一种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲基-2-丁烯腈的分离系统的制作方法
【专利摘要】一种2?甲基?3?丁烯腈异构化生产3?戊烯腈过程中副产物2?甲基?2?丁烯腈的分离系统，本实用新型提出2?甲基?3?丁烯腈异构化生成3?戊烯腈过程中会副产2?甲基?2?丁烯腈，且2?甲基?2?丁烯腈会不断在系统中积累，抑制异构化反应的进行，通过本实用新型所述萃取剂增加2?甲基?2?丁烯腈和2?甲基?3?丁烯腈的相对挥发度，在同一个带有隔板的精馏塔中完成2?甲基?2?丁烯腈和2?甲基?3?丁烯腈的分离及萃取剂的循环利用，大大降低了设备成本和操作难度，并可以获得高纯度的2?甲基?2?丁烯腈和2?甲基?3?丁烯腈产品。
【专利说明】
一种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲基-2-丁烯腈的分离系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于化工分离技术领域，尤其涉及一种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产 3-戊烯腈过程中副产物2-甲基-2-丁烯腈的分离系统。
【背景技术】
[0002] 3-戊烯腈(3PN)是制备己二腈的中间体，可以继续氢氰化为己二腈，而己二腈是尼 龙66中间体，属于重要的化工产品。2-甲基-3-丁烯腈(2M3BN)异构化生产3-戊烯腈(3PN)过 程中会副产2-甲基-2-丁烯腈(2M2BN)，且2-甲基-2-丁烯腈会不断在反应系统中积累，造成 反应转化率和选择性降低，因此需要将2-甲基-2-丁烯腈从反应系统中连续分离采出。然 而，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的常压沸点差太小，不到5°C，用普通精馏方法需 要高塔径和大回流比，造成操作费用和运行费用较高。
[0003] 专利CN201410052580.9-种烯腈混合液直接异构化合成3-戊烯腈的方法提出在 2-甲基-3-丁烯腈和3-戊烯腈中加入零价镍催化剂，含磷配体和路易斯酸，2-甲基-3-丁烯 腈可以异构化为3-戊烯腈，2-甲基-3-丁烯腈的转化率大于95%，3_戊烯腈的选择性大于 95%，专利中没有提出异构化反应会产生2-甲基-2-丁烯腈副产物。
[0004] 专利CN201410052751.8-种烯腈混合液直接异构化合成2-甲基-2-丁烯腈的方法 提出在2-甲基-3-丁烯腈和3-戊烯腈中加入含钙无机碱，可发生异构化反应生成2-甲基-2-丁烯腈，该专利仅表明无机碱可使2-甲基-3-丁烯腈异构化生成3-戊烯腈反应朝副反应2-甲基-2-丁烯腈方向发生，并未提及2-甲基-3-丁烯腈与2-甲基-2-丁烯腈的分离方法。
【发明内容】
[0005] 本实用新型提出了使用萃取剂，增加 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的沸点 差，再利用特定结构的精馏塔进行连续精馏，从而实现2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯 腈的分离，采用的具体技术方案如下：
[0006] -种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲基-2-丁烯腈的分 离方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1:精馏塔内设置隔板，将塔体内侧上部分为左右两个区域，塔体下部为未分 隔的公共区域，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物料从精馏塔左侧区域中下部进 料，萃取剂从精馏塔左侧区域顶部进料；
[0008]步骤2:精馏塔左侧区域顶部获得2-甲基-2-丁烯腈，2-甲基-3-丁烯腈随萃取剂进 入塔釜公共区域；
[0009]步骤3:在公共区域进行循环加热，进入精馏塔的右侧区域，将2-甲基-3-丁烯腈与 萃取剂分离，精馏塔右侧区域顶部获得2-甲基-3-丁烯腈，萃取剂回到塔釜公共区域进行循 环利用。
[0010] 精馏塔塔顶压力为10_50kPaA，塔底温度为100-120°C，精馏塔直径300mm，塔高不 低于6000mm，精馈塔内设置隔板后的公共区域所占尚度不超过精馈塔塔尚的20%。
[0011]所述萃取剂为磷酸三甲酯或二甲基亚砜中的一种。萃取剂对两种组分的溶解度差 别较大，对2-甲基-3-丁烯腈的溶解性远大于2-甲基-2-丁烯腈的溶解性，而且萃取剂比2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的挥发性差，通过萃取精馏方法可以将2-甲基-2-丁烯 腈从异构化反应系统中分离出来。
[0012] 所述2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物中，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3_ 丁稀腈按照质量比1:1配比。
[0013] -种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊稀腈过程中副产物2-甲基-2-丁烯腈的分 离系统，包括塔底再沸器、塔顶2-甲基-3-丁烯腈冷却器、塔顶2-甲基-2-丁烯腈冷却器、精 馏塔、进料罐、进料栗，进料罐通过进料栗与精馏塔连接，精馏塔底部设置塔底再沸器，精馏 塔内设置隔板，将塔体内侧上部分为左右两个区域，塔体下部为未分隔的公共区域，左侧区 域塔顶设置塔顶2-甲基-2-丁烯腈冷却器，右侧区域塔顶设置塔顶2-甲基-3-丁烯腈冷却 器，精馏塔左侧区域顶部设置萃取剂进料口。
[0014] 所述精馏塔内设置隔板后的公共区域所占高度不超过精馏塔塔高的20%。精馏塔 直径300mm，塔高不低于6000_。进料罐通过进料栗与精馏塔左侧区域中下部连接。
[0015]本实用新型中2-甲基_3_ 丁稀臆表不的是2-甲基_3_ 丁稀臆，3-戊稀臆表不的是3-戊烯腈，2-甲基-2-丁烯腈表示的是2-甲基-2-丁烯腈。本实用新型采用中间设置隔板的精 馏塔，隔板将塔中区域分成左侧区域，右侧区域以及底部公共区域。左侧区域实现2-甲基-2_ 丁烯腈的萃取精馏，右侧区域实现2-甲基-3-丁烯腈的精馏，底部公共区域为提馏区域， 完成萃取剂的回收。2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈从塔中左侧中部进入，萃取剂从 左侧塔顶部加入，由于萃取剂对2-甲基-3-丁烯腈的溶解性远大于2-甲基-2-丁烯腈，左侧 顶部可获得纯的2-甲基-2-丁烯腈，2-甲基-3-丁烯腈随萃取剂进入塔釜公共区域，在公共 区域被循环加热，进入塔的右侧区域，实现2-甲基-3-丁烯腈同磷酸三甲酯的分离。
[0016] 本实用新型的有益效果是:本实用新型提出2-甲基-3-丁烯腈异构化生成3-戊烯 臆过程中会副广2-甲基_2_丁稀臆，且2-甲基_2_丁稀臆会不断在系统中积累，抑制异构化 反应的进行，通过本实用新型所述萃取剂增加2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的相对 挥发度，在同一个带有隔板的精馏塔中完成2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的分离及 萃取剂的循环利用，大大降低了设备成本和操作难度，并可以获得高纯度的2-甲基-2-丁烯 臆和2-甲基_3_ 丁稀臆广品。
【附图说明】
[0017] 图1为2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中产生副产物2-甲基-2-丁烯腈 积累不意图
[0018] 图2为本实用新型所述2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲 基-2-丁烯腈分离系统结构图
[0019] 图例说明：1、塔底再沸器，2、塔顶2-甲基-3-丁烯腈冷却器，3、塔顶2-甲基-2-丁烯 腈冷却器，4、精馏塔，5、进料罐，6、进料栗，7、隔板，8、左侧区域，9、右侧区域，10、公共区域， 11、萃取剂进料口
[0020] A、2_甲基_3_丁稀臆，B、2_甲基_2_丁稀臆，C、3_戊稀臆，D、催化剂，E、萃取剂，F、 左侧区域顶部产品，G、右侧区域顶部产品
【具体实施方式】
[0021]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明，但不限定本实用新型的保护范围，需要说 明的是，在不冲突的情况下，本实用新型创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0022] 如图1所示，在直径600mm，高度800mm的碳钢反应器中连续加入2-甲基-3-丁烯腈A 和催化剂D，催化剂D进料量lkg/h，2-甲基-3-丁稀腈A进料量100kg/h，开启搅拌，反应停留 时间约2h。在出口分析取样，发现产物中有未反应的2-甲基-3-丁烯腈，副产物2-甲基-2-丁 烯腈B和反应产物3-戊烯腈C，2-甲基-2-丁烯腈B含量约5w. t %，未反应的2-甲基-3-丁烯腈 含量约30w.t%，3-戊烯腈C含量65w.t%，由此可以说明反应中有2-甲基-2-丁烯腈B的生 成。
[0023]另进行如图1所示的反应，在直径600mm，高度800mm的碳钢反应器中加入2-甲基-3_丁烯腈A，控制2-甲基-3-丁烯腈A加入量200kg，同时加入催化剂D，控制催化剂D加入量 2kg，开启搅拌，测量不同反应时间下，2-甲基-2-丁烯腈含量，2-甲基-3-丁烯腈含量，3-戊 稀腈含量，测量数据如表1所示。
[0024]表1测量数据列表
[0025]
[0026] 由表1可以发现，随着反应时间的延长，反应系统中2-甲基-2-丁烯腈的含量在不 断增加，且副产物2-甲基-2-丁烯腈会抑制2-甲基-3-丁烯腈异构化反应，且随着时间延长 3 -戊稀臆会逆向转化为2-甲基_2_ 丁稀臆。
[0027] 实施例1:
[0028] -种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲基-2-丁烯腈的分 离系统，包括塔底再沸器1、塔顶2-甲基-3-丁烯腈冷却器2、塔顶2-甲基-2-丁烯腈冷却器3、 精馏塔4、进料罐5、进料栗6，进料罐5通过进料栗6与精馏塔4连接，精馏塔4底部设置塔底再 沸器1，精馏塔4内设置隔板7,将塔体内侧上部分为左侧区域8与右侧区域9,塔体下部为未 分隔的公共区域10,左侧区域8塔顶设置塔顶2-甲基-2-丁烯腈冷却器3,右侧区域9塔顶设 置塔顶2-甲基-3-丁烯腈冷却器2,精馏塔4左侧区域8顶部设置萃取剂进料口 11。
[0029]精馏塔4直径300mm，塔高6000mm，内设置隔板7,将塔体内侧上部分为左侧区域8与 右侧区域9,塔体下部为未分隔的公共区域10,精馏塔4底部公共区域10所占高度为总塔高 的20%，将2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈按照质量比1:1在进料罐5中配比，通过进 料栗6送入该精馏塔4左侧区域8中下部，萃取剂E磷酸三甲酯由精馏塔4左侧区域8顶部进 料，控制精馏量200kg/h，控制塔底蒸馏温度100°C，塔顶压力lOkPaA，采用连续精馏方法，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物料从塔左侧中下部加入，萃取剂E磷酸三甲酯从 塔左侧区域8顶部加入，控制萃取剂加入量300kg/h，由于萃取剂E磷酸三甲酯对2-甲基-3-丁烯腈的溶解性远大于2-甲基-2-丁烯腈，左侧区域8顶部可获得纯的2-甲基-2-丁烯腈，2-甲基-3-丁烯腈随萃取剂E磷酸三甲酯进入塔釜公共区域10,在公共区域10被塔底再沸器1 循环加热，进入精馏塔的右侧区域9,实现2-甲基-3-丁烯腈同磷酸三甲酯的分离。分别对塔 顶左侧区域8和右侧区域9顶部产品进行分析，发现左侧区域顶部产品F中2-甲基-2-丁烯腈 含量超过99.99w. t %，右侧区域顶部产品G中2-甲基-3-丁烯腈含量超过99.99wt %，表明在 该精馏塔4中成功实现了 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的分离，且萃取剂E磷酸三 甲酯不会夹带到产品2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈中。塔釜内的萃取剂E磷酸三甲 酯可以回输到萃取剂进料口 11，进行循环利用。
[0030] 实施例2:
[0031] -种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲基-2-丁烯腈的分 离系统，包括塔底再沸器1、塔顶2-甲基-3-丁烯腈冷却器2、塔顶2-甲基-2-丁烯腈冷却器3、 精馏塔4、进料罐5、进料栗6，进料罐5通过进料栗6与精馏塔4连接，精馏塔4底部设置塔底再 沸器1，精馏塔4内设置隔板7,将塔体内侧上部分为左侧区域8与右侧区域9,塔体下部为未 分隔的公共区域10,左侧区域8塔顶设置塔顶2-甲基-2-丁烯腈冷却器3,右侧区域9塔顶设 置塔顶2-甲基-3-丁烯腈冷却器2,精馏塔4左侧区域8顶部设置萃取剂进料口 11。
[0032]精馏塔4直径300mm，塔高7000mm，内设置隔板7,将塔体内侧上部分为左侧区域8与 右侧区域9,塔体下部为未分隔的公共区域10,精馏塔4底部公共区域10所占高度不超过总 塔尚的20%，将2_甲基_2_丁稀臆和2_甲基_3_丁稀臆按照质量比1:1在进料罐5中配比，通 过进料栗6送入该精馏塔4左侧区域8中下部，萃取剂E二甲基亚砜由精馏塔4左侧区域8顶部 进料，控制精馏量200kg/h，控制塔底蒸馏温度120°C，塔顶压力50kPaA，采用连续精馏方法， 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物料从塔左侧中下部加入，萃取剂E二甲基亚砜 从塔左侧区域8顶部加入，控制萃取剂加入量300kg/h，由于萃取剂E二甲基亚砜对2-甲基-3_ 丁烯腈的溶解性远大于2-甲基-2-丁烯腈，左侧区域8顶部可获得纯的2-甲基-2-丁烯腈， 2-甲基-3-丁烯腈随萃取剂E二甲基亚砜进入塔釜公共区域10,在公共区域10被塔底再沸器 1循环加热，进入精馏塔的右侧区域9,实现2-甲基-3-丁烯腈同二甲基亚砜的分离。分别对 塔顶左侧区域8和右侧区域9顶部产品进行分析，发现左侧区域顶部产品F中2-甲基-2-丁烯 腈含量超过99.99w. t %，右侧区域顶部产品G中2-甲基-3-丁烯腈含量超过99.99wt %，表 明在该精馏塔4中成功实现了 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的分离，且萃取剂E二甲 基亚砜不会夹带到产品2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈中。塔釜内的萃取剂E二甲基 亚砜可以回输到萃取剂进料口 11，进行循环利用。
[0033] 实施例3:
[0034] -种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲基-2-丁烯腈的分 离系统，包括塔底再沸器1、塔顶2-甲基-3-丁烯腈冷却器2、塔顶2-甲基-2-丁烯腈冷却器3、 精馏塔4、进料罐5、进料栗6，进料罐5通过进料栗6与精馏塔4连接，精馏塔4底部设置塔底再 沸器1，精馏塔4内设置隔板7,将塔体内侧上部分为左侧区域8与右侧区域9,塔体下部为未 分隔的公共区域10,左侧区域8塔顶设置塔顶2-甲基-2-丁烯腈冷却器3,右侧区域9塔顶设 置塔顶2-甲基-3-丁烯腈冷却器2,精馏塔4左侧区域8顶部设置萃取剂进料口 11。
[0035]精馏塔4直径300mm，塔高6500mm，内设置隔板7,将塔体内侧上部分为左侧区域8与 右侧区域9,塔体下部为未分隔的公共区域10,精馏塔4底部公共区域10所占高度不超过总 塔尚的20%，将2_甲基_2_丁稀臆和2_甲基_3_丁稀臆按照质量比1:1在进料罐5中配比，通 过进料栗6送入该精馏塔4左侧区域8中下部，萃取剂E磷酸三甲酯由精馏塔4左侧区域8顶部 进料，控制精馏量200kg/h，控制塔底蒸馏温度110°C，塔顶压力在30kPaA范围，采用连续精 馏方法，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物料从塔左侧中下部加入，萃取剂E磷酸 三甲酯从塔左侧区域8顶部加入，控制萃取剂加入量300kg/h，由于萃取剂E磷酸三甲酯对2-甲基-3-丁烯腈的溶解性远大于2-甲基-2-丁烯腈，左侧区域8顶部可获得纯的2-甲基-2-丁 烯腈，2-甲基-3-丁烯腈随萃取剂E磷酸三甲酯进入塔釜公共区域10,在公共区域10被塔底 再沸器1循环加热，进入精馏塔的右侧区域9,实现2-甲基-3-丁烯腈同磷酸三甲酯的分离。 分别对塔顶左侧区域8和右侧区域9顶部产品进行分析，发现左侧区域顶部产品F中2-甲 基-2-丁烯腈含量超过99.99w.t%，右侧区域顶部产品G中2-甲基-3-丁烯腈含量超过 99.99wt%，表明在该精馏塔4中成功实现了 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的分离， 且萃取剂E磷酸三甲酯不会夹带到产品2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈中。塔釜内的 萃取剂E磷酸三甲酯可以回输到萃取剂进料口 11，进行循环利用。
[0036]本实用新型所述的分离方法及系统已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技 术人员可以借鉴本实用新型的内容适当改变精馏塔结构等环节来实现相应的其它目的，其 相关改变都没有脱离本实用新型的内容，凡在本实用新型创造的精神和原则之内，所作的 任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型创造的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲基-2-丁烯腈的分离 系统，其特征在于，精馏塔内设置隔板，将塔体内侧上部分为左右两个区域，塔体下部为未 分隔的公共区域，左侧区域塔顶设置塔顶2-甲基-2-丁烯腈冷却器，右侧区域塔顶设置塔顶 2-甲基-3-丁烯腈冷却器，精馏塔左侧区域顶部设置萃取剂进料口。2. 根据权利要求1所述一种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲 基-2-丁烯腈的分离系统，其特征在于，所述精馏塔内设置隔板后的公共区域所占高度不超 过精馏塔塔高的20 %。3. 根据权利要求1所述一种2-甲基-3-丁烯腈异构化生产3-戊烯腈过程中副产物2-甲 基-2-丁烯腈的分离系统，其特征在于，所述精馏塔直径300_，塔高不低于6000_。
【文档编号】C07C255/07GK205501166SQ201520999503
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年12月4日
【发明人】兰杰, 王聪, 赵敏伟, 李 荣, 梁军湘, 杨克俭, 闫伟, 刘晶, 赵丽丽, 赵斌, 郭启迪, 屈阁, 许景洋, 谢蕊, 张红柳, 霍瑜姝
【申请人】中国天辰工程有限公司, 天津天辰绿色能源工程技术研发有限公司