通過蒸餾從粗1,3-丁二烯獲得純1,3-丁二烯的方法和裝置的製作方法
2023-05-29 18:15:06
專利名稱：通過蒸餾從粗1,3-丁二烯獲得純1,3-丁二烯的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過蒸餾從粗1，3-丁二烯獲得純1，3-丁二烯的方法，和涉及用於實施該方法的裝置。
在工業規模上，1，3-丁二烯通常從C4餾分獲得，即從烴混合物獲得，在該混合物中，C4烴類、特別是1-丁烯、異丁烯和1，3-丁二烯佔主要地位。除了少量C3-和C5-烴之外，C4餾分通常包含丁炔，特別是1-丁炔(乙基乙炔)和丁烯炔(乙烯基乙炔)。在這裡，先開始獲得粗1，3-丁二烯，即一種混合物，它含有約89-99.5％重量的1，3-丁二烯，其餘的是雜質。為了滿足規定，粗1，3-丁二烯然後必須通過蒸餾進一步純化得到純1，3-丁二烯。純1，3-丁二烯的規格特別要求1，3-丁二烯的最低含量是99.6％重量，丙炔的最大允許含量是10ppm，和1，2-丁二烯的最大允許含量是20ppm。
由於各組分的相對揮發性的差異小，所以從C4餾分分離粗1，3-丁二烯是一個複雜的蒸餾問題，因此通常由萃取蒸餾進行。
乙炔類C4雜質，特別是乙基乙炔和乙烯基乙炔，也可以特別有利地通過在萃取蒸餾之前進行選擇性氫化(如US4277313所述)，或者特別有利地通過在一個塔內(優選間壁塔)或在熱偶合塔中在非均相催化劑上進行萃取蒸餾和選擇性氫化，被轉化成所需的產品1，3-丁二烯。這種方法描述在德國專利申請10022465.2中，這不是在先出版物，將其全部引入本發明的公開中。但是，用於萃取蒸餾或萃取蒸餾和選擇性氫化的公知方法(例如德國專利申請10022465.2所述)先得到不滿足規定的粗1，3-丁二烯，所以稱作粗1，3-丁二烯。
根據現有技術，通過蒸餾將粗1，3-丁二烯純化成純1，3-丁二烯的操作在兩個階段進行在第一階段，在約7巴的塔壓力下在塔頂取出主要含丙炔和丙二烯的混合物，和在第二下遊蒸餾塔中，在約4.5巴壓力下作為底部產物分離出1，2-丁二烯和C5-烴。在粗1，3-丁二烯中存在的順-2-丁炔的大約一半出現在第二蒸餾塔的頂部，約另一半出現在該塔的底部。在第二蒸餾塔的頂部取出所需的產物，即僅僅是純1，3-丁二烯。
EP-B 284 971公開了兩個蒸餾塔的熱偶合操作。在EP-B 284 971的方法中，兩個蒸餾塔也在不同的壓力下操作，所以各自必須配備自身的蒸發器和冷凝器，導致與使用非熱偶合的兩個蒸餾塔的方案相比，能量消耗僅僅稍微降低。
所有用於通過蒸餾從粗1，3-丁二烯獲得純1，3-丁二烯的公知方法都源於這樣的假設，即考慮到傾向於聚合的熱敏感性二烯以及為了在第一蒸餾塔頂部獲得更好的丙炔/丙二烯混合物的可冷凝性，絕對必要的是在兩個不同的壓力下操作(其中第二蒸餾塔的壓力低於第一蒸餾塔的壓力)。
本發明的目的是提供一種通過蒸餾從粗1，3-丁二烯獲得純1，3-丁二烯的改進的方法和裝置，該方法和裝置能以更經濟的方式滿足所需的要求，特別是在投資成本和能量成本方面。
該目的通過一種通過蒸餾從粗1，3-丁二烯獲得純1，3-丁二烯的方法來實現。
根據本發明，該方法在間壁塔中進行，其中間隔壁沿著塔的縱向方向安裝，形成上部共用塔區域、下部共用塔區域、進料段和出料段。
已經驚奇地發現，與必須使用不同壓力的兩段操作相反，通過蒸餾從粗1，3-丁二烯獲得純1，3-丁二烯的方法可以在一個塔、即間壁塔中進行，從而使用一個壓力。
根據本發明，該方法在間壁塔中進行。間壁塔是具有垂直間隔壁的蒸餾塔，這些間隔壁能防止液體和蒸氣流在塔的子區域中的橫向混合。包含金屬平片的間隔壁將塔的中間區域沿縱向方向分割成進料段和出料段。向進料段加入待分餾的混合物(即粗1，3-丁二烯)，從出料段取出產物(即純1，3-丁二烯)。
該方法通常連續地進行。
間壁塔通常與任何蒸餾塔相似，配備有塔底蒸發器和塔頂冷凝器。
在本發明的方法中，在塔底蒸發器和相關管道系統中的停留時間有利地限制為1-15分鐘，優選3-6分鐘。這確保該裝置的操作沒有問題，儘管含有許多不飽和組分的混合物易於聚合；特別是這確保僅僅輕微結焦(如果有的話)。
在優選的工藝變型中，在塔的進料段和出料段之間的間隔壁的上端的液體反流比率調節到1∶1.3-2.2，優選1∶1.6-1.9。這優選通過調節或設定裝置使得在間隔壁上端收集液體並使其按照上述比率通入塔的進料段和出料段來實現。這確保較低的能量消耗。
在進一步優選的工藝變型中，除了在間隔壁上端調節液體反流比率之外或作為另一種選擇，在間隔壁下端的蒸氣流與塔的進料段和出料段的蒸氣流之間的比率設定為1∶0.7-1.3，優選1∶0.95-1.1。蒸氣流比率的設定優選通過選擇分離內件和/或通過額外安裝能產生壓降的內件(例如多孔板)或通過調節蒸氣流的流動來實現。
本發明方法優選在2-10巴、優選4-7巴的塔頂壓力下進行。
上部共用塔區域優選配備有溫度調節器，其中在最上面的理論塔板以下、優選在距離塔頂的第三理論塔板上有測量點，它利用餾出液流、反流比率或優選反流量作為設定參數。這確保塔的穩定操作，從而在可達到的產物純度方面有進一步改進。
在另一個工藝變型中，額外或作為另一個選擇，在下部塔區域配有溫度調節器，其中在最低的理論塔板以上、優選在距離底部的第二理論塔板上有測量點，它利用在底部取出的量作為設定參數。這種額外的檢測實現了對穩定塔操作的進一步改進。
此外，額外或作為另一個選擇，可以提供在塔底部的液面調節器，它利用在側出料口取出的量作為設定參數。
本發明還提供一種用於實施從粗1，3-丁二烯蒸餾獲得純1，3-丁二烯的本發明方法的間壁塔。
該間壁塔具有約40-70、優選50-60個理論塔板。
粗1，3-丁二烯的進料點優選位於第20-40、優選第25-35個理論塔板中的理論塔板上。
純1，3-丁二烯的側出料口優選位於第25-50、優選第33-40個理論塔板中的理論塔板上。
間隔壁安裝在塔內，優選位於第10和第60個理論塔板之間、優選第15和第53個理論塔板之間的中心。
關於分離活性內件，一般沒有限制；優選有序填料或塔盤。
在優選的實施方案中，設計塔盤，特別是關於其溢流高度，使得塔內的停留時間不超過15分鐘，優選10分鐘。
下面通過附圖
和實施例說明本發明。
在唯一的附圖中，顯示間壁塔1，其具有間隔壁8，它將間壁塔1分隔成共用上部塔區域9；進料段10、12，其中有富集段10和汽提段12；出料段11、13，其中有汽提段11和富集段13；以及共用下部塔區域14。粗1，3-丁二烯2在塔段10和12之間進入間壁塔1。在塔段11和13之間取出純1，3-丁二烯3，優選以液體形式。在塔頂獲得的蒸氣流15在冷凝器6中部分冷凝(如果需要可以補充後冷凝器)，並被分成反流16和餾出液流4。來自冷凝器6的未冷凝的餾分含有低沸點雜質，並作為料流19以蒸氣形式取出。在塔的下端，液體17在蒸發器7中部分蒸發，該蒸氣經由管線18返回該塔。含有高沸點雜質的子料流5被取出。蒸發器7可以是自然對流蒸發器或作為強制循環蒸發器；在後一種情況下，用於液體流17的額外循環泵是必要的。為了避免不希望的聚合反應，特別有利地使用降膜蒸發器代替強制循環蒸發器，因為這種蒸發器允許最短的停留時間。為了減少液體在蒸發系統中的停留時間，有用的是使液面調節器不位於碟形塔底，而是位於液體17的管線中。
實施例將溫度為43.8℃的11027千克/小時的粗1，3-丁二烯料流以液體形式加入到具有總共55個理論塔板的間壁塔1的第30個理論塔板上。粗1，3-丁二烯具有以下組成丙炔 800ppm正丁烷9ppm異丁烷17ppm
正丁烯 28ppm異丁烯 49ppm反-2-丁烯13ppm順-2-丁烯0.27％重量1，3-丁二烯 99.44％重量1，2-丁二烯 0.14％重量1-丁炔 49ppmC4-乙炔 82ppmC5組分 48ppm水 405ppm間隔壁8從第20個理論塔板延伸到第51個理論塔板。側出料口3位於第37個理論塔板上。該塔在頂部壓力5.5巴和底部壓力5.75巴下操作。
在塔頂的冷凝在40℃下進行。從冷凝器6取出26.4千克/小時的含有低沸點物質的氣流。從該冷凝流中取出4.4千克/小時的子料流4。在塔的底部於62℃取出28千克/小時的高沸點雜質5。在側出料口，於49.7℃的溫度，以液體形式取出10968.5千克/小時的所需產物，即純1，3-丁二烯。該產物的1，3-丁二烯含量是99.76％重量。滿足了對於丙炔為10ppm和對於1，2-丁二烯為20ppm的常規商業規格。1，3-丁二烯的蒸餾產率在99.8％以上。
間隔壁8上端液體的分隔比率在進料段和出料段之間是1∶1.8。在間隔壁的下端，蒸氣流在進料段和出料段之間以1∶1的比率被分隔。加熱能量是4778kW。
與常規兩段蒸餾方法相比，本發明方法允許將待蒸餾的90000公噸/年的粗1，3-丁二烯蒸餾得到符合所需規格的純1，3-丁二烯，投資成本節省20％，能量成本節省16％。
權利要求
1.一種通過在間壁塔(1)中從粗1，3-丁二烯蒸餾獲得純1，3-丁二烯的方法，其中間隔壁(8)沿著塔的縱向方向安裝，形成上部共用塔區域(9)、下部共用塔區域(14)、進料段(10、12)和出料段(11、13)。
2.根據權利要求1的方法，其中在底部蒸發器(7)和相關管道系統中的停留時間限制為1-15分鐘，優選3-6分鐘。
3.根據權利要求1或2的方法，其中在塔的進料段(10)和出料段(11)之間的間隔壁(8)的上端的液體反流比率調節到1∶1.3-2.2，優選1∶1.6-1.9。
4.根據權利要求1-3中任一項的方法，其中在間隔壁(8)的下端與塔的進料段(12)和出料段(13)的蒸氣流之間的比率設定為1∶0.7-1.3，優選1∶0.95-1.1。
5.根據權利要求1-4中任一項的方法，其中塔頂壓力是2-10巴，優選4-7巴。
6.根據權利要求1-5中任一項的方法，其中上部共用塔區域配備有溫度調節器，其中在最上面的理論塔板以下、優選在距離塔頂的第三理論塔板上有測量點，它利用餾出液流、反流比率或優選反流量作為設定參數。
7.根據權利要求1-6中任一項的方法，其中下部共用塔區域配備有溫度調節器，其中在最低的理論塔板以上、優選在距離底部的第二理論塔板上有測量點，它利用在底部取出的量作為設定參數。
8.根據權利要求1-7中任一項的方法，其中塔底部配備有液面調節器，它利用在側出料口取出的量作為設定參數。
9.一種用於實施根據權利要求1-8中任一項的方法的間壁塔(1)，其具有約40-70、優選50-60個理論塔板。
10.根據權利要求9的間壁塔(1)，其中粗1，3-丁二烯的進料點(2)位於第20-40、優選第25-35個理論塔板中的理論塔板上。
11.根據權利要求9或10的間壁塔(1)，其中純1，3-丁二烯的側出料口(3)位於第25-50、優選第33-40個理論塔板中的理論塔板上。
12.根據權利要求9-11中任一項的間壁塔(1)，其中間隔壁(8)安裝在塔內，優選位於第10個和第60個理論塔板之間、優選第15個和第53個理論塔板之間的中心。
13.根據權利要求9-12中任一項的間壁塔(1)，其配備了有序填料或塔盤作為分離活性內件。
14.根據權利要求13的間壁塔(1)，其中設計塔盤，特別是關於其溢流高度，使得塔內的停留時間不超過15分鐘，優選10分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種通過蒸餾從粗1，3－丁二烯獲得純1，3－丁二烯的方法。所述方法在間壁塔中進行，其中間隔壁沿著塔的縱向方向安裝，形成共用上部塔區域、共用下部塔區域、進料段和出料段。
文檔編號C07C7/04GK1474794SQ01818942
公開日2004年2月11日 申請日期2001年11月15日 優先權日2000年11月16日
發明者G·博納, G 博納, K·金德勒, 呂, M·帕爾, 炊, G·凱貝爾 申請人:巴斯福股份公司