由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種基本化工有機(jī)原料-異丁烯的制備方法，具體為由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝。該工藝用于各種叔丁醇?xì)庀啻呋僧惗∠┑纳a(chǎn)裝置。其特征在于汽化提餾的獨(dú)特工藝和結(jié)構(gòu)，可選用含量較低的工業(yè)品叔丁醇作為原料，以及與異丁烯精餾塔的巧妙結(jié)合，精餾塔釜液可直接輸入汽化提餾塔實(shí)現(xiàn)回收叔丁醇及分離工藝廢水的目的；本發(fā)明的另一特征在于，粗異丁烯產(chǎn)品在不經(jīng)冷凝的條件下直接進(jìn)入精餾塔提純，此工藝過(guò)程可在上述汽化提餾工藝基礎(chǔ)上進(jìn)一步節(jié)能。
【專利說(shuō)明】由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種基本化工有機(jī)原料-異丁烯的制備方法，具體為由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]目前工業(yè)上生產(chǎn)異丁烯的主要方法有三種:第一種是從C4餾分中采用硫酸吸收法；第二種為叔丁醇在活性氧化鋁、磺酸、離子交換樹(shù)脂等催化下脫水生產(chǎn)；第三種用物理吸附法分離C4餾分。
[0003]制備高純度異丁烯的方法主要有2種:甲基叔丁基醚(MTBE)裂解法和叔丁醇脫水法。MTBE裂解法是上世紀(jì)80年代后世界各國(guó)普遍采用的工藝，產(chǎn)品純度高，裝置規(guī)模靈活性大，可以根據(jù)市場(chǎng)需求生產(chǎn)MTBE或異丁烯。缺點(diǎn)是由于醚化法副反應(yīng)多，為獲得高純度異丁烯產(chǎn)品，分離精制工藝復(fù)雜，能耗較大。
[0004]國(guó)內(nèi)通常采用叔丁醇脫水制備異丁烯生產(chǎn)工藝，該工藝主要分為反應(yīng)釜類間歇式和催化精餾連續(xù)兩種類型。采用間歇式工藝，叔丁醇和催化劑一次性加入反應(yīng)裝置中，在催化劑的脫水作用下，加熱分解成異丁烯。產(chǎn)物異丁烯以氣相從排氣口離開(kāi)反應(yīng)體系，副產(chǎn)物水仍留在體系中。該生產(chǎn)方法的特點(diǎn)是隨著反應(yīng)進(jìn)行，體系內(nèi)含水量不斷增加，原料叔丁醇濃度下降，導(dǎo)致異丁烯生成速率大幅度下降。連續(xù)的催化精餾工藝，需要預(yù)先將催化劑裝填入反應(yīng)精餾塔內(nèi)。目前普遍采用的有兩種裝填方式:一是將催化劑顆粒散裝在設(shè)計(jì)成特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)塔內(nèi)，以確保催化劑裝填、更換方便，不易泄漏。另一方法是將催化劑顆粒填放在由惰性材料做成的袋子內(nèi)構(gòu)成催化劑構(gòu)件，催化劑構(gòu)件與分離填充構(gòu)件一起構(gòu)成催化精餾元件，催化精餾元件再以一定的方式布置在催化精餾塔內(nèi)。這種填充方式具有氣液相阻力小、催化劑不易泄漏等優(yōu)點(diǎn)，但使用過(guò)程中催化劑安裝更換不便，同時(shí)由于存在催化劑網(wǎng)袋內(nèi)外傳質(zhì)阻力，催化精餾元件內(nèi)部的催化劑顆粒也不能得到充分利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，提供一種投資少、能耗低、操作簡(jiǎn)單的由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝。
[0006]本發(fā)明目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝，該方法包括如下步驟:
a、含量為70-99.5%(Wt)，雜質(zhì)以水為主的原料叔丁醇和從異丁烯精餾塔塔釜采出的以叔丁醇和水為主要成份的混合液在汽化提餾塔中汽化分離，從塔頂出來(lái)的叔丁醇和水混合蒸汽送入叔丁醇脫水反應(yīng)系統(tǒng)，工藝廢水由汽化提餾塔塔釜連續(xù)排除。
[0007]b、脫水反應(yīng)系統(tǒng)得到的以異丁烯、水、叔丁醇為主的反應(yīng)產(chǎn)物，從中、下部進(jìn)入異丁烯精餾塔，從異丁烯精餾塔塔頂才出口采出純度為90-99.9% (Wt)的異丁烯產(chǎn)品，異丁烯精餾塔塔釜中的混合液送入汽化提餾塔進(jìn)行叔丁醇回收及分離工藝廢水。
[0008]原料叔丁醇從汽化提餾塔頂部，來(lái)自異丁烯精餾塔的塔釜液在汽化提餾塔的中部進(jìn)料口進(jìn)入塔內(nèi)，中部進(jìn)料口的上、下部都設(shè)有具有分離能力的塔節(jié)。
[0009]從步驟b得到得異丁烯粗產(chǎn)品不經(jīng)冷凝，分氣液相從異丁烯精餾塔中、下部送入，從塔頂采出口采出純度為99-99.9% (Wt)的異丁烯產(chǎn)品。
[0010]異丁烯精餾塔塔頂?shù)恼羝?jīng)異丁烯冷卻器冷凝后一部分或全部從塔頂回流口回流入塔內(nèi)，未回流部分作為異丁烯產(chǎn)品采出，以重量比計(jì)，回流量:采出量為(0.5-5):1。
[0011]壓力為0.1-0.3Mpa (G)的水蒸氣直接進(jìn)入汽化提餾塔塔釜與其中的物料混合加熱，或者用水蒸氣或其他熱載體通過(guò)再沸器間接加熱汽化提餾塔塔釜內(nèi)物料，塔釜排除液中叔丁醇含量為10PPm—下。
[0012]汽化提餾塔和異丁烯精餾塔為填料塔或板式塔，其工作壓力為0.1-0.8Mpa (G)0
[0013]本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在:
(一)、本發(fā)明采用兼有汽化原料叔丁醇、以及分離異丁烯精餾塔塔釜混合液中的水、叔丁醇雙重功能的汽化提餾塔，不但省去叔丁醇回收塔及其配套設(shè)備的投資，還使回收異丁烯精餾塔塔釜混合液中的叔丁醇能耗大幅降低，解決了現(xiàn)有叔丁醇脫水制異丁烯釜式反應(yīng)及催化精餾工藝工藝廢水難以脫出的難題。
[0014](二)、汽化提餾塔是兩段進(jìn)料的提餾塔。原料叔丁醇由汽化提餾塔頂部進(jìn)料，從異丁烯精餾塔塔釜得到的混合液由汽化提餾塔中部(該位置上下均有有分離作用的塔節(jié)，不是正中間)進(jìn)料。原料帶來(lái)的水和從異丁烯精餾塔3塔釜混合液中的水均從汽化提餾塔的塔釜連續(xù)排出。而汽化后的叔丁醇、水混合蒸汽則從汽化提餾塔塔頂排出作為氣相脫水反應(yīng)的原料。汽化提餾塔工藝過(guò)程可實(shí)現(xiàn)汽化提餾塔分離回收異丁烯精餾塔的塔釜混合液中的叔丁醇所需熱能只是汽化叔丁醇所需，可見(jiàn)本發(fā)明汽化提餾塔分離回收異丁烯精餾塔塔釜混合液中叔丁醇的能耗，與現(xiàn)有生產(chǎn)異丁烯方法相比大幅度降低。與現(xiàn)有的釜式或催化精餾工藝相比，以原料純度為70-99.5%(Wt)，雜質(zhì)以水為主德叔丁醇制備異丁烯，每噸產(chǎn)品異丁烯可節(jié)省蒸汽約0.5噸。
[0015](三)、本發(fā)明的汽化提餾塔又一特點(diǎn)是塔釜加熱可采用水蒸氣與塔釜液體直接混合加熱，此過(guò)程中水蒸氣與塔釜液體直接混合，水蒸氣的冷凝溫度與塔釜溫度相等，與使用再沸器相比，水蒸氣的冷凝溫度更低，其潛熱更大，且顯熱可完全利用。降低設(shè)備投資的同時(shí)，進(jìn)一步降低了水蒸氣消耗。冷凝后的水蒸氣連同工藝廢水隨汽化提餾塔塔釜連續(xù)排出系統(tǒng)。
[0016](四)、異丁烯精餾塔塔頂?shù)恼羝?jīng)異丁烯冷卻器冷凝后一部分或全部從塔頂回流口回流入塔內(nèi)，未回流部分在作為異丁烯產(chǎn)品采出，回流量:采出量為(0.5-5):1，重量比。叔丁醇脫水反應(yīng)過(guò)程中可生成少量如正丁烷、順-2- 丁烯、反-2- 丁烯等副產(chǎn)物，其沸點(diǎn)都高于目標(biāo)產(chǎn)物異丁烯。本發(fā)明在異丁烯精餾塔上部設(shè)有側(cè)線采出口采出以上組份，避免這些中間組份在系統(tǒng)中循環(huán)累積，保證了異丁烯產(chǎn)品的純度。
[0017](五)、脫水反應(yīng)系統(tǒng)得到的異丁烯粗產(chǎn)品不經(jīng)冷凝，分氣液相從異丁烯精餾塔中、下部送入。與傳統(tǒng)工藝相比，此過(guò)程充分利用了系統(tǒng)熱能，可大幅度降低異丁烯精餾塔的水蒸氣消耗，同時(shí)節(jié)省了異丁烯粗產(chǎn)品冷凝器及預(yù)熱器的設(shè)備投資。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本方法中所采用的工藝流程圖。
[0019]其中，I—汽化提餾塔、2——叔丁醇脫水反應(yīng)系統(tǒng)、3——異丁烯精餾塔、4——再沸器、5—異丁烯冷凝器、6-15均為管線線路。

【具體實(shí)施方式】
[0020]本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0021]如工藝流程圖所示，原料叔丁醇從汽化提餾塔的塔頂6進(jìn)入汽化提餾塔1，異丁烯精餾塔3塔釜混合液從中部14進(jìn)入汽化提餾塔I，這兩股進(jìn)料中的叔丁醇經(jīng)汽化分離后從塔頂7排出進(jìn)入叔丁醇脫水反應(yīng)系統(tǒng)2。
[0022]汽化提餾塔I塔釜采用水蒸氣直接與塔釜物料混合加熱，冷凝后的水蒸氣連同工藝廢水隨汽化提餾塔I塔釜連續(xù)排出系統(tǒng)。
[0023]來(lái)自叔丁醇脫水反應(yīng)系統(tǒng)2的異丁烯粗產(chǎn)品不經(jīng)冷凝由異丁烯精餾塔3中下部8進(jìn)入，異丁烯精餾塔3塔頂蒸汽經(jīng)異丁烯冷凝器5冷凝后一部分從塔頂回流入塔，一部分經(jīng)11得到純度大于99.9的高純異丁烯產(chǎn)品。沸點(diǎn)介于叔丁醇(82.42°C)和異丁烯(-6.9°C)之間的中間副產(chǎn)物組份(如正丁烷、順-2- 丁烯、反-2- 丁烯)從側(cè)線12、13采出。
[0024]實(shí)施例1:
汽化提餾塔I理論塔板數(shù)25，操作壓力0.5Mpa (G)。原料叔丁醇3000kg/h，其中叔丁醇2400kg/h，水 600kg/h，叔丁醇含量為 80% (Wt)。
[0025]原料叔丁醇從汽化提餾塔I塔頂進(jìn)料。異丁烯精餾塔塔釜混合液中叔丁醇240kg/h，水1183.8kg/h，進(jìn)料位置在汽化提餾塔I塔釜數(shù)起第15塊理論塔板，塔頂排出蒸汽7送入脫水反應(yīng)系統(tǒng)，其中叔丁醇2639.8kg/h，水293.3kg/h，叔丁醇含量89.98%(Wt)。塔釜排出的水中叔丁醇含量0.01% (Wt)。
[0026]異丁烯精餾塔為板式塔，操作壓力為0.45Mpa(G)，理論塔板數(shù)28塊，進(jìn)料8中叔丁醇240kg/h,水876.8kg/h,異丁烯1814.24kg/h。進(jìn)料塔板數(shù)從塔爸?jǐn)?shù)起液相進(jìn)料6塊理論塔板、氣相13理論塔板。塔頂冷凝液由塔頂11采出，回流比0.8:1，采出異丁烯產(chǎn)品1810.8kg/h，產(chǎn)品純度 99.91% (Wt)0
[0027]實(shí)施例2:
汽化提餾塔I理論塔板數(shù)20，操作壓力0.5Mpa (G)。原料叔丁醇2000kg/h，其中叔丁醇1900kg/h，水 100kg/h，叔丁醇的含量 95% (Wt)。
[0028]原料叔丁醇從汽化提餾塔I塔頂進(jìn)料。異丁烯精餾塔塔釜混合液中叔丁醇152kg/h，水525.2kg/h，進(jìn)料位置在汽化提餾塔I塔釜數(shù)起第10塊理論塔板，塔頂排出蒸汽7送入脫水反應(yīng)系統(tǒng)，其中叔丁醇1853kg/h，水18.7kg/h，叔丁醇含量99.0%(Wt)。塔釜排出的水中叔丁醇含量0.008% (Wt)。
[0029]異丁烯精餾塔為板式塔，操作壓力為0.45Mpa(G)，理論塔板數(shù)15塊，進(jìn)料8中叔丁醇152kg/h，432.45kg/h，異丁烯1287.24kg/h。進(jìn)料塔板數(shù)從塔釜數(shù)起液相進(jìn)料5塊理論塔板、氣相11理論塔板。塔頂冷凝液由塔頂11采出，回流比0.7:1，采出異丁烯產(chǎn)品1285.55kg/h，產(chǎn)品純度 99.93% (Wt)0
【權(quán)利要求】
1.由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝，其特征在于包括如下步驟: a、原料叔丁醇和從異丁烯精餾塔塔釜采出的以叔丁醇和水為主要成份的混合液在汽化提餾塔中汽化分離，從塔頂出來(lái)的叔丁醇和水混合蒸汽送入叔丁醇脫水反應(yīng)系統(tǒng)，工藝廢水由汽化提餾塔塔釜連續(xù)排除； b、脫水反應(yīng)系統(tǒng)得到的以異丁烯、水、叔丁醇為主的反應(yīng)產(chǎn)物從中、下部進(jìn)入異丁烯精餾塔，從異丁烯精餾塔塔頂出口采出純度為90-99.9% (Wt)的異丁烯產(chǎn)品，異丁烯精餾塔塔釜中的混合液送入汽化提餾塔進(jìn)行叔丁醇回收及分離工藝廢水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝，其特征在于:步驟a中混合液中叔丁醇所占的含量為70-99.5% (Wt)，雜質(zhì)以水為主。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝，其特征在于:原料叔丁醇從汽化提餾塔頂部，來(lái)自異丁烯精餾塔的塔釜液在汽化提餾塔的中部進(jìn)料口進(jìn)入塔內(nèi)，中部進(jìn)料口的上、下部都設(shè)有具有分離能力的塔節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝，其特征在于:從步驟b得到得異丁烯粗產(chǎn)品不經(jīng)冷凝，分氣液相從異丁烯精餾塔中、下部送入，從塔頂采出口采出純度為99-99.9% (Wt)的異丁烯產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝，其特征在于:異丁烯精餾塔塔頂?shù)恼羝?jīng)異丁烯冷卻器冷凝后一部分或全部從塔頂回流口回流入塔內(nèi)，未回流部分作為異丁烯產(chǎn)品采出，回流量:采出量以重量比計(jì)為0.5-5:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝，其特征在于:壓力為0.1-ο.3Mpa (G)的水蒸氣直接進(jìn)入汽化提餾塔塔釜與其中的物料混合加熱，或者用水蒸氣或其他熱載體通過(guò)再沸器間接加熱汽化提餾塔塔釜內(nèi)物料，塔釜排除液中叔丁醇含量為10PPm 以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由叔丁醇制備高純異丁烯新工藝，其特征在于:汽化提餾塔和異丁烯精餾塔為填料塔或板式塔，其工作壓力為0.1-0.8Mpa (G)0
【文檔編號(hào)】C07C11/09GK104447167SQ201410752628
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】朱小學(xué), 劉芃, 葉秋云, 鄭敏, 王 華, 李南鋅 申請(qǐng)人:西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司