一種甲基異丁基酮合成液的分離方法
2023-06-02 12:51:26 1
專利名稱：一種甲基異丁基酮合成液的分離方法
技術領域：
本發明涉及一種甲基異丁基酮合成液的分離方法，本發明尤其涉及一種採用非均相共 沸精餾方法精製異丙醇一步法產生的甲基異丁基酮合成液的分離方法。
背景技術：
在甲基異丁基酮的生產中，主要有丙酮三步法、 一步法和異丙醇一步法，目前新建甲 基異丁基酮(簡稱MIBK)裝置中，主要以丙酮一步法為主。從MIBK合成工藝看，丙酮一 步法需要高壓、中壓加氧設備，以及高壓制氫裝置，供氫動力消耗較大，同時對設備材質 的耐氫腐蝕要求較高，因此設備投資較高，而異丙醇一步法的反應條件溫和，設備投資相 對較低。從MIBK分離工藝看，丙酮一步法由於副產物少，其分離設備要少於異丙醇一步 法，但異丙醇一步法的副產物均為具有較高附加值的高沸點溶劑，其銷售價格均高於原料 丙酮，經濟效益較好，同時也符合我國的資源情況[溫樹棠.合成甲基異丁基酮工藝的技 術經濟分析.廣東化工，1999， 26 (1)， 37-38]，因此在工業生產上，以異丙醇為原料的 混合酮工藝仍在市場上佔有一定的比例[王學強.甲基異丁基酮的生產技術及應用.石油 化工，2002， 31 (5)， 393-400]。
從MIBK合成單元進入分離系統的甲基異丁基酮合成液物流含有丙酮(ACET0NE)、異 丙醇(IPA)、水、MIBK、 4-甲-2-戊醇(簡稱MIBC)、 二異丁基酮(簡稱DIBK)等物質， 水與IPA、 MIBK、 MIBC等物質形成共沸物，增加了分離過程的複雜性。目前異丙醇一步法 MIBK精製過程通常採用附
圖1所示的三塔間歇分離流程，即第一個塔為丙酮塔，甲基異 丁基酮合成液經過丙酮塔分離後，大部分丙酮從塔頂流出，塔釜物流進入液-液分離器進 行脫水，上層有機相(油相)進入第二個塔，即脫水塔，水與IPA及MIBK形成共沸物從 塔頂採出，塔釜物流進入第三個塔，即MIBK精製塔，在塔頂得到純度較高的產品MIBK。 附圖1中，1-丙酮塔，2-脫水塔，3-MIBK精製塔。在上述三塔間歇分離流程中，由於水 與MIBK形成的共沸點低於水的沸點，為保證MI服產品質量，要在脫水塔將水全部脫除時， 必將在塔頂夾帶與共沸組成等量的MIBK，造成MI服的大量損失，實際生產也表明該精餾
流程MIBK的收率極低[張成中、李秀梅、李群生、李剛.異丙醇一步法生產甲基異丁基 酮分離過程的研究.化工進展，2005， 24 (5)， 541-544]。
李秀梅等[李秀梅、李群生、李建偉、李成嶽.異丙醇一步法合成MIBK精餾過程優化. 精細化工，2005， 22 (7)， 503-506]用乙二醇作萃取劑，提出了一種改進的五塔萃取精餾 分離流程，如附圖2所示，圖中l-丙酮塔，2-脫高沸物塔，3-萃取塔，4-萃取劑回收塔， 5-MIBK精製塔。甲基異丁基酮合成液進入丙酮塔，丙酮在塔頂分離出去，釜液進入脫高 沸物塔，塔釜為DIBK等高沸物，MIBK及以上輕組分從塔頂分離出去，然後進入萃取塔， 用萃取劑進行萃取精餾，釜液進入萃取劑回收塔，將其中所含水在塔頂脫除掉，釜液為萃 取劑，重複使用；萃取塔頂脫除水的物流進入MIBK精製塔，塔頂是以異丙醇為主的物流， 塔釜為產品MIBK物流。該流程雖然提高了產品收率，但是一方面增加了兩個塔設備，即 增加了設備投資，另一方面由於萃取劑的大量引入，也導致了能耗的大量增加，使生產成 本增加。
發明內容
本發明的目的在於提供一種異丙醇一歩法甲基異丁基酮合成液(主要成分有丙酮、異 丙醇、水、MIBK、 4-甲-2-戊醇和二異丁基酮)的分離方法，採用非均相共沸精餾方法， 通過側線採出及水洗，脫除合成液物料中的異丙醇和水，提高甲基異丁基酮產品的收率。 除非另有說明，本發明敘述中所提到的百分率均為質量百分率。 本發明提供了一種甲基異丁基酮合成液的分離方法，包括將甲基異丁基酮合成液中的 水及異丙醇脫除，將丙酮、甲基異丁基酮提純，其特徵在於丙酮精製和脫水在一個塔中進 行；採用非均相共沸精餾，通過水洗在一個塔中進一步脫除水和異丙醇，回收MIBK，分 離步驟如下
A. 甲基異丁基酮合成液進入丙酮塔，在塔頂收集丙酮產品，塔釜非均相共沸物進入液 -液分離器，分為油相和水相兩部分，分層後的水相從側線採出並打入MIBK回收塔，塔釜 採出物料進入脫水塔；
B. 脫水塔頂夾帶MIBK的異丙醇及水等輕組分物流進入MIBK回收塔，塔釜物流進入 MIBK精製塔；
C. 步驟A的水相物流和步驟B的塔頂輕組分物流一同進入MIBK回收塔，在塔頂收集 異丙醇等輕組分，非均相共沸物進入液-液分離器，分為油相和水相兩部分，水相在側線 採出，塔釜物流進入MIBK精製塔；
D. 歩驟B的脫水塔塔釜物流和步驟C的MIBK回收塔塔釜物流一同進入MIBK精製塔， 在塔頂得到MIBK產品，從塔釜引出含DIBK的高沸物。
本發明所述的甲基異丁基酮合成液是異丙醇一步法產生的甲基異丁基酮合成液。 本發明步驟A中的液-液分離器中的油相全部回流到丙酮塔釜內；步驟C中的液-液分 離器中的油相全部回流到MIBK回收塔內部。 附圖1為三塔間歇分離流程。 附圖2為改進的五塔萃取精餾分離流程。 附圖3為本發明的分離流程。 下面參照附圖3進一步敘述本發明
本發明提出的異丙醇一歩法甲基異丁基酮合成液分離方法如附圖3所示，圖中卜 丙酮塔，2-脫水塔，3-MIBK回收塔，4-MIBK精製塔。甲基異丁基酮合成液(主要成分有 丙酮、異丙醇、水、MIBK、 4-甲-2-戊醇和二異丁基酮)首先進入丙酮塔。丙酮塔的主要 任務是回收甲基異丁基酮合成液中的丙酮，經丙酮塔的分離，在塔頂可以得到質量分率大 於99. 5%的丙酮。本發明的丙酮塔不同於三塔間歇分離流程和萃取精餾分離流程中的丙酮 塔，該塔採用非均相共沸精餾原理，在塔釜位置設置了液-液分離器，基於相間液-液平衡， 液-液分離器中的非均相共沸物分為油、水兩相，油相全部回流，水相全部採出，從而將 合成液物料中大部分的水從側線分離出去，減輕了脫水塔的負荷，而丙酮塔的能耗也沒有 增加。本發明的丙酮塔起著分離丙酮和脫水的雙重作用，此時丙酮塔釜物流中丙酮的含量 低於1%。
丙酮塔脫除丙酮的塔釜物流進入脫水塔，為保證後續單元能夠得到合格的MIBK產品， 需要將水和異丙醇等輕組分在塔頂脫除掉，由於水與MIBK的共沸作用，部分MIBK隨水從 塔頂蒸出，塔釜水含量低於0.2%。為了回收脫水塔頂物流中的MIBK，本發明用丙酮塔釜 側線水對脫水塔頂物流進行水洗，以脫除其中的異丙醇，回收MIBK，即丙酮塔釜側線水 物流與脫水塔頂物流共同進入MIBK回收塔，將塔內適宜位置的非均相共沸物引入液-液分 離器，由於液-液相間平衡，液-液分離器中的非均相共沸物分為油、水兩相，油相全部回 流，水相全部側線採出，實現了非均相共沸精餾，液-液分離器可在進料位置設置。MTBK
回收塔頂是以異丙醇為主的物流，側線是以水為主的物流，由於異丙醇與水互溶，側線也 起到脫除部分異丙醇的作用。此時MIBK回收塔的塔釜物流基本不含異丙醇，水的含量也 低於0. 2%。
脫水塔脫除水和異丙醇的塔釜物流與MIBK回收塔脫除水和異丙醇的塔釜物流一同進 入MIBK精製塔，採用常規精餾，在塔頂就能得到99.5W的MIBK產品，以DIBK為主的高 沸物從塔釜採出。
本發明與現有工藝及方法相比，根據水與IPA、 MIBK、 MIBC等物質形成的既有均相共 沸物，又有非均相共沸物的特點，採用非均相共沸精餾的方法建立異丙醇一步法MIBK合 成液的精餾分離流程，在不顯著增加設備投資和生產成本的情況下，顯著提高MIBK產品 的收率，具體來說具有如下優點
(1) 通過在丙酮塔釜內部設置液-液分離器，提高了脫水效果(20%左右)；用丙酮 塔釜側線水對脫水塔頂物流進行水洗，能夠有效脫除物料中的異丙醇。
(2) 相對於三塔間歇分離流程，本發明在不顯著增加設備投資和生產成本的情況 下，能明顯提高甲基異丁基酮的產品收率(60%左右)。
(3) 相對於萃取精餾分離流程，本發明可以減少設備投資、降低生產成本，同時 提高甲基異丁基酮產品收率近4%。
具體實施例方式
以下為本發明的具體實施例，但本發明不僅僅限於這些實施例。
實施例1:
採用附圖3所示工藝流程。
甲基異丁基酮合成液(組成為丙酮0.618、異丙醇0.03、水0.062、 MIBK: 0.216、 4-甲-2-戊醇0.01、 二異丁基酮0.064)進入丙酮塔。塔釜由低壓蒸氣供熱，塔頂為全 凝器冷凝，丙酮由塔頂採出，產品質量為99.5%，收率為97%。丙酮塔流入塔釜底部的液 體經收集流入液-液分離器，分層為油、水兩相，水相主要含大量的水和部分異丙醇，全 部從側線採出，油相全部回流到釜內， 一部分進入再沸器， 一部分作為塔釜物流採出，該 物流的丙酮含量小於1%。
脫除丙酮的丙酮塔釜物流進入脫水塔，塔釜由低壓蒸氣供熱，塔頂為全凝器冷凝。經 分離，主要成分為異丙醇、水和MIBK的物流從塔頂採出，塔釜水含量低於0.2%。
丙酮塔釜側線水物流與脫水塔頂物流共同進入MIBK回收塔，塔釜由低壓蒸氣供熱， 塔頂為全凝器冷凝，回流比為7。將進料板上液體收集至液-液分離器中，分層後，上層 油相全部回流到塔內，下層水相全部從側線採出。經分離，塔頂是以異丙醇為主的物流， 側線是以水為主的物流，並含有部分異丙醇，此時MIBK回收塔的塔釜物流基本不含異丙 醇，水的含量也低於0.2%。
脫水塔的塔釜物流與MIBK回收塔的塔釜物流一同進入MIBK精製塔，塔釜由低壓蒸氣 供熱，塔頂為全凝器冷凝。經分離，在塔頂得到產品質量為99.5乂的MIBK產品，MIBK收 率達95. 5%以上。
實施例2:
按所述的相同歩驟重複進行實施例1，但MIBK回收塔的回流比為10，其餘歩驟相同， 得到的丙酮收率不變，MIBK收率為96%。 實施例3:
按所述的相同步驟重複進行實施例1，但是合成液組成為丙酮0. 598、異丙醇0. 041、 水0.071、 MIBK: 0.216、 4_甲-2-戊醇0.01、 二異丁基酮0.064，其餘步驟相同。得 到的丙酮收率為97. 1%， MIBK收率為95%。
對比例1:
將實施例1所述組成的合成液按丙酮和MIBK的產品要求(產品質量都為99. 5%)採 用附圖1所示三塔間歇分離流程進行分離，各塔都是間歇操作，最終得到的MIBK收率為 35%。
對比例2:
將實施例1所述組成的合成液按丙酮和MIBK的產品要求(產品質量都為99.5%)採 用附圖2所示萃取精餾分離流程進行分離，用乙二醇作萃取劑，需用五個精餾塔，最終得 到的MIBK收率為91.7%。
權利要求
1. 一種甲基異丁基酮合成液的分離方法，包括將甲基異丁基酮合成液中的水及異丙醇脫除，將丙酮、甲基異丁基酮提純，其特徵在於丙酮精製和脫水在一個塔中進行；採用非均相共沸精餾，通過水洗在一個塔中進一步脫除水和異丙醇，回收甲基異丁基酮，分離步驟如下A. 甲基異丁基酮合成液進入丙酮塔，在塔頂收集丙酮產品，塔釜非均相共沸物進入液-液分離器，分為油相和水相兩部分，分層後的水相物流從側線採出並打入甲基異丁基酮回收塔，塔釜採出物料進入脫水塔；
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中的步驟A中所述的非均相共沸物在 液-液分離器中分層，分層後的水相全部採出，油相全部回流e
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中的步驟C中所述的非均相共沸物在 液-液分離器中分層，油相全部回流，水相全部採出。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中的步驟A中所述的液-液分離器設置 在塔釜位置。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中的步驟C中所述的液-液分離器設置 在塔進料位置。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述合成液是異丙醇一步法生產的甲基 異丁基酮合成液。
全文摘要
一種異丙醇一步法甲基異丁基酮合成液的分離方法，由丙酮塔、脫水塔、甲基異丁基酮回收塔和甲基異丁基酮精製塔組成。丙酮塔塔釜設置液-液分離器，在塔頂得到丙酮，在塔釜側線脫除合成液物料中部分水。在脫水塔中將物料中水及其以上輕組分在塔頂脫除掉，在MIBK回收塔進料附近設置液-液分離器，採用非均相共沸精餾方法，通過水洗，用丙酮塔的側線水將脫水塔頂物料中的異丙醇和水在塔頂和側線脫除掉，脫水塔釜物料和MIBK回收塔釜物料進入甲基異丁基酮精製塔精製，在塔頂得到合格產品。本發明方法MIBK回收率可以達到95％以上，質量純度達到99.5％以上。
文檔編號C07C49/00GK101376623SQ200710121170
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月31日 優先權日2007年8月31日
發明者劉文豔, 徐育燁, 正 李, 程延華, 韓小平, 魏奇業 申請人:中國石油天然氣股份有限公司