专利名称：处理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸点物质组成的物料流的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种处理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸点物质组成的物料流的方法，尤其涉及处理含有上述组分的由丁炔二醇合成(Butindiolsynthese)产生的气流的方法。
本发明还涉及一种处理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸点物质组成的物料流的装置，尤其涉及处理含有上述组分的由丁炔二醇合成产生的气流的装置。
由丁炔二醇合成中提取的粗制丁炔二醇溶剂还含有物理溶解的乙炔、未反应的甲醛、甲醇及其它诸如少量的炔丙醇的低沸点的物质。用一个汽提塔可以除去乙炔并把粗制丁炔二醇溶剂输送给两个顺序设置的减压蒸馏塔已广为人知。在7一减压蒸馏塔中从粗制丁炔二醇中分离出甲醛和低沸点物质，在第二减压蒸馏塔中分馏出高沸点物质并经塔顶提取纯丁炔二醇溶剂(例如参见化工系统公司，丁二醇/四氢呋喃的一份报告，编号91S15，1993年4月，第22页，图II、B、1)。
从粗制丁炔二醇溶剂中除去上述不需要的的组分是十分必要的，否则在后置加氢反应器中乙炔和甲醛将导致大量副产物的形成，因而使产品质量和收率均降低。此外还将降低催化剂的活性。
在DE-OS4430057中记载了一种从丁炔二醇合成产生的粗制丁炔二醇溶剂中除去不需要的组分的方法。该文献所描述的方法是利用热蒸汽汽提除去粗制丁炔二醇溶剂中不需要的组分。利用热蒸汽汽提可以在一个塔内从粗制丁炔二醇溶剂中除去不需要的组分。
采用此方法除了具有诸如粗制丁炔二醇溶剂不自行分解或比采用加热蒸馏方法的处理条件要求更为宽容等许多优点外，仍有不足之处。例如采用此方法时从粗制丁炔二醇溶剂分离出的气流中的甲醇含量很高，这将会给随后的生物澄清阶段带来麻烦。
本发明的任务在于提供一种用于处理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸点物质组成的物料流、尤其是处理由丁炔二醇合成产生的含有上述组分的气流的方法和装置，该方法及装置能从待处理的气流中回收可重新利用的成分。
根据本发明的方法，上述任务的解决方案如下a)在至少一个反应器中将氢和/或一种含氢的混合气加入待处理的物料流中，通过加氢，甲醛被氢化成甲醇，乙炔被氢化成乙烷，如果有炔丙醇，则其被氢化成丙醇；b)接着将上述经加氢的物料流分成主要由甲醇组成的物料流及至少另一种物料流，这一或这些物料流含有剩余组分。
本发明方法的两种有益的安排在于，或者c)将经加氢的物料流至少部分冷凝，从而获得主要由氢组成的气流及另一股主要由水和甲醇组成的液流，并且d)最好用精馏的方式对主要由水和甲醇组成的液流进行分离，或者c′)对经加氢的物料流，优选采用精馏方式分离成主要由甲醇和氢组成的气流和主要由水组成的液流，并且d′)对主要由甲醇和氢组成的气流采用部分冷凝方式分离出主要由氢组成的气流和主要由甲醇组成的液流。
本发明的装置包括a)至少一个加氢反应器，在该反应器中将氢和/或含氢的混合气加入待处理的物料流中；并且b)至少一个分离装置，在该分离装置中经加氢的物料流被分离成主要由甲醇组成的物料流及至少一种其它的气流，这种气流或这些气流含有剩余组分。
本发明装置的两个有益的安排的特征在于或者上述分离装置具有一个分离器和一个后置于该分离器的分离塔，其中在上述分离器顶部获得主要由氢组成的气流和在该分离器底部获得主要由水和甲醇组成的液流，并且液流被输送到分离塔；或者上述分离装置具有一个分离塔及一个设置在分离塔顶部的分离器，其中在分离塔的顶部获得主要由甲醇和氢组成的气流和在分离塔的底部获得主要由水组成的液流，气流被输送给分离器并通过部分冷凝被分成主要由氢组成的气流和主要由甲醇组成的液流。
下面将对照附
图1和附图2中所示的流程图对本发明的方法和装置、及它们的优点、该方法和装置的其它有益的安排作详细描述。
如图1所示，通过管道1向水蒸汽汽提塔S输送压力为1.2至4.0巴、优选为2.0至3.5巴的粗制丁炔二醇溶剂。另外通过管道2对汽提塔S加入压力为1.2至4.0巴，优选为2.0至3.5巴的过热水蒸气。加入的水蒸气的温度为105℃至150℃。
通过管道3提取出含有微量甲醛的丁炔二醇溶剂。经管道3提取出的丁炔二醇溶剂或者被直接输送到后置的加氢装置(图中未示出)或者首先输送到高沸点物质分离装置然后再输送到加氢装置。
通过管道4由汽提塔S的顶部提取出主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和诸如炔丙醇等低沸点物质组成的气流并将其送到第一换热器E1。该气流具有下述成分甲醛0.1％至10.0％(重量)，优选0.5％至50％(重量)甲醇1.0％至30.0％(重量)，优选5.0％至15.0％(重量)乙炔0.0％至1.0％(重量)水80.0％至90.0％(重量)低沸点物质1.0％至5.0％(重量)在下面的描述中首先对虚线所示的方法部分及设备部分不加以考虑。上述换热器E1内的气流与逆向流动的热载体(例如蒸汽)进行换热而温度升高，接着通过管道5被输送到加氢反应器R。另外还通过管道6对加氢反应器R输送加氢所需的氢和/或含氢的混合气。
对此的另一选择方案是，由汽提塔S通过管道4流出的气流在换热器E1中与诸如冷却水等冷却介质进行逆流换热并被冷凝，在分离器D2顶部通过管道5′可提取出乙炔。在此情况时在管道5上设置有一个用于将从分离器D2提取出的液体输送给加氢反应器R的泵P2。故加氢反应既可以在气相也可以在液相进行。
为简明起见，在图中仅示出一个加氢反应器R，虽然对于本领域的普通专业人员而言，还可以对此加氢反应器并联和/或串联其它的加氢反应器。上述加氢反应器优选采用固定床反应器。还可采用诸如镍基等通用加氢催化剂作为催化剂。其气相流量为1至20公斤投料量/I催化剂*小时，最好是5至10公斤投料量/I催化剂*小时。液相流量为0.5至5公斤投料量/I催化剂*小时，最好是1至2公斤投料量/I催化剂*小时。
根据本发明的有益的安排，输送给加氢反应器R的气流的温度为105℃至180℃，优选为130℃至150℃，并且过压为1.2至4.0巴，其液相温度为105℃至180℃，优选为略低于在某选定压力下的沸点温度并且过压为2.0至15.0巴。
在加氢反应器R的输出端通过管道7提取出甲醛含量小于0.05％(重量)，优选为小于0.01％(重量)、乙炔含量小于0.05％(重量)和炔丙醇含量小于0.05％(重量)的气流。
通过管道7离开加氢反应器R的气流接着在换热器E2中与冷却介质进行逆流换热，至少被部分冷凝并通过管道8输送给分离器D1。在分离器D1的顶部通过管道9提取出主要由氢组成的气流，而在分离器D1的底部通过管道10提取出主要由水和甲醇组成的液流。
采用一台泵P1并通过管道11将后者输送给精馏塔K。根据本发明的进一步有益的安排，该精馏塔的实际塔板数为10至100，优选为30至60。在精馏塔K塔顶通过管道12提取出富甲醇气体馏分，而在塔K底通过管道13排出水。在精馏塔K塔顶通过管道12提取出的富甲醇气体馏分可回流到丁二醇流程(Butandi Dlverfahren)并被重新利用。根据精馏塔K的设计，由塔底排出的水同样也可以作为流程中的水被重新利用。
也可以采用本领域普通专业人员公知的其它分离工艺对从加氢反应器R提取出的物料流进行分离，以代替上述精馏塔。
根据本发明的进一步有益的设计，必要时可通过管道15向管道8中加氢的气流中混入主要由甲醇、丙醇和丁醇组成的气体和/或液体馏分。该混合物料然后经分离器D1的底部和精馏塔K的底部到达通过管道13提取的水中。基于此原因，精馏塔K具有一个侧出口14(用虚线示出)，以便可以专门提取例如沸点高于甲醇的丙醇和丁醇等的组分。然后由精馏塔K塔底通过管道13排出主要由水和少量乙醇组成的液体馏分。附加于此或另一替代方案是，还可以在该精馏塔K之后设置第二个精馏塔(图中未示出)。
图2所示的方法与图1所示的方法相比至少省去了一个分离器，因而降低了相应的投资费用，且仍可获得与图1所述方法相同的较高的甲醇纯度。究竟采用哪种方法，与许多参数有关。
在图2所示的方法中，由加氢反应器R通过管道7提取出的物料流被直接输送给精馏塔K。在精馏塔K塔底通过管道20排出富含水的液体，而在精馏塔K顶部通过管道22提取出主要由甲醇和氢组成的气流。该气流在换热器E3中与冷却介质逆向换热而被冷却并被部分冷凝。
在分离器D3的顶部通过管道23提取出主要由氢组成的气流并在分离器D3底部通过管道24提取出主要由甲醇组成的液流。对后者采用泵P3加压，加压后的液流可以作为柱或塔回流的分流(经管道25)。未作为回流使用的主要由甲醇组成的液流的分流流入管道26内。
如果按图2所述的方法，通过管道15混合入主要由甲醇、丙醇和丁醇组成的气态和/或液态馏分，则丙醇和丁醇等组分可通过侧向出口21专门提取。
还应指出的是，本发明的方法及装置不仅适用于处理由丁炔二醇合成产生的气流，而且也完全普遍适用于处理含有相同或类似组分的气流，而与这种气流的来源无关。
权利要求
1.处理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸点物质组成的物料流、尤其是含有上述组分的由丁炔二醇合成产生的气流的方法，其特征在于a)在至少一个反应器(R)中将氢(6)和/或含有氢的混合气加入待处理的物料流(5)中，通过加氢，甲醛被氢化成甲醇，乙炔被氢化成乙烷，如果有炔丙醇，则被氢化成丙醇，并且b)经加氢的物料流(7)接着被分成主要由甲醇组成的物料流及至少另一种物料流，这种或这些物料流含有剩余的组分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于c)经加氢的物料流(7)至少部分被冷凝(经换热器E2)，从而获得主要由氢组成的气流以及主要由水和甲醇组成的液流(10)，并且d)对主要由水和甲醇组成的液流(10)优选用精馏方式(通过精馏塔K)分离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于c′)对加氢的物料流(7)，优选采用精馏方式(通过精馏塔K)分离成主要由甲醇和氢组成的气流(22)和主要由水组成的液流(20)，并且d′)对主要由甲醇和氢组成的气流(22)采用部分冷凝方式分离成主要由氢组成的气流(23)和主要由甲醇组成的液流(24)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于使待处理的物料流(4)在加入加氢反应器(R)之前过热(经换热器E1)。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于在待处理的物料流(4)进入加氢反应器(R)之前采用部分冷凝的方式(经换热器E1，分离器D2)将乙炔(5′)分离出。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于输送给加氢反应器(R)的物料流(5)其气相温度为105℃至180℃，优选为130至150℃，并且过压为1.2至4.0巴，其液相温度为105℃至180℃，优选在某选定的压力下略低于沸点温度，并且过压为2.0至15.0巴。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在一带有10至1000块，优选为30至60块实际塔板的精馏塔(K)内对主要由水和甲醇组成的液流进行精馏分离(经精馏塔K)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于对经加氢的物料流(7，8)混以气态和/或液态的主要由甲醇、丙醇和丁醇组成的馏分(15)并经精馏分离(经塔K)通过侧向出口(14，21)分离出丙醇和丁醇。
9.处理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸点物质组成的物料流的装置，包括a)至少一个加氢反应器(R)，在添加氢(6)和/或含氢混合气的情况下将待处理的物料流(5)送入该加氢反应器中；b)至少一个分离装置， 在该装置中经加氢的物料流(7)被分成主要由甲醇组成的物料流及至少另一种气流，这种或这些气流含有剩余组分。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于上述分离装置具有一个分离器(D1)及后置于该分离器的分离塔(K)，其中在分离器(D1)顶部提取主要由氢组成的气流(9)和在分离器(D1)的底部获得主要由水和甲醇组成的液流(10)，并将该液流(10)输送到分离塔(K)。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于上述分离装置具有一个分离塔(K)以及一设置在分离塔(K)顶部的分离器(D3)，其中在分离塔(K)顶部获得主要由甲醇和氢组成的气流(22)和在分离塔(K)底部获得主要由水组成的液流(20)，将气流(22)输送给分离器(D3)，并且采用部分冷凝方式将其分成主要由氢组成的气流(23)和主要由甲醇组成的液流(24)。
12.依照权利要求10或11的装置，其特征在于分离塔(K)具有侧向出口(14，21)。
全文摘要
本发明公开了处理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸点物质组成的物料流、尤其是含有上述组分的由丁炔二醇合成产生的气流的方法和装置,其中:a)在至少一个反应器(R)中将氢(6)和/或含氢的混合气加入待处理的物料流(5)中,经加氢,甲醛被氢化成甲醇、乙炔被氢化成乙烷,如果有炔丙醇,则其被氢化成丙醇,并且b)接着将经加氢的物料流(7)分成主要由甲醇组成的物料流及至少另一种物料流,这种或这些物料流含有剩余的组分。
文档编号C07C29/80GK1173483SQ9711504
公开日1998年2月18日 申请日期1997年7月25日 优先权日1996年7月29日
发明者卡尔-海因茨·霍夫曼, 尼科尔·舍德尔, 厄恩斯特·海德格, 赫尔穆特·埃特迈耶 申请人:林德股份公司