用于將丙酮和苯酚彼此分離的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于將丙酮和苯酚彼此分離的方法和系統(tǒng)
[0001]wm
[0002]領域
[0003]總的來說，本文所述的各個實施方案涉及用于由異丙苯生產苯酚和丙酮的方法和系統(tǒng)。更特別地，這些實施方案涉及用于在苯酚生產工藝的粗丙酮塔中從苯酚分離丙酮的方法和系統(tǒng)。
[0004]相關技術的說明
[0005]以各種工藝生產苯酚和丙酮，最常見的工藝是分別已知的霍克法(HockProcess)、霍克-朗方法(Hock and Lang Process)、或者異丙苯至苯酸的方法，等等。該方法以異丙苯(異丙基苯)的氧化開始，形成過氧化氫異丙苯(CHP)。然后CHP在酸催化劑的存在下被裂解，形成苯酚、丙酮和/或α-甲基苯乙烯(“AMS”)的混合物。該混合物隨后被中和并分餾以回收終產品苯酚、丙酮和/ SAMS。
[0006]在苯酚和丙酮混合物的分餾期間，常常出現(xiàn)不穩(wěn)定的操作。例如，典型的粗丙酮塔設計通過用調溫水或空氣在粗丙酮塔冷凝器中將塔頂蒸氣部分冷凝來冷卻塔頂蒸氣。這種冷卻介質導致不穩(wěn)定的操作以及與水系統(tǒng)相關的積垢。
[0007]因此，需要用于在丙酮/苯酚混合物中分離丙酮和苯酚的改進的方法和系統(tǒng)。_8] 附圖的簡要說明
[0009]圖1描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實施方案的用于分餾粗丙酮產品的示例說明性分餾系統(tǒng)。
[0010]圖2描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實施方案的用于生產丙酮的示例說明性系統(tǒng)。
[0011]詳細說曰月
[0012]本發(fā)明提供用于改善粗丙酮塔能源效率和操作的系統(tǒng)和方法。用于改善粗丙酮塔能源效率和操作的方法可包括將包含丙酮和苯酚的粗丙酮引入分餾塔并將異丙苯、AMS或其組合引入所述分餾塔。該方法可包括在分餾塔內對粗丙酮進行分餾，以生產含丙酮的塔頂產物和含苯酚的塔底產物。該方法還可包括間接地采用冷的傳熱介質將至少部分的含丙酮的塔頂產物冷凝，以提供冷凝的粗丙酮產品和加熱的傳熱介質，其中所述傳熱介質包含異丙苯。
[0013]如本文所使用的，術語“分餾塔”和“塔”是指適用于含有兩種或更多種沸點不同的組分的混合物的分離的任何系統(tǒng)、設備或系統(tǒng)和/或設備的組合。這樣的分餾塔可包括但不限于，分壁塔、洗滌塔、蒸餾塔、重整塔和汽提塔。
[0014]如本文所使用的，術語“輕產物”、“輕組分”、“輕分子”、“重產物”、“重組分”和“重分子”分別表示給定的一組兩種或更多種化合物的“低沸”和“高沸”產物、組分和分子。除非另有提及，“輕”和“重”指各自的沸點，不一定表示實際的分子量對比。
[0015]圖1描述了根據(jù)一個或多個實施方案的用于分餾管線130中的丙酮或“粗”丙酮產品的示例說明性分餾系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可包括一個或多個分餾塔110。分餾塔110(或“粗丙酮塔”(“CAC”))可包括以任意角度、任意構型設置和/或具有任意長度-平均橫截面長度(例如直徑)比的殼體或外殼111。為清楚和易于說明，分餾塔110將參照長/徑(L/D)比大于1的立式、圓柱形分餾塔110進行進一步說明。
[0016]分餾塔110可具有第一端或“頂端” 122和第二端或“底端” 124。分餾塔110可包括設置在外殼111內的一個或多個塔板、無規(guī)填充物或規(guī)則填充物區(qū)段(示出四個:114、116、118、120)。經過管線或“第一輸入管線”130的粗丙酮產品可經由第一塔入口 126引入分餾塔110的內部或內體積112。管線130中的粗丙酮產品可以是被中和的。經過管線132的含有異丙苯和/或α-甲基苯乙烯(“AMS”)的進料可以在粗丙酮產品入口的下方位置處例如經由第二塔入口 127引入分餾塔110的內體積112內。例如，異丙苯和/ SAMS可以在管線130內的粗丙酮產品的第一入口 126的下方并在靠近分餾塔110的底端124的位置處引入分餾塔110。已經發(fā)現(xiàn)，在管線130中的粗丙酮產品的入口的下方經由管線132將異丙苯和/ SAMS引入分餾塔110可以增加經由與分餾塔110流體連通的管線或“塔頂管線”140的塔頂產物中回收的羥基丙酮的量。也已發(fā)現(xiàn)，在管線130中的粗丙酮產品的入口的下方經由管線132引入異丙苯和/或AMS可以顯著減少塔回流和再沸器的負荷。
[0017]可以將分餾塔110加熱，以在其第一端122和第二端124之間的內體積112內提供或產生熱梯度。粗丙酮產品的具有較低沸點的組分可被引向第一端122，而具有較高沸點的組分可被引向第二端124。較高沸點的組分可包括丙酮、水、異丙苯和/或AMS，并且可以在塔頂經由管線140回收。較重沸點的組分可以包括苯酚并可以在與分餾塔110流體連通的塔底物料流或“塔底管線” 160中被回收。
[0018]管線130內的粗丙酮產品可具有約4至約7的pH值。例如，粗丙酮產品可具有低至約4.5至高達約5的pH值。在另一個例子中，粗丙酮產品的pH值可以是約4至約6，約4.5至約5.5、或約4.25至約5。如果期望，粗丙酮產品的pH值可以在供給至所述塔之前通過加入一種或多種酸和/或一種或多種堿來調節(jié)。例如，管線130內的粗丙酮產品可以通過加入一種或多種堿化合物來中和。用于中和粗丙酮產品的適當?shù)膲A化合物可包括但不限于，胺、氨、氫氧化鈉、苯酚鈉或其任意組合?？梢约拥酱直a品以調節(jié)其pH值的適當?shù)乃峥梢允橇蛩峄蛘甙蛩帷９芫€130中的粗丙酮產品的pH值也可以通過使粗丙酮產品接觸一種或多種離子交換樹脂進行調節(jié)。示例說明性離子交換樹脂可包括但不限于，大孔酚醛弱堿樹脂、凝膠型丙烯酸弱堿樹脂、大孔苯乙烯弱堿樹脂或其任意組合。
[0019]除丙酮以外，管線130中的粗丙酮產品可包括但不限于，苯酚、異亞丙基丙酮、2-甲基苯并呋喃、α -甲基苯乙烯(AMS)、異丙苯、羥基丙酮、α -甲基苯乙烯二聚物、乙苯、正丙苯、仲丁基苯、叔丁基苯、對異丙苯基苯酚、水、苯基二甲醇(甲醇)、乙酰苯酮、高沸點經，或其任意組合。管線130中的粗丙酮產品可以具有低至約30wt%、約35wt%或約40wt%至高達約50?七％、約55?七％或約60wt%的苯酚濃度。管線130中的粗丙酮產品可以具有低至約25wt%、約3(^1:%或約35*1:%至高達約40wt%、約45*1:%或約5(^1:%的丙酮濃度。管線130中的粗丙酮產品可以具有低至約1.5wt%、約2wt%或約2.5*1:%至高達約3wt%、約4wt%或約6wt5"^^AMS濃度。管線130中的粗丙酮產品可以具有低至約4wt%、約6wt%或約8*1:%至高達約10wt%、約20wt%或約3(^1:%的異丙苯濃度。管線130中的粗丙酮產品可以具有低至基于重量約每百萬分之10(ppmw)、約lOOppmw、或約200ppmw至高達約500ppmw、約lOOOppmw、或約2000ppmw的輕基丙酮濃度。管線130中的粗丙酮產品可以具有低至約2wt%、約4*1:%或約6*1:%至高達約8wt%、約12*1:%或約15*1:%的水濃度。
[0020]經過管線130的粗丙酮產品可以在低至約50kPa、約75kPa、約lOOkPa、或約115kPa至高達約125kPa、約135kPa、約150kPa或約200kPa的范圍的壓力下被引入分餾塔110。管線130中的粗丙酮產品可以是在低至約20°C、約30°C、約45°C、約60°C或約70°C至高達約80°C、約100°C、約110°C、約125°C、或約150°C的范圍內的溫度下。
[0021]在一個或多個實施方案中，塔頂物料流140和塔底物料流160均可含有羥基丙酮。在一個例子中，塔底物料流160可含有比塔頂物料流140更大量的羥基丙酮。在一個例子中，塔頂物料流140可以含有比塔底物料流160更大量的羥基丙酮。例如，存在于粗丙酮產品以及含異丙苯和/或AMS的物料流中的至少約10 %、至少約20 %、至少約30 %、至少約40 %、至少約50 %、至少約60 %、至少約70 %、至少約80 %、至少約90 %、至少約95 %、或100%的羥基丙酮可以作為塔頂物料流140中的組分被除去。在另一個例子中，存在于塔頂物料流140中的羥基丙酮的量可以是約60%至約98%、約70%至約95%、約80%至約90%。在一個或多個實施方案中，塔頂物料流140可以基本上不含羥基丙酮。例如，塔頂物料流140可以含有低于10%、低于約5wt%、低于約lwt%、或低于約0.lwt%的輕基丙酮。
[0022]第一塔入口 126可以位于沿分餾塔110的任何高度處。例如，第一塔入口 126可以位于塔板114、116、118、120的上方。在另一個例子中，第一塔入口 126可以位于塔板114、116、118的下方。在另一個例子中，第一塔入口可以位于塔板114與116之間、塔板116與118之間、或塔板118與120之間。在一個例子中，塔板116可以代表約65個塔板的分餾塔110的第15個塔板，其中，第一個塔板位于頂端或第一端122，而第65個塔板位于底端或第二端124。在另一個例子中，塔板116可以代表約65個塔板的分餾塔110的第10個、第11個、第12個、第13個、第14個、第15個、第16個、第17個、或第18個塔板。在又一個例子中，塔板114、116、118、120可以是塔板堆、無規(guī)填充物、或規(guī)則填充物的一部分。
[0023]管線130中的粗丙酮產品可以在沿分餾塔110的多個位置處引入分餾塔110。例如，除了第一塔入口 126以外，管線130中的粗丙酮產品也可以在第一塔入口 126上方的沿分餾塔110的一個或多個位置處引入。在另