方案来解决现有技术中存在的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，可以同时用于共沸气相的冷却以及对回流泵输出回流液的升温，最大程度地降低了叔丁醇钾的生产能耗，显著降低了生产成本。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种叔丁醇钾的连续生产工艺，所述连续生产工艺包括如下操作工序：

S100)、在共沸反应精馏塔的加热作用下，将叔丁醇和环己烷在共沸反应精馏塔与沉降槽之间形成回流平衡状态；

S200)、氢氧化钾水溶液与上述操作工序S100)得到的回流液通过进料混合器混合得到混合原料，向所述共沸反应精馏塔内进行混合原料进料，作为反应副产物的水和叔丁醇、环己烷产生三元共沸效应形成三元共沸气相排出共沸反应精馏塔，同时在共沸反应精馏塔内反应得到叔丁醇钾溶液并连续采出；

S300)、排出共沸反应精馏塔的三元共沸气相经过冷却进入沉降槽，将沉降槽的轻相分离液回流至共沸反应精馏塔，实现叔丁醇和环己烷的回收进料。

优选地，所述操作工序S100)的操作步骤包括：

S101)、向共沸反应精馏塔内进行叔丁醇和环己烷进料；

S102)、在共沸反应精馏塔的加热作用下，叔丁醇和环己烷发生共沸效应形成气相，所述叔丁醇和环己烷的二元共沸气相经冷却后进入预先注入有叔丁醇和环己烷的沉降槽；

S103)、通过沉降槽的轻相和重相的沉降分离作用，由叔丁醇和环己烷组成的轻相分离液被回流至共沸反应精馏塔；

S104)、所述轻相分离液循环执行上述步骤S102)和步骤S103)，在共沸反应精馏塔与沉降槽之间达到稳定回流平衡状态。

优选地，所述操作工序S200)的操作步骤包括：

S201)、将氢氧化钾水溶液与上述操作工序S100)得到的回流液通过进料混合器混合得到混合原料，向所述共沸反应精馏塔内进行混合原料进料，其中，进料速度逐渐增大直至达到预设进料速度；

S202)、在所述共沸反应精馏塔的加热作用下，氢氧化钾与位于共沸反应精馏塔内稳定回流的叔丁醇发生反应，作为反应副产物的水和叔丁醇、环己烷产生三元共沸效应形成三元共沸气相排出共沸反应精馏塔，同时在共沸反应精馏塔的塔釜内得到作为反应产物的叔丁醇钾溶液并连续采出。

优选地，所述操作工序S300)的操作步骤包括：

S301)、通过上述工序S200)排出共沸反应精馏塔的三元共沸气相经冷却后进入沉降槽；

S302)、通过沉降槽的轻、重相的沉降分离作用，叔丁醇和环己烷的混合液形成沉降槽的轻相分离液，叔丁醇和水的混合液形成沉降槽的重相分离液；

S303)、将上述步骤S302)得到的轻相分离液回流至共沸反应精馏塔。

优选地，在所述操作工序S200)还包括：对从所述共沸反应精馏塔内采出的叔丁醇钾溶液在氮气保护环境下进行脱溶干燥，得到纯度不低于95％的高纯叔丁醇钾。

优选地，在所述操作步骤S101)中，叔丁醇和环己烷的质量比范围为 3:1-5:1，在所述步骤S102)中，所述沉降槽内预先注入有叔丁醇和环己烷的质量比范围为1:5-1:3；在所述步骤S104)中的循环时间范围为4-7小时，确保在共沸反应精馏塔与沉降槽之间达到稳定回流平衡状态。

优选地，所述共沸反应精馏塔的进料口位于上方，其出料口位于下方，所述三元共沸气相通过所述共沸反应精馏塔的塔顶排出；在所述操作工序 S100)和所述操作工序S200)中，所述共沸反应精馏塔的塔釜温度范围为 80-95℃，所述塔顶温度小于所述塔釜温度。

优选地，所述共沸反应精馏塔包括常压反应条件和加压反应条件；所述共沸反应精馏塔选择性在常压反应条件和加压反应条件下进行反应；所述叔丁醇钾溶液中的叔丁醇钾浓度不超过15％。

优选地，在所述操作工序S200)中，所述氢氧化钾水溶液中的氢氧化钾浓度范围为46-50％，且所述氢氧化钾水溶液与所述叔丁醇的进料质量比为 1:20-1:5；所述叔丁醇的预设进料速度范围为1400-1600Kg/小时。

优选地，所述沉降槽的工作温度范围在20-40℃，更优选地，所述沉降槽的工作温度在30℃；且在所述操作工序S300)中，还包括对沉降槽的重相分离液转移至叔丁醇精馏塔内进行精馏，分别得到纯度不低于80％的高纯叔丁醇和纯度不低于99％的纯净水，将所述纯度不低于80％的高纯叔丁醇回流至所述沉降槽内。

本实用新型还通过提出优选的高纯叔丁醇在线回收工艺对沉降槽的重相分离液进行高纯叔丁醇在线回收，所述高纯叔丁醇在线回收工艺的操作步骤包括：

S401)、将沉降槽的重相分离液通过叔丁醇回收泵转移至叔丁醇精馏塔内；

S402)、在所述叔丁醇精馏塔的加热作用下，所述重相分离液内的叔丁醇实现蒸发精馏形成纯度不低于80％的叔丁醇气相并通过所述叔丁醇精馏塔的塔顶采出，同时在所述叔丁醇精馏塔的塔釜内采出纯度不低于99％的纯净水；

S403)、通过上述步骤S4020)采出的叔丁醇气相通过经冷却后进入沉降槽，通过沉降槽的轻、重相的沉降分离作用，叔丁醇和环己烷的混合液形成沉降槽的轻相分离液。

优选地，在所述操作步骤S402)中，所述叔丁醇精馏塔的塔顶温度范围为 100-110℃，所述叔丁醇精馏塔的塔釜温度大于所述塔顶温度；优选地，所述塔釜温度范围为75-85℃；更优选地，在所述操作步骤S402)中，所述叔丁醇精馏塔的塔顶温度为102℃，所述塔釜温度为78℃；进一步优选地，在所述步骤S402)中，所述重相分离液内的叔丁醇实现蒸发精馏形成纯度为85％的叔丁醇气相并通过所述叔丁醇精馏塔的塔顶采出，同时在所述叔丁醇精馏塔的塔釜内采出纯度不低于99％的纯净水，且所述纯净水中叔丁醇含量低于万分之五。

优选地，所述重相分离液中的水质量占比范围为70-75％；更优选地，所述重相分离液中的水质量占比为73％。

优选地，在所述步骤S403)中，所述叔丁醇气相通过冷凝器进行冷却。

本实用新型还提出了一种叔丁醇钾的连续生产装置，包括共沸反应精馏塔，共沸反应精馏塔包括位于上方的进料口，进料口用于叔丁醇、环己烷以及氢氧化钾水溶液的进料，位于下方的出料口，出料口用于采出叔丁醇钾溶液，以及位于塔顶的共沸气相出口，其中，共沸气相出口连通用于轻、重相沉降分离的沉降槽，且在共沸气相出口与沉降槽之间设有冷凝器；沉降槽包括位于上方的轻相分离液出口和位于下方的重相分离液出口，轻相分离液出口通过回流泵与共沸反应精馏塔的进料口连接，用于将轻相分离液回流至共沸反应精馏塔的进料口。

优选地，共沸反应精馏塔的进料口处设有进料混合器，用于均匀混合氢氧化钾水溶液以及回流泵输出的回流液。

优选地，重相分离液出口与叔丁醇精馏塔的进料口连通，且重相分离液出口与叔丁醇精馏塔的进料口之间设有叔丁醇回收泵。

优选地，叔丁醇精馏塔包括与叔丁醇回收泵连接的进料口、位于下方的出水口和位于塔顶的沸相高纯叔丁醇出口，沸相高纯叔丁醇出口与沉降槽连通，且沸相高纯叔丁醇出口与沉降槽之间设有叔丁醇冷凝器，用于冷却回流高纯叔丁醇。

优选地，共沸反应精馏塔设有选择性开启的压力调节装置。

优选地，出料口连接脱溶干燥装置，通过对叔丁醇钾溶液进行脱溶干燥处理，得到纯度不低于95％的高纯叔丁醇钾。

优选地，共沸反应精馏塔采用具有高比表面积的规则填料塔，反应面积大，分离彻底。

优选地，高纯叔丁醇的纯度不低于80％。

在上述叔丁醇钾的连续生产装置的基础上，本实用新型还优选地提出了一种连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，包括用于连续采出叔丁醇钾溶液的共沸反应精馏塔和沉降槽，所述共沸反应精馏塔的塔顶设有共沸气相出口，所述共沸气相出口用于排出由叔丁醇、环己烷和水形成的三元共沸气相，所述共沸反应精馏塔连通用于轻、重相沉降分离的沉降槽，且在所述共沸气相出口与所述沉降槽之间设有冷凝器；所述沉降槽包括位于上方的轻相分离液出口和位于下方的重相分离液出口，所述轻相分离液出口通过回流泵与所述共沸反应精馏塔的进料口连接，用于将轻相分离液回流至所述共沸反应精馏塔的进料口；其中，在所述共沸气相出口与所述冷凝器之间连接耦合换热器，且所述耦合换热器连接在所述回流泵与所述共沸反应精馏塔的进料口之间，同时用于所述共沸气相的冷却以及对回流泵输出回流液的升温。

优选地，所述回流液通过所述耦合换热器升温至不低于50℃；进一步优选地，所述回流液通过所述耦合换热器升温至55-60℃。

优选地，所述共沸反应精馏塔的进料口处设有进料混合器，用于均匀混合氢氧化钾水溶液以及经所述耦合换热器升温输出的回流液。

本实用新型的主要反应原理请参见如下公式：

叔丁醇(CH₃)₃COH和氢氧化钾KOH溶液在以环已烷作为共沸剂的条件下反应生成叔丁醇钾(CH₃)₃COK和水，由于该反应是强可逆反应，如果需要确保本反应能够自发地向生成叔丁醇钾的方向进行，则需要不断将生成的水从反应体系中排出；

因此本实用新型首先在共沸反应精馏塔内反应并将作为反应副产物的水和叔丁醇、环己烷产生三元共沸效应形成三元共沸气相排出共沸反应精馏塔，进而不断将水从共沸反应精馏塔中反应体系中移走，实现对叔丁醇钾溶液的连续反应，采用操作安全且成本低的氢氧化钾溶液取代价格昂贵且安全性差的金属钾，降低了叔丁醇钾的生产成本以及确保生产过程的安全操作性，同时本实用新型创造性提出了预先在共沸反应精馏塔与沉降槽之间形成回流平衡状态后再向共沸反应精馏塔进行混合进料反应，可以实现对叔丁醇钾的全过程高效连续稳定生产，产品质量稳定可靠，以及实现对叔丁醇、环己烷的高效在线回收，且回收能耗低；

本实用新型在对叔丁醇钾实现高效连续稳定生产工艺的基础上，进一步优选地提出了高纯叔丁醇在线回收工艺，具体提出对沉降槽的重相分离液进行连续精馏，可以分别得到纯度不低于80％的叔丁醇气相并通过叔丁醇精馏塔的塔顶采出，将叔丁醇经冷却后进入沉降槽，经过沉降槽的充分混合以及轻、重相分离作用，叔丁醇和环己烷的混合液形成沉降槽的轻相分离液被回流至共沸反应精馏塔，实现对叔丁醇的高效连续回收，同时本实用新型在叔丁醇精馏塔的塔釜内采出纯度不低于99％的纯净水，实现工业水的循环应用，实现了本实用新型对叔丁醇钾的清洁环保高效连续稳定生产工艺，整个生产过程没有多余物料损耗，也没有废水和废渣产生；

本实用新型还提出了一种叔丁醇钾的连续生产装置，以实现对叔丁醇钾实现高效连续稳定生产作为目标，具体优选地提出共沸反应精馏塔与沉降槽之间的连接结构方案，均为通用生产工艺设备，性能可靠，且加工难度低、维护过程简单，非常适合作为规模工业化生产实施方案应用，而且可以精准可靠地实现对叔丁醇和作为共沸剂使用的环己烷在线回收，有效降低了叔丁醇钾的生产成本，同时可以确保叔丁醇钾的合成质量；

本实用新型还提出了一种连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，在对叔丁醇钾实现高效连续稳定生产的基础上，进一步优选提出在共沸气相出口与冷凝器之间连接耦合换热器，且耦合换热器连接在回流泵与共沸反应精馏塔的进料口之间，同时用于共沸气相的冷却以及对回流泵输出回流液的升温，最大程度地降低了叔丁醇钾的生产能耗，显著降低了生产成本。

附图说明

附图1是本实用新型具体实施方式下叔丁醇钾的连续生产装置的结构连接示意图；

附图2是本实用新型具体实施方式下叔丁醇钾的连续生产工艺流程框图；

附图3是本实用新型具体实施方式下操作工序S100)的操作步骤流程框图；

附图4是本实用新型具体实施方式下操作工序S200)的操作步骤流程框图；

附图5是本实用新型具体实施方式下操作工序S300)的操作步骤流程框图；

附图6是本实用新型具体实施方式下高纯叔丁醇在线回收工艺的操作步骤流程框图。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种叔丁醇钾的连续生产工艺，连续生产工艺包括如下操作工序：

S100)、在共沸反应精馏塔的加热作用下，将叔丁醇和环己烷在共沸反应精馏塔与沉降槽之间形成回流平衡状态；

S200)、氢氧化钾水溶液与上述操作工序S100)得到的回流液通过进料混合器混合得到混合原料，向共沸反应精馏塔内进行混合原料进料，作为反应副产物的水和叔丁醇、环己烷产生三元共沸效应形成三元共沸气相排出共沸反应精馏塔，同时在共沸反应精馏塔内反应得到叔丁醇钾溶液并连续采出；

S300)、排出共沸反应精馏塔的三元共沸气相经过冷却进入沉降槽，将沉降槽的轻相分离液回流至共沸反应精馏塔，实现叔丁醇和环己烷的回收进料。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

请参见图1所示的一种叔丁醇钾的连续生产装置，包括用于连续采出叔丁醇钾溶液的共沸反应精馏塔COLUMN1，共沸反应精馏塔COLUMN1包括位于上方的进料口，进料口用于叔丁醇、环己烷以及氢氧化钾水溶液的进料，位于下方的出料口10，出料口10用于采出叔丁醇钾溶液，以及位于塔顶的共沸气相出口，共沸气相出口用于排出由叔丁醇、环己烷和水形成的三元共沸气相PG；

其中，共沸气相出口连通用于轻、重相沉降分离的沉降槽DECANTER，且在共沸气相出口与沉降槽DECANTER之间设有冷凝器E2；沉降槽DECANTER包括位于上方的轻相分离液出口和位于下方的重相分离液出口，轻相分离液出口通过回流泵PUMP1与共沸反应精馏塔COLUMN1的进料口连接，用于将轻相分离液LT回流至共沸反应精馏塔COLUMN1的进料口；

优选地，在本实施方式中，共沸反应精馏塔COLUMN1采用具有高比表面积的规则填料塔，反应面积大，分离彻底；共沸反应精馏塔COLUMN1的进料口处设有进料混合器MIX，用于均匀混合氢氧化钾水溶液以及回流泵PUMP1输出的回流液；共沸反应精馏塔COLUMN1设有选择性开启的压力调节装置，实际可以通过安装在进料口处的进料压力阀来控制压力，可以选择性提供常压反应条件和加压反应条件；出料口10连接脱溶干燥装置，通过对叔丁醇钾溶液进行脱溶干燥处理，得到纯度不低于95％的高纯叔丁醇钾；

进一步优选地，在本实施方式中，重相分离液出口与叔丁醇精馏塔COLUMN2 的进料口连通，且重相分离液出口与叔丁醇精馏塔COLUMN2的进料口之间设有叔丁醇回收泵PUMP2；叔丁醇精馏塔包括与叔丁醇回收泵PUMP2连接的进料口、位于下方的出水口20和位于塔顶的沸相高纯叔丁醇出口30，沸相高纯叔丁醇出口30与沉降槽DECANTER连通，且沸相高纯叔丁醇出口30与沉降槽DECANTER 之间设有叔丁醇冷凝器E2，用于冷却回流高纯叔丁醇。本申请涉及的高纯叔丁醇的纯度不低于80％，通常会达到85％或更高的纯度。

本实施例的叔丁醇钾的连续生产装置均为通用生产工艺设备，性能可靠，且加工难度低、维护过程简单，非常适合作为规模工业化生产实施方案应用，而且可以精准可靠地实现对叔丁醇和作为共沸剂使用的环己烷在线回收，有效降低了叔丁醇钾的生产成本，同时可以确保叔丁醇钾的合成质量、

本实施例还优选地提出了一种连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，以叔丁醇钾的连续生产装置为基础结构，进一步在共沸气相出口与冷凝器E2之间连接耦合换热器，且耦合换热器连接在回流泵PUMP1与共沸反应精馏塔COLUMN1的进料口之间，同时用于共沸气相PG的冷却以及对回流泵PUMP1输出回流液的升温。

优选地，回流液通过耦合换热器升温至不低于50℃；进一步优选地，回流液通过耦合换热器升温至55-60℃；本实施例在实际生产时，经过耦合换热器升温输出的回流液回流至进料混合器MIX，通过进料混合器MIX来均匀混合氢氧化钾水溶液以及经耦合换热器升温输出的回流液，由于回流液本身得到升温作用，因此向共沸反应精馏塔COLUMN1进料口，可以有效降低共沸反应精馏塔COLUMN1的加热能耗，而且回流液本身在升温加热的过程又同时对共沸气相PG进行了初级冷却作用，将经过耦合换热器后的初级冷却相再进入冷凝器E2，可以减少对冷凝器E2的制冷能耗，因而可以最大程度地降低叔丁醇钾的生产能耗，显著降低了生产成本；

请参见图2所示，图1所示的叔丁醇钾的连续生产装置所采用的连续生产工艺，连续生产工艺包括如下操作工序：

S100)、在共沸反应精馏塔COLUMN1的加热作用下，将叔丁醇和环己烷在共沸反应精馏塔COLUMN1与沉降槽DECANTER之间形成回流平衡状态；

优选地，在本实施方式中，请进一步参见图3所示，操作工序S100)的操作步骤包括：

S101)、向共沸反应精馏塔COLUMN1内进行叔丁醇和环己烷进料；优选地，在本操作步骤S101)中，叔丁醇和环己烷的质量比范围为3:1-5:1，且在进行初次使用回流循环时，本申请建议所采用的环己烷纯度至少达到99％，叔丁醇的纯度至少达到99％，且叔丁醇的含水量不得超过1％；

S102)、在共沸反应精馏塔COLUMN1的加热作用下，叔丁醇和环己烷发生共沸效应形成气相，叔丁醇和环己烷的二元共沸气相PG经冷却后进入预先注入有叔丁醇和环己烷的沉降槽DECANTER，在本操作步骤S102)中，沉降槽 DECANTER内预先注入有叔丁醇和环己烷的质量比范围为1:5-1:3；

S103)、通过沉降槽DECANTER的轻相和重相的沉降分离作用，由叔丁醇和环己烷组成的轻相分离液LT被回流至共沸反应精馏塔COLUMN1；

S104)、轻相分离液LT循环执行上述步骤S102)和步骤S103)，在共沸反应精馏塔COLUMN1与沉降槽DECANTER之间达到稳定回流平衡状态；优选地，根据本申请人的大量试验验证，本步骤S104)中的循环时间范围为4-7小时，确保在共沸反应精馏塔COLUMN1与沉降槽DECANTER之间达到稳定回流平衡状态；

S200)、氢氧化钾水溶液与上述操作工序S100)得到的回流液通过进料混合器MIX混合得到混合原料FEED，向共沸反应精馏塔COLUMN1内进行混合原料 FEED进料，作为反应副产物的水和叔丁醇、环己烷产生三元共沸效应形成三元共沸气相PG通过共沸反应精馏塔COLUMN1的塔顶排出共沸反应精馏塔 COLUMN1，同时在共沸反应精馏塔COLUMN1内反应得到叔丁醇钾溶液并连续采出；

优选地，在本实施方式中，请进一步参见图4所示，操作工序S200)的操作步骤包括：

S201)、将氢氧化钾水溶液与上述操作工序S100)得到的回流液通过进料混合器MIX混合得到混合原料FEED，向共沸反应精馏塔COLUMN1内进行混合原料FEED进料，其中，进料速度逐渐增大直至达到预设进料速度；优选地，在本操作工序步骤中，氢氧化钾水溶液中的氢氧化钾浓度范围为46-50％，经过批量试验验证，本申请人认为最优选的氢氧化钾浓度为48％，利于本实施例的连续稳定生产效果，而且氢氧化钾水溶液的原料易得，耗用原料成本低；在本实施方式中，氢氧化钾水溶液与叔丁醇的进料质量比为1:20-1:5；叔丁醇的预设进料速度范围为1400-1600Kg/小时；

S202)、在共沸反应精馏塔COLUMN1的加热作用下，氢氧化钾与位于共沸反应精馏塔COLUMN1内稳定回流的叔丁醇发生反应，作为反应副产物的水和叔丁醇、环己烷产生三元共沸效应形成三元共沸气相PG排出共沸反应精馏塔 COLUMN1，同时在共沸反应精馏塔COLUMN1的塔釜内得到作为反应产物的叔丁醇钾溶液并连续采出；

本操作工序S200)还包括操作步骤S203)：对从共沸反应精馏塔COLUMN1内采出的叔丁醇钾溶液在氮气保护环境下通过脱溶干燥装置进行脱溶干燥，得到纯度不低于95％的高纯叔丁醇钾，本脱溶干燥为本领域技术的公知常识和常规技手段，本实施例对其没有特别限定之处，因此，不在本实施例中一一展开说明。

S300)、排出共沸反应精馏塔COLUMN1的三元共沸气相PG经过冷却进入沉降槽DECANTER，将沉降槽DECANTER的轻相分离液LT回流至共沸反应精馏塔 COLUMN1，实现叔丁醇和环己烷的回收进料；

优选地，在本实施方式中，请进一步参见图5所示，操作工序S300)的操作步骤包括：

S301)、通过上述操作步骤S202)排出共沸反应精馏塔COLUMN1的三元共沸气相PG经冷却后进入沉降槽DECANTER；

S302)、通过沉降槽DECANTER的轻、重相的沉降分离作用，叔丁醇和环己烷的混合液形成沉降槽DECANTER的轻相分离液LT，叔丁醇和水的混合液形成沉降槽DECANTER的重相分离液WT；

S303)、将上述步骤S302)得到的轻相分离液LT回流至共沸反应精馏塔 COLUMN1。

优选地，在操作工序S100)和操作工序S200)中，共沸反应精馏塔COLUMN1 的塔釜温度范围为80-95℃，塔顶温度小于塔釜温度，建议的塔顶温度范围可设定在60-75℃；共沸反应精馏塔COLUMN1包括常压反应条件和加压反应条件；共沸反应精馏塔COLUMN1选择性在常压反应条件和加压反应条件下进行反应，当需要在加压反应条件下进行合成反应时，通过进料压力阀来调节共沸反应精馏塔COLUMN1内的压力，经本申请人大量试验验证，发现增加共沸反应精馏塔COLUMN1的压力，提高共沸反应精馏塔COLUMN1的塔顶和塔釜的温度，对及时排水有利，进一步利于反应的连续进行，反应质量有所上升，但对于提高生产能力的幅度有限，因为在加压条件下进行反应对共沸反应精馏塔COLUMN1 的要求较高，进而也会带来安全操作性问题；因此，具体在实施时，本申请人建议加压反应条件可以设置为0.2Mpa，不建议设置过高的压力条件。

由于本申请人在批量实施中发现，通过共沸反应精馏塔COLUMN1的塔釜采出的叔丁醇钾浓度会收到共沸反应精馏塔COLUMN1连续进料比例的限制，叔丁醇进料比例越高，含量越低，而且受到叔丁醇钾在叔丁醇中饱和溶解度的限制，且为了确保本实施例叔丁醇钾溶液的连续稳定采出，作为优选方案，本申请人建议向共沸反应精馏塔COLUMN1的塔釜采出的叔丁醇钾浓度不要超过 15％，否则会对连续生产造成负面影响；

优选地，在本实施方式中，沉降槽DECANTER的工作温度范围在20-40℃，更优选地，沉降槽DECANTER的工作温度在30℃，申请人发现在该工作温度下，既能充分保证充分沉降实现轻、重相有效分离，同时减少物料挥发，避免对环境造成污染；且在操作工序S300)中，还包括对沉降槽DECANTER的重相分离液WT转移至叔丁醇精馏塔内进行精馏，分别得到纯度不低于80％的高纯叔丁醇和纯度不低于99％的纯净水，将纯度不低于80％的高纯叔丁醇回流至沉降槽 DECANTER内；

本实施例首先在共沸反应精馏塔COLUMN1内反应并将作为反应副产物的水和叔丁醇、环己烷产生三元共沸效应形成三元共沸气相PG排出共沸反应精馏塔COLUMN1，进而不断将水从共沸反应精馏塔COLUMN1中反应体系中移走，实现对叔丁醇钾溶液的连续反应，采用操作安全且成本低的氢氧化钾溶液取代价格昂贵且安全性差的金属钾，降低了叔丁醇钾的生产成本以及确保生产过程的安全操作性，同时本实施例创造性提出了预先在共沸反应精馏塔 COLUMN1与沉降槽DECANTER之间形成回流平衡状态后再向共沸反应精馏塔 COLUMN1进行混合进料反应，可以实现对叔丁醇钾的全过程高效连续稳定生产，产品质量稳定可靠，以及实现对叔丁醇、环己烷的高效在线回收，且回收能耗低。

本实施例还通过提出优选的高纯叔丁醇在线回收工艺对沉降槽DECANTER 的重相分离液WT进行高纯叔丁醇在线回收，请进一步参见图6所示，高纯叔丁醇在线回收工艺的操作步骤包括：

S401)、将沉降槽DECANTER的重相分离液WT通过叔丁醇回收泵PUMP2转移至叔丁醇精馏塔内，具体优选地，重相分离液WT中的水质量占比范围为 70-75％；更优选地，重相分离液WT中的水质量占比为73％；

S402)、在叔丁醇精馏塔的加热作用下，重相分离液WT内的叔丁醇实现蒸发精馏形成纯度不低于80％的叔丁醇气相并通过叔丁醇精馏塔的塔顶采出，同时在叔丁醇精馏塔的塔釜内采出纯度不低于99％的纯净水；优选地，在本操作步骤S402)中，叔丁醇精馏塔的塔顶温度范围为100-110℃，叔丁醇精馏塔的塔釜温度大于塔顶温度；优选地，塔釜温度范围为75-85℃；更优选地，在操作步骤S402)中，叔丁醇精馏塔的塔顶温度为102℃，塔釜温度为78℃；进一步优选地，在步骤S402)中，重相分离液WT内的叔丁醇实现蒸发精馏形成纯度为85％的叔丁醇气相并通过叔丁醇精馏塔的塔顶采出，同时在叔丁醇精馏塔的塔釜内采出纯度不低于99％的纯净水，且纯净水中叔丁醇含量低于万分之五；

S403)、通过上述步骤S4020)采出的叔丁醇气相通过经冷却后进入沉降槽DECANTER，通过沉降槽DECANTER的轻、重相的沉降分离作用，叔丁醇和环己烷的混合液形成沉降槽DECANTER的轻相分离液LT，优选地，在本步骤 S403)中，叔丁醇气相通过冷凝器(图1未示出)进行冷却。

本实施例提出了高纯叔丁醇在线回收工艺进一步实现了本申请对叔丁醇钾的清洁环保高效连续稳定生产工艺，整个生产实施过程没有多余物料损耗，也没有废水和废渣产生；

需要说明的是，本申请在实施例时，全生产装置系统采用氮气保护，避免水分和二氧化碳的污染。

为了进一步说明本申请的实施方式以及验证本实施例的技术效果，本申请均采用图1所示的叔丁醇钾的连续生产装置并在以上实施方案基础上展开以下几组实施例：

本申请所有实施例采用的共沸反应精馏塔COLUMN1型号是DN800填料塔，填料型号BX，填料高度8米；丁醇精馏塔的型号为DN250填料塔，填料型号 BX，填料高度6米；沉降槽DECANTER的型号规格为DN1200x2000；

实施例1：向沉降槽DECANTER内预先注入作为底料的环己烷1100Kg,叔丁醇300Kg，然后向共沸反应精馏塔COLUMN1内进行叔丁醇和环己烷进料，环己烷192Kg，叔丁醇768Kg，在共沸反应精馏塔COLUMN1的加热作用下，加热至共沸反应精馏塔COLUMN1的塔顶温度控制在65℃，塔釜温度控制在85℃；叔丁醇和环己烷的二元共沸气相PG经冷却后进入沉降槽DECANTER，通过沉降槽DECANTER的轻相和重相的沉降分离作用，由叔丁醇和环己烷组成的轻相分离液LT被回流至共沸反应精馏塔COLUMN1，循环五小时，确保在共沸反应精馏塔COLUMN1与沉降槽DECANTER之间达到稳定回流平衡状态；

按48％氢氧化钾水溶液与叔丁醇的进料质量比为1：20向共沸反应精馏塔COLUMN1连续进料，48％氢氧化钾水溶液的进料量逐步增大直至达到其预设进料速度75Kg/小时，叔丁醇的进料量逐步增大直至达到其预设进料速度 1500Kg/小时；

在进料过程中，共沸反应精馏塔COLUMN1的塔釜对于叔丁醇钾溶液的采出量与进料保持相应的比例，当塔釜内的叔丁醇钾含量稳定在4％以上后，叔丁醇钾溶液的采出量稳定在1570Kg/小时，经检测，采出的叔丁醇钾溶液中叔丁醇钾含量为4.5％，经过脱溶烘干处理，经质检检测，得到纯度为98％的叔丁醇钾，其游离碱含量为0.5％；

沉降槽DECANTER的工作温度设定为30℃，叔丁醇精馏塔的塔顶温度控制在78℃，塔釜控制在102℃，从叔丁醇精馏塔的塔釜内采出纯净水纯度不低于 99％，经进一步检测，纯净水中叔丁醇的含量不超过万分之五，连续采出量为 50.6Kg/小时，通过叔丁醇精馏塔的塔顶采出叔丁醇的纯度达到85％。

实施例2：向沉降槽DECANTER内预先注入作为底料的环己烷1100Kg,叔丁醇300Kg，然后向共沸反应精馏塔COLUMN1内进行叔丁醇和环己烷进料，环己烷192Kg，叔丁醇768Kg，在共沸反应精馏塔COLUMN1的加热作用下，加热至共沸反应精馏塔COLUMN1的塔顶温度控制在65℃，塔釜温度控制在85℃；叔丁醇和环己烷的二元共沸气相PG经冷却后进入沉降槽DECANTER，通过沉降槽DECANTER的轻相和重相的沉降分离作用，由叔丁醇和环己烷组成的轻相分离液LT被回流至共沸反应精馏塔COLUMN1，循环五小时，确保在共沸反应精馏塔COLUMN1与沉降槽DECANTER之间达到稳定回流平衡状态；

按48％氢氧化钾水溶液与叔丁醇的进料质量比为1：10向共沸反应精馏塔COLUMN1连续进料，48％氢氧化钾水溶液的进料量逐步增大直至达到其预设进料速度150Kg/小时，叔丁醇的进料量逐步增大直至达到其预设进料速度 1500Kg/小时；

在进料过程中，共沸反应精馏塔COLUMN1的塔釜对于叔丁醇钾溶液的采出量与进料保持相应的比例，当塔釜内的叔丁醇钾含量稳定在8％以上后，叔丁醇钾溶液的采出量稳定在1654Kg/小时，经检测，采出的叔丁醇钾溶液中叔丁醇钾含量为8.7％，经过脱溶烘干处理，经质检检测，得到纯度为97.5％的叔丁醇钾，其游离碱含量为0.6％；

沉降槽DECANTER的工作温度设定为30℃，叔丁醇精馏塔的塔顶温度控制在78℃，塔釜控制在102℃，从叔丁醇精馏塔的塔釜内采出纯净水纯度不低于 99％，经进一步检测，纯净水中叔丁醇的含量不超过万分之五，连续采出量为 101.1Kg/小时，通过叔丁醇精馏塔的塔顶采出叔丁醇的纯度达到85％。

实施例3：向沉降槽DECANTER内预先注入作为底料的环己烷1100Kg,叔丁醇300Kg，然后向共沸反应精馏塔COLUMN1内进行叔丁醇和环己烷进料，环己烷192Kg，叔丁醇768Kg，在共沸反应精馏塔COLUMN1的加热作用下，加热至共沸反应精馏塔COLUMN1的塔顶温度控制在65℃，塔釜温度控制在85℃；叔丁醇和环己烷的二元共沸气相PG经冷却后进入沉降槽DECANTER，通过沉降槽DECANTER的轻相和重相的沉降分离作用，由叔丁醇和环己烷组成的轻相分离液LT被回流至共沸反应精馏塔COLUMN1，循环五小时，确保在共沸反应精馏塔COLUMN1与沉降槽DECANTER之间达到稳定回流平衡状态；

按48％氢氧化钾水溶液与叔丁醇的进料质量比为1：6向共沸反应精馏塔COLUMN1连续进料，48％氢氧化钾水溶液的进料量逐步增大直至达到其预设进料速度250Kg/小时，叔丁醇的进料量逐步增大直至达到其预设进料速度 1500Kg/小时；

在进料过程中，共沸反应精馏塔COLUMN1的塔釜对于叔丁醇钾溶液的采出量与进料保持相应的比例，当塔釜内的叔丁醇钾含量稳定在12.5％以上后，叔丁醇钾溶液的采出量稳定在1740Kg/小时，经检测，采出的叔丁醇钾溶液中叔丁醇钾含量为13.6％，经过脱溶烘干处理，经质检检测，得到纯度为97.5％的叔丁醇钾，其游离碱含量为0.6％；

沉降槽DECANTER的工作温度设定为30℃，叔丁醇精馏塔的塔顶温度控制在78℃，塔釜控制在102℃，从叔丁醇精馏塔的塔釜内采出纯净水纯度不低于 99％，经进一步检测，纯净水中叔丁醇的含量不超过万分之五，连续采出量为168.6Kg/小时，通过叔丁醇精馏塔的塔顶采出叔丁醇的纯度达到85％。

实施例4：向沉降槽DECANTER内预先注入作为底料的环己烷1100Kg,叔丁醇300Kg，然后向共沸反应精馏塔COLUMN1内进行叔丁醇和环己烷进料，环己烷192Kg，叔丁醇768Kg，通过进料压力阀门将共沸反应精馏塔COLUMN1内的压力调节加压至0.2MPa，在共沸反应精馏塔COLUMN1的加热作用下，加热至共沸反应精馏塔COLUMN1的塔顶温度控制在90℃，塔釜温度控制在97℃；叔丁醇和环己烷的二元共沸气相PG经减压至常压且进过冷却后进入沉降槽 DECANTER，通过沉降槽DECANTER的轻相和重相的沉降分离作用，由叔丁醇和环己烷组成的轻相分离液LT被回流至共沸反应精馏塔COLUMN1，循环五小时，确保在共沸反应精馏塔COLUMN1与沉降槽DECANTER之间达到稳定回流平衡状态；

按48％氢氧化钾水溶液与叔丁醇的进料质量比为1：20向共沸反应精馏塔COLUMN1连续进料，48％氢氧化钾水溶液的进料量逐步增大直至达到其预设进料速度75Kg/小时，叔丁醇的进料量逐步增大直至达到其预设进料速度 1500Kg/小时；

在进料过程中，共沸反应精馏塔COLUMN1的塔釜对于叔丁醇钾溶液的采出量与进料保持相应的比例，当塔釜内的叔丁醇钾含量稳定在4％以上后，叔丁醇钾溶液的采出量稳定在1570Kg/小时，经检测，采出的叔丁醇钾溶液中叔丁醇钾含量为4.5％，经过脱溶烘干处理，经质检检测，得到纯度为98.5％的叔丁醇钾，其游离碱含量为0.3％；

沉降槽DECANTER的工作温度设定为30℃，叔丁醇精馏塔的塔顶温度控制在78℃，塔釜控制在102℃，从叔丁醇精馏塔的塔釜内采出纯净水纯度不低于 99％，经进一步检测，纯净水中叔丁醇的含量不超过万分之五，连续采出量为 50.6Kg/小时，通过叔丁醇精馏塔的塔顶采出叔丁醇的纯度达到85％。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，包括用于连续采出叔丁醇钾溶液的共沸反应精馏塔和沉降槽，所述共沸反应精馏塔的塔顶设有共沸气相出口，所述共沸气相出口用于排出由叔丁醇、环己烷和水形成的三元共沸气相，其特征在于，

所述共沸反应精馏塔连通用于轻、重相沉降分离的沉降槽，且在所述共沸气相出口与所述沉降槽之间设有冷凝器；

所述沉降槽包括位于上方的轻相分离液出口和位于下方的重相分离液出口，所述轻相分离液出口通过回流泵与所述共沸反应精馏塔的进料口连接，用于将轻相分离液回流至所述共沸反应精馏塔的进料口；其中，

在所述共沸气相出口与所述冷凝器之间连接耦合换热器，且所述耦合换热器连接在所述回流泵与所述共沸反应精馏塔的进料口之间，同时用于所述共沸气相的冷却以及对回流泵输出回流液的升温。

2.根据权利要求1所述的连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，其特征在于，所述回流液通过所述耦合换热器升温至不低于50℃。

3.根据权利要求2所述的连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，其特征在于，所述回流液通过所述耦合换热器升温至55-60℃。

4.根据权利要求1所述的连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，其特征在于，所述共沸反应精馏塔的进料口处设有进料混合器，用于均匀混合氢氧化钾水溶液以及经所述耦合换热器升温输出的回流液。

5.根据权利要求1所述的连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，其特征在于，所述重相分离液出口与叔丁醇精馏塔的进料口连通，且所述重相分离液出口与叔丁醇精馏塔的进料口之间设有叔丁醇回收泵。

6.根据权利要求5所述的连续生产叔丁醇钾的低能耗在线回流装置，其特征在于，所述叔丁醇精馏塔包括与叔丁醇回收泵连接的进料口、位于下方的出水口和位于塔顶的沸相高纯叔丁醇出口，所述沸相高纯叔丁醇出口与所述沉降槽连通，且所述沸相高纯叔丁醇出口与沉降槽之间设有叔丁醇冷凝器，用于冷却回流高纯叔丁醇。

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