一种异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置及方法与流程

文档序号:13677883阅读:1765来源:国知局
技术领域本发明涉及一种精馏法在异丙醇生产过程中脱除副产物丙酮的装置及方法,是物理分离过程,属于石油化工领域。发明背景异丙醇是一种重要的有机原料和工业溶剂。广泛地应用于医药、化工合成、油墨等工业领域。异丙醇的生产方法主要是丙烯水合法,生产工艺分为丙烯间接水合和丙烯直接水合两种。丙烯直接水合法是目前工业上生产异丙醇的主要方法,该方法又可分为气相水合法、液相水合法和气-液混相水合法。气相水合法以德国维巴公司开发的维巴法为代表;液相水合法以日本德山曹达公司溶液催化法为代表;气-液混相水合法以美国德士古德国分公司(DeutcheTexaco)的离子交换树脂法为代表。丙烯间接水合法是丙烯与硫酸反应生成硫酸异丙酯,硫酸异丙酯水解生成异丙醇,该法有美国在采用。维巴法异丙醇占重要地位。维巴法生产异丙醇副产少量丙酮,在粗异丙醇中含量为100-400ug/g。异丙醇分离流程为一般维巴法的分离流程为粗异丙醇经上部注水的脱醚塔塔顶脱除异丙醚和溶于粗醇的丙烯二聚物,脱醚塔底物料进提浓塔,90#醇(异丙醇-水共沸组成)从提浓塔侧线采出。提浓塔底排出水和中和反应液生成的磷酸盐。90#醇进脱水塔。脱水塔是共沸精馏塔,常用的脱水剂为苯、异丙醚、环己烷和正己烷。无水异丙醇从脱水塔底采出,塔顶物料在分水罐内分层,油层(以脱水剂为主)回流到脱水塔,水层进回收塔,塔底排出水,塔顶回收脱水剂回分水罐会直接进脱水塔(HydrocarbonProcessing,1979,48(11),196;化工百科全书,第1卷,p876;US4,351,970)。美国专利US4,351,970披露提浓塔顶脱丙酮。提浓塔几乎是全回流操作,丙酮在提浓塔顶富集。丙酮富集到一定浓度经脱丙酮塔塔顶脱除,组成大致为含丙酮75%,含异丙醇15%,含水10%(US4,351,970),只有燃料价值。提浓塔顶脱丙酮方法(US4,351,970),由于提浓塔进料和塔顶都含丙酮,侧线采出的90#不可避免含有丙酮,在后续脱水过程中也要富集。维巴法异丙醇分离工艺是在提浓塔使丙酮富集,再经过脱丙酮塔顶脱出丙酮。由于丙酮从丙酮-异丙醇-水体系分离难度较大,塔顶分离出的丙酮含大量异丙醇和水,既损失高价值异丙醇,又因为含水而不能作为汽油调合组分直接应用。丙酮辛烷值很高,是理想的汽油调合组分。硫酸法生产异丙醇也产生少量丙酮,US2481211A提出在90#醇中加少量脱水剂(异丙醚),采用共沸原理在塔顶脱除丙酮,塔底得到不含丙酮的90#醇,再用共沸精馏原理脱水。提浓塔后、脱水塔前共沸精馏脱丙酮(US2481211A),虽然可以消除脱水过程丙酮继续富集,但增加操作步骤。

技术实现要素:
本发明的目的是提供一种异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置及方法,以解决现有技术丙酮富集的缺陷。为实现上述目的,本发明提出一种异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置,包括脱醚塔、提浓塔、脱水塔、分水罐、脱水剂回收塔及脱丙酮塔,所述脱醚塔底部与所述提浓塔连接,所述提浓塔顶部与所述脱水塔连接,所述脱水塔与所述分水灌连接,所述脱水剂回收塔与所述分水灌连接,所述分水罐底部与所述脱水剂回收塔及所述脱丙酮塔连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述分水罐底部出口通过流量调节阀再经过脱酮塔进料线与所述脱丙酮塔中部连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述分水灌底部通过流量调节阀再经过脱水剂回收塔进料线与所述脱水剂回收塔连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述脱丙酮塔底部出口通过脱酮塔底物料返回收塔线与脱水剂回收塔进料线合并后与所述脱水剂回收塔连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述分水罐中部出口通过分水罐油层返脱水塔线与所述脱水塔顶部连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述脱水塔顶部出口通过脱水塔出料线与所述脱水剂回收塔顶部回收脱水剂出料线合并后经过分水罐进料线与所述分水罐连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述脱丙酮塔为精馏塔,所述脱酮塔进料线位置在塔下部约1/3处。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述脱丙酮塔内安装有塔板。而且,为实现上述目的,本发明提出一种异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,粗异丙醇经脱醚塔脱醚后脱醚塔底物料进入提浓塔提浓,经提浓塔提浓后得到的提浓塔顶部物料进入脱水塔,由脱水塔脱水后得到的脱水塔顶物料进入分水灌,分水灌水层一部分进入脱水剂回收塔并将回收的脱水剂返回分水灌,分水灌水层的另一部分进入脱丙酮塔,塔顶脱除丙酮。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,通过调整分水灌水层进入脱丙酮塔和脱水剂回收塔的比例调整水层丙酮浓度。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,分水灌水层进入脱丙酮塔的比例为分水灌水层15的1/6至1/3。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,分水罐水层丙酮浓度为1-20%m/m。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,分水罐水层丙酮浓度为2-8%m/m。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔板数10-60块,优选20-35块,进料位置在塔下部1/3左右。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔为板式塔或填料塔。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔操作压力为减压、常压或高压,优选常压操作。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,提浓塔顶部物料为丙酮及醇水混合物。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱水塔顶物料为丙酮、脱水剂及醇水混合物。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱水塔底部出料为无水醇。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔顶部出料为丙酮及脱水剂。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔底部出料返回到脱水剂回收塔。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,分水灌中的油层返回到脱水塔。本发明的异丙醇生产过程中脱除丙酮的装置及方法,采用精馏法脱除异丙醇生产过程中副产物丙酮,避免了丙酮富集,降低了异丙醇装置能耗、避免了丙酮挥发污染大气,达到了节能环保的目的。附图说明图1为本发明异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置示意图。其中,附图标记:1脱醚塔2粗异丙酮3水4异丙醚及其混合物5脱醚塔底物料6提浓塔7废水8提浓塔顶部物料9脱水塔10无水醇11脱水塔出料线12分水罐13分水罐油层返脱水塔线14分水罐油层15分水罐水层16流量调节阀17脱水剂回收塔进料线18脱水剂回收塔19脱水剂回收塔顶部回收脱水剂出料线20废水21脱酮塔进料线22脱丙酮塔23丙酮及脱水剂24脱酮塔底物料返回收塔线具体实施方式本发明公开了一种异丙醇生产过程中脱除丙酮的方法,采用精馏法脱除异丙醇生产过程中副产物丙酮。。丙酮沸点低极易溶于水,经提浓塔顶、脱水塔顶及回收塔顶在分水罐水层富集。丙酮与常用异丙醚、环己烷、正己烷形成最低沸点共沸物。脱水剂在分水罐水层有一定的溶解,在丙酮浓度与脱水剂浓度比例略大于共沸组成时,可以抑制水-异丙醇-脱水剂三元共沸物的形成,实现丙酮-脱水剂共沸物及丙酮与水-异丙醇二元共沸物的清晰分离。丙酮略过剩的丙酮-脱水剂混合物,几乎不含异丙醇和水,研究法辛烷值大于100,是低硫含氧的高辛烷值组分。脱丙酮塔底物料含水、异丙醇和少量丙酮,经回收塔脱除大部分水回收异丙醇和水共沸物或返提浓塔。从反应器到粗异丙醇中的丙酮,单程通过提浓塔和脱水塔,在水层丙酮浓度达不到脱酮塔进料线端浓度要求,水层物料进脱水剂回收塔,丙酮随脱水剂-异丙醇-水三元共沸物返回分水罐,造成丙酮循环富集。当丙酮浓度与溶于水层的脱水剂浓度比例大于共沸组成时,可以通过脱丙酮塔脱除丙酮及脱水剂,丙酮可行浓度为1-20%m/m。丙酮浓度过低不能抑制水-异丙醇-脱水三元共沸物的形成,脱出的物料含水和异丙醇;丙酮浓度过高增加脱水塔和回收塔能耗,适宜的浓度为2-8%。丙酮是丙烯水合反应的副产物,反应器出口丙酮含量在100-400ug/g,经提浓塔和脱水塔,在脱水塔油水分离罐水层得到浓缩。分水罐水层物料1/6-1/3进脱丙酮塔。脱丙酮塔顶脱除丙酮与脱水剂的化合物,塔底物料与其余水层物料一起进回收塔。回收塔顶物料返回分水罐,水罐水层丙酮控制在2-8%m/m。脱除的丙酮与脱水剂混合物是无硫含氧的高辛烷值组分,适合调和汽油。图1为本发明异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置示意图,如图1所示:本发明提出的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置,包括脱醚塔1、提浓塔6、脱水塔9、分水罐12、脱水剂回收塔18及脱丙酮塔22,所述脱醚塔底部与所述提浓塔连接,所述提浓塔顶部与所述脱水塔连接,所述脱水塔与所述分水灌连接,所述脱水剂回收塔与所述分水灌连接,所述分水罐底部与所述脱水剂回收塔及所述脱丙酮塔连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述分水罐底部出口通过流量调节阀16再经过脱酮塔进料线21与所述脱丙酮塔22中部连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述分水灌底部通过流量调节阀再经过脱水剂回收塔进料线17与所述脱水剂回收塔连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述脱丙酮塔底部出口通过脱酮塔底物料返回收塔线24与脱水剂回收塔进料线17合并后与所述脱水剂回收塔连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述分水罐中部出口通过分水罐油层返脱水塔线13与所述脱水塔顶部连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述脱水塔顶部出口通过脱水塔出料线11与所述脱水剂回收塔顶部回收脱水剂出料线合并后经过分水罐进料线与所述分水罐连接。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述脱丙酮塔为精馏塔,所述脱酮塔进料线位置在塔下部约1/3处。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置中,所述脱丙酮塔内安装有塔板。而且,为实现上述目的,本发明提出一种异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,粗异丙醇2经脱醚塔1脱醚后脱醚塔底物料5进入提浓塔6提浓,经提浓塔6提浓后得到的提浓塔顶部物料8进入脱水塔9,由脱水塔9脱水后得到的脱水塔顶物料进入分水灌12,分水灌水层15一部分进入脱水剂回收塔18并将回收的脱水剂19返回分水灌12,分水灌水层15的另一部分进入脱丙酮塔22,塔顶脱除丙酮。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,通过调整分水灌水层15进入脱丙酮塔22和脱水剂回收塔18的比例调整水层丙酮浓度。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,分水灌水层15进入脱丙酮塔22的比例为分水灌水层15的1/6至1/3。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,分水罐水层15丙酮浓度为1-20%m/m。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,分水罐水层15丙酮浓度为2-8%m/m。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔板数10-60块,优选20-35块,进料位置在塔下部1/3左右。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔为板式塔或填料塔。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔操作压力为减压、常压或高压,优选常压操作。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,提浓塔顶部物料8为丙酮及醇水混合物。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱水塔顶物料为丙酮、脱水剂及醇水混合物。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱水塔底部出料为无水醇10。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔顶部出料为丙酮及脱水剂23。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,脱丙酮塔底部出料24返回到脱水剂回收塔17。其中,所述的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法,分水灌12中的油层14返回到脱水塔9。具体而言,本发明的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的装置,包括脱醚塔、提浓塔、脱水塔、分水罐、脱水剂回收塔及脱丙酮塔,所述脱醚塔底部与所述提浓塔连接,所述提浓塔顶部与所述脱水塔连接,所述脱水塔与所述分水灌连接,所述脱水剂回收塔与所述分水灌连接,所述分水罐底部与所述脱水剂回收塔及所述脱丙酮塔连接。所述分水罐底部出口通过流量调节阀再经过脱酮塔进料线与所述脱丙酮塔中部连接。所述分水灌底部通过流量调节阀再经过脱水剂回收塔进料线与所述脱水剂回收塔连接。所述脱丙酮塔底部出口通过脱酮塔底物料返回收塔线与脱水剂回收塔进料线合并后与所述脱水剂回收塔连接。所述分水罐中部出口通过分水罐油层返脱水塔线与所述脱水塔顶部连接,所述脱水塔顶部出口通过脱水塔出料线11与所述脱水剂回收塔顶部回收脱水剂出料线合并后经过分水罐进料线与所述分水罐连接。所述脱丙酮塔为精馏塔,所述脱酮塔进料线位置在塔下部约1/3处。所述脱丙酮塔内安装有塔板。本发明的异丙醇生产过程脱除副产物丙酮的方法中,粗异丙醇2及水3经脱醚塔1脱醚后脱醚塔底物料5进入提浓塔6提浓,经提浓塔6提浓后得到的提浓塔顶部物料8进入脱水塔9,由脱水塔9脱水后得到的脱水塔顶物料进入分水灌12,分水灌水层15一部分进入脱水剂回收塔18并将回收的脱水剂19返回分水灌12,分水灌水层15的另一部分进入脱丙酮塔22,塔顶脱除丙酮,分水灌油层14通过分水罐油层返脱水塔线返回脱水塔9。其中,脱醚塔1顶部出料为异丙醚及其混合物,提浓塔6底部排出废水7,脱水剂回收塔18底部排出废水20,脱水塔9底部排出无水醇10。通过调整分水灌水层15进入脱丙酮塔22和脱水剂回收塔18的比例调整水层丙酮浓度。分水灌水层15进入脱丙酮塔22的比例为分水灌水层15的1/6至1/3。分水罐水层15丙酮浓度为1-20%m/m。分水罐水层15丙酮浓度为2-8%m/m。脱丙酮塔板数10-60块,优选20-35块,进料位置在塔下部1/3左右。脱丙酮塔为板式塔或填料塔。脱丙酮塔操作压力为减压、常压或高压,优选常压操作。提浓塔顶部物料8为丙酮及醇水混合物((共沸醇(90#醇))。脱水塔顶物料为丙酮、脱水剂及醇水混合物(主要三元共沸物)。脱水塔底部出料为无水醇10。脱丙酮塔顶部出料为丙酮及脱水剂23。脱丙酮塔底部出料24返回到脱水剂回收塔17。分水灌12中的油层14返回到脱水塔9。实例1将20800克脱水塔水层物料(含脱水剂0.04%、含酮4.20%、含水69.82%、含异丙醇25.94%)经进料泵打入脱丙酮塔,脱丙酮塔进料口在下端1/3处,进料量为400克/小时。在此条件下,塔顶得到富含酮物料(含酮97.14%;含脱水剂2.16%;含水0.43%、含异丙醇0.27%)。该物料研究法辛烷值RON为102.7。脱酮后的塔底物料(含酮0.55%;含脱水剂0.00%;含水69.07%、含异丙醇30.38%)与脱水塔水层物料按1:4混合,进行脱水剂回收操作。将混合物料5200克(含脱水剂0.03%、含酮3.5%、含水70%、含异丙醇26.47%)经进料泵从塔顶打入脱水剂回收塔,理论板数25块,进料量为400克/小时。在此条件下,塔顶物料(含酮12.8%;含脱水剂0.11%;含水13.2%、含异丙醇73.89%)返回脱水塔,塔底物料含水99.97%,含异丙醇0.03%。实施例2维巴法异丙醇生产,未实施脱丙酮情况下,对装置做跟踪,数据如下:粗醇产量55吨/小时,异丙醇含量14-16%,丙酮浓度100-400ug/g。通过一年的跟踪发现,随着开车时间的延长,丙酮的累积量开始逐渐升高以后又趋于平稳,其中脱水塔水层中的含酮量最高,丙酮含量从刚开车7日3.58%,开车22天,水层丙酮量为18.46%。随着开车时间的延长,水层丙酮含量基本维持在15%到35%之间,丙酮含量伴随环境气温高低而波动。主要原因是丙酮浓度增高后在尾气排空口随尾气蒸发损失排到大气,维持丙酮含量的平衡。实施例3维巴法异丙醇生产,新增脱丙酮单元情况下,对装置做跟踪,数据如下:粗醇产量55吨/小时,异丙醇含量14-16%m/m,丙酮浓度100-400ug/g。粗醇按脱醚塔、提浓塔、脱水塔工序生产,脱水塔水层1吨/小时进脱丙酮塔,其余约2.5吨/小时进脱水剂回收塔进料。脱丙酮塔采用规整填料,总理论塔板数30块,进料位置20块(从顶计算),全回流操作,回流量1.8吨/小时。回流罐液位控制,间歇采出。塔底物料返回脱水剂回收塔进料。脱酮塔物料分析结果是:脱水剂含量35.44%,丙酮含量64.31%,异丙醇检不出,水0.25%。研究法辛烷值100.3,马达法辛烷值95.9,硫含量检不出,烯烃检不出,芳烃检不出。本发明适用于在异丙醇生产过程中脱除副产物丙酮的方法,是物理分离过程,属于石油化工领域。本发明可以适用和推广所有在异丙醇生产过程中有副产物丙酮生成的装置,应用前景广阔。本发明的异丙醇生产过程中脱除丙酮的装置及方法,采用精馏法脱除异丙醇生产过程中副产物丙酮,避免了丙酮富集,降低了异丙醇装置能耗、避免了丙酮挥发污染大气,达到了节能环保的目的。当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
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