丙酮一步法生产MIBK装置的副产物精馏分离研究

丙酮一步法生产MIBK装置的副产物

精馏分离研究

吴尔旭

（宁波镇洋化工发展有限公司，浙江 宁波 315204）

[摘 要]：本文针对丙酮一步法生产MIBK装置的副产物（丙酮、异丙醇、水、MIBK混合物），采用间歇精馏分离得到纯度大于98％的丙酮、纯度大于99％的异丙醇和水恒沸物、纯度大于90％的MIBK。对分离得到的纯度大于99％的异丙醇和水恒沸物用乙二醇作为萃取剂进行萃取精馏分离得到纯度99.5%异丙醇，同时减压精馏回收乙二醇。

[关键词]：丙酮；甲基异丁基酮；异丙醇；精馏 [收稿日期] [作者简介]

2010-04-26

吴尔旭(1983,11-)，男，浙江奉化人，助理工程师，大学本科，主要研究方向：混合物的分离，邮箱wex888104452@http://doc.guandang.net和手机15990528334。地址:宁波化学工业园区海天中路655号，邮编.；315024。

Distillation and Separation Reserch of the By-products of MIBK

Plant Manufactured with Acetone One-step Method

WU Erxu

(NingBo Oceanking Chemical Developing Corporation, Ningbo , 315204)

Abstract: This article is mainly directing towards the by-products --Acetone, Isopropanol, Waste Water, MIBK Mixture eg.--which were manufactured by MIBK plant with Acetone one-step method. The MIBK plant adopts the distillation and seperation methods and could get the MIBK product (purity above 90%), acetone (purity above 98%) and azeotrope with isopropanol (purity above 99%) and Waste Water from the by-product. As to the azeotrope, it could be treated under the method of extraction, distillation and seperation with ethylene glycol as extracting agent,.It could get the isopropanol (purity above 99.5%) from the process and could recycle the ethylene glycol at decompression condition simultaneously. Key words: acetone; methyl isobutyl ketone;isopropanol;distillation

甲基异丁基酮（MIBK）为无色透明、性能稳定的液体，与水微溶，但与一般有机溶剂可完全互溶，是优秀的中沸点溶剂和化工中间体，是我国目前较为紧俏的精细石油化工中间体[1]。MIBK用途广泛，可作基本有机化工原料及其衍生物生产，作为的基本有机化工原料主要用于生产精细化工产品橡胶防老剂4020、甲基异丁基甲醇（MIBC）、偶氮二异庚腈、环氧树脂固化剂、特种表面活性剂、抗生素医药中间体和香料等。目前国内外MIBK成熟的工业化生产方法有丙酮和异丙醇为原料的合成方法，主要有丙酮三步法、丙酮一步法和异丙醇一步法[2]，目前国内有三家工厂采用丙酮一步法工艺生产MIBK。丙酮一步法生产MIBK的生产原理为丙酮和氢气在催化剂的作用下缩合、脱水和加氢等步骤生成MIBK，丙酮的转化率约为30％，其MIBK选择性约为94％，在此催化过程中同时生成水、异丙醇、二异丁基酮（DIBK）等副产物。为了

达到高纯度的MIBK和回收利用丙酮，且多种物质易形成共沸物，装置需设计多个精馏塔对其进行分离。目前装置的精馏系统可回收得到纯度大于95％的二异丁基酮，但对回收异丙醇的技术研究比较少。本文着重研究装置中的丙酮、异丙醇、水、MIBK四种混合物组份的分离，把分离得到了丙酮和MIBK进入装置原有精馏系统回收利用，高纯度异丙醇作为产品销售。

异丙醇又名仲丙醇、二甲基甲醇，是一种性能优良的有机溶剂，广泛用作虫 胶、硝基纤维素、生物碱、橡胶以及油脂等的溶剂。此外，异丙醇还是生产多种有机化合物的重要中间体，可用作合成 甘油、乙酸异丙酯以及丙酮等的原料，异丙醇还可用于制造杀菌剂、杀虫剂、清洁剂和消毒防腐剂等，在农药、电子工业、医药、涂料、日用化工以及有机合成等领域具有广泛的用途，开发利用前景广阔[3]。装置回收得到的异丙醇成本大大低于直接生产的成本，回收效益较好。

1 混合物系组成和分离技术分析

混合物来自丙酮一步法生产MIBK装置中MIBK、丙酮、异丙醇、DIBK、C9、水的混合物精馏过程的塔顶产物，其组成如表1所示：

Tab.1 the composition and proportion of mixture

由于混合物存在多个恒沸物（恒沸组成和沸点见表2）[4]：

Tab.2 azeotropic composition and boiling point

混合物各个组份的沸点C3和C6为小于50℃，丙酮：56.12℃，异丙醇：82.4℃，MIBK：112℃。

根据混合物沸点和恒沸物的沸点，考虑采用精馏分离技术进行分离，拟定分离方案如下：首先采用普通间歇精馏分离物系，塔顶可依次得到99.0%以上的丙酮，异丙醇和水的恒沸物，同时塔底可得到90％以上的MIBK的产品，分离得到的丙酮和MIBK进入装置的原有精馏塔进行进一步提纯。对于异丙醇和水的恒沸物，汪宝和、王惠媛等人[5][6]比较分析了萃取精馏、加盐萃取精馏、超临界精馏、吸附蒸馏、渗透汽化法、蒸汽渗透法、共沸精馏等技术特点和优缺点。本项目考虑采用乙二醇作为萃取剂对异丙醇和水的恒沸物进行萃取精馏分离。在靠近塔顶处通过加入乙二醇萃取剂实现异丙醇和水的分离，塔顶得到高纯度异丙醇，塔底得到的水和乙二醇在溶剂回收塔中实现分离，萃取剂乙二醇可实现重复循环使用。其工艺流程如下图所示：

S9

图1 混合物分离工艺流程简图 Fig.1 mixture separation process diagram

2 实验部分

为了验证上述方案的可行性，在实验室用小型玻璃填料塔进行了分离，为下一步工业化提供了设计参数。

2.1 间歇精馏分离实验

间歇精馏塔实验装置为玻璃填料精馏塔，塔釜为1500mL的三口玻璃瓶，塔柱内径30mm，塔高1.2m，装填有Φ3mm×3mm×0.1mm 的不锈钢θ填料，具有20块理论塔板数，塔柱采用真空镀膜保温，这样不仅保温良好而且又便于观察塔内液体的流动情况。具体操作步骤如下：首先在塔釜内加入约800ml 原料，开始缓慢加热直至全回流稳定约1.0hr左右，然后以一定的回流比采出塔顶馏分，塔顶将依次采出丙酮、丙酮－异丙醇－水的过渡馏分、异丙醇和水馏分，塔底得到MIBK和水的非均相体系。其实验数据见表3

序号 1 2 3 4 5 6

原料量 800mL 800mL 800mL 800mL 800mL 800mL

操作 压力 101.3 101.3 101.3 101.3 101.3 101.3

回流比 2/1~5/1 2/1~5/1 2/1~5/1 2/1~5/1 2/1~5/1 2/1~5/1

塔顶温度

℃ 55～96 55～96 55～96 55～96 55～96 55～96

丙酮 %wt 98.22 99.16 99.31 99.23 99.10 99.27

异丙醇＋水%wt 88.72（异丙醇） 87.10（异丙醇） 87.31（异丙醇） 86.26（异丙醇） 88.16（异丙醇） 88.24（异丙醇）

MIBK+水 %wt 90.10（MIBK） 90.80（MIBK） 91.81（MIBK） 91.06（MIBK） 91.91（MIBK） 91.89（MIBK）

表3 间歇精馏实验数据

Tab.3 experimental data of the batch distillation

2.2间歇萃取精馏分离实验

整个装置由间歇萃取精馏塔和萃取剂加入系统组成，间歇萃取精馏塔实验装置为玻璃填料精馏塔，塔釜为2000mL的三口玻璃瓶，塔柱内径30mm，塔高1.8m，装填有Φ3mm×3mm×0.1mm的不锈钢θ填料，溶剂入口将塔分为上下两段，上段为精馏段，长200mm，下段为萃取精馏段，长1600mm，塔柱也采用真

空镀膜保温。具体操作步骤如下：乙二醇萃取剂加热至70.0℃ …… 此处隐藏：3531字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……