專利名稱：處理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸點(diǎn)物質(zhì)組成的物料流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸點(diǎn)物質(zhì)組成的物料流的方法，尤其涉及處理含有上述組分的由丁炔二醇合成(Butindiolsynthese)產(chǎn)生的氣流的方法。
本發(fā)明還涉及一種處理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸點(diǎn)物質(zhì)組成的物料流的裝置，尤其涉及處理含有上述組分的由丁炔二醇合成產(chǎn)生的氣流的裝置。
由丁炔二醇合成中提取的粗制丁炔二醇溶劑還含有物理溶解的乙炔、未反應(yīng)的甲醛、甲醇及其它諸如少量的炔丙醇的低沸點(diǎn)的物質(zhì)。用一個(gè)汽提塔可以除去乙炔并把粗制丁炔二醇溶劑輸送給兩個(gè)順序設(shè)置的減壓蒸餾塔已廣為人知。在7一減壓蒸餾塔中從粗制丁炔二醇中分離出甲醛和低沸點(diǎn)物質(zhì)，在第二減壓蒸餾塔中分餾出高沸點(diǎn)物質(zhì)并經(jīng)塔頂提取純丁炔二醇溶劑(例如參見化工系統(tǒng)公司，丁二醇/四氫呋喃的一份報(bào)告，編號91S15，1993年4月，第22頁，圖II、B、1)。
從粗制丁炔二醇溶劑中除去上述不需要的的組分是十分必要的，否則在后置加氫反應(yīng)器中乙炔和甲醛將導(dǎo)致大量副產(chǎn)物的形成，因而使產(chǎn)品質(zhì)量和收率均降低。此外還將降低催化劑的活性。
在DE-OS4430057中記載了一種從丁炔二醇合成產(chǎn)生的粗制丁炔二醇溶劑中除去不需要的組分的方法。該文獻(xiàn)所描述的方法是利用熱蒸汽汽提除去粗制丁炔二醇溶劑中不需要的組分。利用熱蒸汽汽提可以在一個(gè)塔內(nèi)從粗制丁炔二醇溶劑中除去不需要的組分。
采用此方法除了具有諸如粗制丁炔二醇溶劑不自行分解或比采用加熱蒸餾方法的處理?xiàng)l件要求更為寬容等許多優(yōu)點(diǎn)外，仍有不足之處。例如采用此方法時(shí)從粗制丁炔二醇溶劑分離出的氣流中的甲醇含量很高，這將會給隨后的生物澄清階段帶來麻煩。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種用于處理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸點(diǎn)物質(zhì)組成的物料流、尤其是處理由丁炔二醇合成產(chǎn)生的含有上述組分的氣流的方法和裝置，該方法及裝置能從待處理的氣流中回收可重新利用的成分。
根據(jù)本發(fā)明的方法，上述任務(wù)的解決方案如下a)在至少一個(gè)反應(yīng)器中將氫和/或一種含氫的混合氣加入待處理的物料流中，通過加氫，甲醛被氫化成甲醇，乙炔被氫化成乙烷，如果有炔丙醇，則其被氫化成丙醇；b)接著將上述經(jīng)加氫的物料流分成主要由甲醇組成的物料流及至少另一種物料流，這一或這些物料流含有剩余組分。
本發(fā)明方法的兩種有益的安排在于，或者c)將經(jīng)加氫的物料流至少部分冷凝，從而獲得主要由氫組成的氣流及另一股主要由水和甲醇組成的液流，并且d)最好用精餾的方式對主要由水和甲醇組成的液流進(jìn)行分離，或者c′)對經(jīng)加氫的物料流，優(yōu)選采用精餾方式分離成主要由甲醇和氫組成的氣流和主要由水組成的液流，并且d′)對主要由甲醇和氫組成的氣流采用部分冷凝方式分離出主要由氫組成的氣流和主要由甲醇組成的液流。
本發(fā)明的裝置包括a)至少一個(gè)加氫反應(yīng)器，在該反應(yīng)器中將氫和/或含氫的混合氣加入待處理的物料流中；并且b)至少一個(gè)分離裝置，在該分離裝置中經(jīng)加氫的物料流被分離成主要由甲醇組成的物料流及至少一種其它的氣流，這種氣流或這些氣流含有剩余組分。
本發(fā)明裝置的兩個(gè)有益的安排的特征在于或者上述分離裝置具有一個(gè)分離器和一個(gè)后置于該分離器的分離塔，其中在上述分離器頂部獲得主要由氫組成的氣流和在該分離器底部獲得主要由水和甲醇組成的液流，并且液流被輸送到分離塔；或者上述分離裝置具有一個(gè)分離塔及一個(gè)設(shè)置在分離塔頂部的分離器，其中在分離塔的頂部獲得主要由甲醇和氫組成的氣流和在分離塔的底部獲得主要由水組成的液流，氣流被輸送給分離器并通過部分冷凝被分成主要由氫組成的氣流和主要由甲醇組成的液流。
下面將對照附

圖1和附圖2中所示的流程圖對本發(fā)明的方法和裝置、及它們的優(yōu)點(diǎn)、該方法和裝置的其它有益的安排作詳細(xì)描述。
如圖1所示，通過管道1向水蒸汽汽提塔S輸送壓力為1.2至4.0巴、優(yōu)選為2.0至3.5巴的粗制丁炔二醇溶劑。另外通過管道2對汽提塔S加入壓力為1.2至4.0巴，優(yōu)選為2.0至3.5巴的過熱水蒸氣。加入的水蒸氣的溫度為105℃至150℃。
通過管道3提取出含有微量甲醛的丁炔二醇溶劑。經(jīng)管道3提取出的丁炔二醇溶劑或者被直接輸送到后置的加氫裝置(圖中未示出)或者首先輸送到高沸點(diǎn)物質(zhì)分離裝置然后再輸送到加氫裝置。
通過管道4由汽提塔S的頂部提取出主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和諸如炔丙醇等低沸點(diǎn)物質(zhì)組成的氣流并將其送到第一換熱器E1。該氣流具有下述成分甲醛0.1％至10.0％(重量)，優(yōu)選0.5％至50％(重量)甲醇1.0％至30.0％(重量)，優(yōu)選5.0％至15.0％(重量)乙炔0.0％至1.0％(重量)水80.0％至90.0％(重量)低沸點(diǎn)物質(zhì)1.0％至5.0％(重量)在下面的描述中首先對虛線所示的方法部分及設(shè)備部分不加以考慮。上述換熱器E1內(nèi)的氣流與逆向流動的熱載體(例如蒸汽)進(jìn)行換熱而溫度升高，接著通過管道5被輸送到加氫反應(yīng)器R。另外還通過管道6對加氫反應(yīng)器R輸送加氫所需的氫和/或含氫的混合氣。
對此的另一選擇方案是，由汽提塔S通過管道4流出的氣流在換熱器E1中與諸如冷卻水等冷卻介質(zhì)進(jìn)行逆流換熱并被冷凝，在分離器D2頂部通過管道5′可提取出乙炔。在此情況時(shí)在管道5上設(shè)置有一個(gè)用于將從分離器D2提取出的液體輸送給加氫反應(yīng)器R的泵P2。故加氫反應(yīng)既可以在氣相也可以在液相進(jìn)行。
為簡明起見，在圖中僅示出一個(gè)加氫反應(yīng)器R，雖然對于本領(lǐng)域的普通專業(yè)人員而言，還可以對此加氫反應(yīng)器并聯(lián)和/或串聯(lián)其它的加氫反應(yīng)器。上述加氫反應(yīng)器優(yōu)選采用固定床反應(yīng)器。還可采用諸如鎳基等通用加氫催化劑作為催化劑。其氣相流量為1至20公斤投料量/I催化劑*小時(shí)，最好是5至10公斤投料量/I催化劑*小時(shí)。液相流量為0.5至5公斤投料量/I催化劑*小時(shí)，最好是1至2公斤投料量/I催化劑*小時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明的有益的安排，輸送給加氫反應(yīng)器R的氣流的溫度為105℃至180℃，優(yōu)選為130℃至150℃，并且過壓為1.2至4.0巴，其液相溫度為105℃至180℃，優(yōu)選為略低于在某選定壓力下的沸點(diǎn)溫度并且過壓為2.0至15.0巴。
在加氫反應(yīng)器R的輸出端通過管道7提取出甲醛含量小于0.05％(重量)，優(yōu)選為小于0.01％(重量)、乙炔含量小于0.05％(重量)和炔丙醇含量小于0.05％(重量)的氣流。
通過管道7離開加氫反應(yīng)器R的氣流接著在換熱器E2中與冷卻介質(zhì)進(jìn)行逆流換熱，至少被部分冷凝并通過管道8輸送給分離器D1。在分離器D1的頂部通過管道9提取出主要由氫組成的氣流，而在分離器D1的底部通過管道10提取出主要由水和甲醇組成的液流。
采用一臺泵P1并通過管道11將后者輸送給精餾塔K。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步有益的安排，該精餾塔的實(shí)際塔板數(shù)為10至100，優(yōu)選為30至60。在精餾塔K塔頂通過管道12提取出富甲醇?xì)怏w餾分，而在塔K底通過管道13排出水。在精餾塔K塔頂通過管道12提取出的富甲醇?xì)怏w餾分可回流到丁二醇流程(Butandi Dlverfahren)并被重新利用。根據(jù)精餾塔K的設(shè)計(jì)，由塔底排出的水同樣也可以作為流程中的水被重新利用。
也可以采用本領(lǐng)域普通專業(yè)人員公知的其它分離工藝對從加氫反應(yīng)器R提取出的物料流進(jìn)行分離，以代替上述精餾塔。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步有益的設(shè)計(jì)，必要時(shí)可通過管道15向管道8中加氫的氣流中混入主要由甲醇、丙醇和丁醇組成的氣體和/或液體餾分。該混合物料然后經(jīng)分離器D1的底部和精餾塔K的底部到達(dá)通過管道13提取的水中?；诖嗽?，精餾塔K具有一個(gè)側(cè)出口14(用虛線示出)，以便可以專門提取例如沸點(diǎn)高于甲醇的丙醇和丁醇等的組分。然后由精餾塔K塔底通過管道13排出主要由水和少量乙醇組成的液體餾分。附加于此或另一替代方案是，還可以在該精餾塔K之后設(shè)置第二個(gè)精餾塔(圖中未示出)。
圖2所示的方法與圖1所示的方法相比至少省去了一個(gè)分離器，因而降低了相應(yīng)的投資費(fèi)用，且仍可獲得與圖1所述方法相同的較高的甲醇純度。究竟采用哪種方法，與許多參數(shù)有關(guān)。
在圖2所示的方法中，由加氫反應(yīng)器R通過管道7提取出的物料流被直接輸送給精餾塔K。在精餾塔K塔底通過管道20排出富含水的液體，而在精餾塔K頂部通過管道22提取出主要由甲醇和氫組成的氣流。該氣流在換熱器E3中與冷卻介質(zhì)逆向換熱而被冷卻并被部分冷凝。
在分離器D3的頂部通過管道23提取出主要由氫組成的氣流并在分離器D3底部通過管道24提取出主要由甲醇組成的液流。對后者采用泵P3加壓，加壓后的液流可以作為柱或塔回流的分流(經(jīng)管道25)。未作為回流使用的主要由甲醇組成的液流的分流流入管道26內(nèi)。
如果按圖2所述的方法，通過管道15混合入主要由甲醇、丙醇和丁醇組成的氣態(tài)和/或液態(tài)餾分，則丙醇和丁醇等組分可通過側(cè)向出口21專門提取。
還應(yīng)指出的是，本發(fā)明的方法及裝置不僅適用于處理由丁炔二醇合成產(chǎn)生的氣流，而且也完全普遍適用于處理含有相同或類似組分的氣流，而與這種氣流的來源無關(guān)。
權(quán)利要求
1.處理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸點(diǎn)物質(zhì)組成的物料流、尤其是含有上述組分的由丁炔二醇合成產(chǎn)生的氣流的方法，其特征在于a)在至少一個(gè)反應(yīng)器(R)中將氫(6)和/或含有氫的混合氣加入待處理的物料流(5)中，通過加氫，甲醛被氫化成甲醇，乙炔被氫化成乙烷，如果有炔丙醇，則被氫化成丙醇，并且b)經(jīng)加氫的物料流(7)接著被分成主要由甲醇組成的物料流及至少另一種物料流，這種或這些物料流含有剩余的組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于c)經(jīng)加氫的物料流(7)至少部分被冷凝(經(jīng)換熱器E2)，從而獲得主要由氫組成的氣流以及主要由水和甲醇組成的液流(10)，并且d)對主要由水和甲醇組成的液流(10)優(yōu)選用精餾方式(通過精餾塔K)分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于c′)對加氫的物料流(7)，優(yōu)選采用精餾方式(通過精餾塔K)分離成主要由甲醇和氫組成的氣流(22)和主要由水組成的液流(20)，并且d′)對主要由甲醇和氫組成的氣流(22)采用部分冷凝方式分離成主要由氫組成的氣流(23)和主要由甲醇組成的液流(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于使待處理的物料流(4)在加入加氫反應(yīng)器(R)之前過熱(經(jīng)換熱器E1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于在待處理的物料流(4)進(jìn)入加氫反應(yīng)器(R)之前采用部分冷凝的方式(經(jīng)換熱器E1，分離器D2)將乙炔(5′)分離出。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于輸送給加氫反應(yīng)器(R)的物料流(5)其氣相溫度為105℃至180℃，優(yōu)選為130至150℃，并且過壓為1.2至4.0巴，其液相溫度為105℃至180℃，優(yōu)選在某選定的壓力下略低于沸點(diǎn)溫度，并且過壓為2.0至15.0巴。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在一帶有10至1000塊，優(yōu)選為30至60塊實(shí)際塔板的精餾塔(K)內(nèi)對主要由水和甲醇組成的液流進(jìn)行精餾分離(經(jīng)精餾塔K)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于對經(jīng)加氫的物料流(7，8)混以氣態(tài)和/或液態(tài)的主要由甲醇、丙醇和丁醇組成的餾分(15)并經(jīng)精餾分離(經(jīng)塔K)通過側(cè)向出口(14，21)分離出丙醇和丁醇。
9.處理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸點(diǎn)物質(zhì)組成的物料流的裝置，包括a)至少一個(gè)加氫反應(yīng)器(R)，在添加氫(6)和/或含氫混合氣的情況下將待處理的物料流(5)送入該加氫反應(yīng)器中；b)至少一個(gè)分離裝置， 在該裝置中經(jīng)加氫的物料流(7)被分成主要由甲醇組成的物料流及至少另一種氣流，這種或這些氣流含有剩余組分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于上述分離裝置具有一個(gè)分離器(D1)及后置于該分離器的分離塔(K)，其中在分離器(D1)頂部提取主要由氫組成的氣流(9)和在分離器(D1)的底部獲得主要由水和甲醇組成的液流(10)，并將該液流(10)輸送到分離塔(K)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于上述分離裝置具有一個(gè)分離塔(K)以及一設(shè)置在分離塔(K)頂部的分離器(D3)，其中在分離塔(K)頂部獲得主要由甲醇和氫組成的氣流(22)和在分離塔(K)底部獲得主要由水組成的液流(20)，將氣流(22)輸送給分離器(D3)，并且采用部分冷凝方式將其分成主要由氫組成的氣流(23)和主要由甲醇組成的液流(24)。
12.依照權(quán)利要求10或11的裝置，其特征在于分離塔(K)具有側(cè)向出口(14，21)。
全文摘要
本發(fā)明公開了處理主要由甲醛、甲醇、乙炔、水和低沸點(diǎn)物質(zhì)組成的物料流、尤其是含有上述組分的由丁炔二醇合成產(chǎn)生的氣流的方法和裝置,其中:a)在至少一個(gè)反應(yīng)器(R)中將氫(6)和/或含氫的混合氣加入待處理的物料流(5)中,經(jīng)加氫,甲醛被氫化成甲醇、乙炔被氫化成乙烷,如果有炔丙醇,則其被氫化成丙醇,并且b)接著將經(jīng)加氫的物料流(7)分成主要由甲醇組成的物料流及至少另一種物料流,這種或這些物料流含有剩余的組分。
文檔編號C07C29/80GK1173483SQ9711504
公開日1998年2月18日 申請日期1997年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月29日
發(fā)明者卡爾-海因茨·霍夫曼, 尼科爾·舍德爾, 厄恩斯特·海德格, 赫爾穆特·埃特邁耶 申請人:林德股份公司