一種分離乙酸仲丁酯和仲丁醇的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分離乙酸仲丁酯和仲丁醇的方法及裝置，尤其涉及一種采用萃取精餾方法從乙酸仲丁酯和仲丁醇混合物中分離乙酸仲丁酯和仲丁醇的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]仲丁醇(SBA)又稱第二丁醇、甲基乙基甲醇、另丁醇、2-丁醇，是一種無(wú)色透明的易燃液體，有類似葡萄酒的氣味。SBA在工業(yè)上用作溶劑，與甲醇做共溶劑，可以作為提高汽油辛烷值的組分，還可用于生產(chǎn)增塑劑、選礦劑、除草劑、仲丁酯等，但最主要的應(yīng)用是生產(chǎn)甲乙酮，約占總消耗量的90%。目前工業(yè)上比較成熟的方法有正丁烯間接水合法和正丁烯直接水合法。制備仲丁醇的傳統(tǒng)工藝為硫酸間接水合法，該工藝過(guò)程包括酯化、水解、精餾和稀酸提濃4個(gè)工序。該工藝對(duì)原料正丁烯純度要求不高，蒸汽裂解C4餾分及煉廠C4餾分均可為原料，反應(yīng)條件緩和，工藝簡(jiǎn)單、成熟。缺點(diǎn)是需消耗大量的硫酸和燒堿，污染嚴(yán)重，反應(yīng)選擇性較低，正丁烯的單耗較高，生產(chǎn)成本高，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，需要使用耐酸材質(zhì)等。直接水合法是在超臨界的條件下，使用酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂或雜多酸做催化劑，由正丁烯直接水合制得SBA。該工藝過(guò)程不消耗硫酸，無(wú)酸中和步驟，無(wú)設(shè)備腐蝕，無(wú)大量廢水生成，SBA選擇性高達(dá)99 %。不足之處在于正丁烯單程轉(zhuǎn)化率低，僅約6 %，對(duì)原料要求比較嚴(yán)格，直接水合工藝使用的C4原料，若正丁烯含量大于90 %，則可能在高轉(zhuǎn)化率下直接水合為SBA，正丁烯含量較低的B-B級(jí)餾分若直接反應(yīng)，會(huì)因其轉(zhuǎn)化率低、循環(huán)率高而增加工程費(fèi)用，因此因先進(jìn)行萃取蒸餾或用分子篩分離，預(yù)提純以達(dá)到最大限度的降低生產(chǎn)成本的目的。
[0003]中國(guó)發(fā)明專利201110268440.1中公開(kāi)了一種仲丁醇的制備方法，該方法包括:在酯交換催化劑的存在下，將乙酸仲丁酯和低碳醇加到催化精餾塔中進(jìn)行酯交換反應(yīng)，從塔釜中收集仲丁醇，其中，所述低碳醇為C1-C3的醇。該發(fā)明所述的方法，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求較低，原料易得，能耗低，從而降低了生產(chǎn)成本；而且，無(wú)需使用乙酸作原料，降低了設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染。該方法中，通過(guò)添加過(guò)量的甲醇使乙酸仲丁酯反應(yīng)較為完全，但是該方法中并未公開(kāi)甲醇和醋酸甲酯、仲丁醇與乙酸仲丁酯的分離方法。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利201210125734.3中公開(kāi)了一種醋酸仲丁酯催化水解生產(chǎn)仲丁醇的方法，該方法包括以下步驟:以醋酸仲丁酯為原料，進(jìn)行固定床連續(xù)催化水解，催化劑采用市售的苯乙烯系列陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化劑，裝填到串聯(lián)列管式固定床連續(xù)的管內(nèi)，所述的串聯(lián)列管式固定床包含多個(gè)完全一樣的列管式反應(yīng)器，原料醋酸仲丁酯和水進(jìn)入列管式反應(yīng)器，在催化劑作用下連續(xù)催化水解反應(yīng)生成仲丁醇粗品，再經(jīng)精制制得高純度仲丁醇。該方法克服了丁烯直接水合反應(yīng)制取仲丁醇轉(zhuǎn)化率低的缺點(diǎn)，轉(zhuǎn)化率大于95%，開(kāi)拓了醋酸仲丁酯的新用途，解決了產(chǎn)品積壓?jiǎn)栴}。但是該方法中，并沒(méi)有涉及乙酸仲丁酯與仲丁醇的分離，同時(shí)，對(duì)于產(chǎn)品仲丁醇的精制，僅僅只是將得到的仲丁醇和水的混合物靜置分層進(jìn)行分離。該方法中，由于該反應(yīng)中，轉(zhuǎn)化率為95%以上，并沒(méi)有達(dá)到100%，因此，沒(méi)有反應(yīng)的乙酸仲丁酯會(huì)與水解反應(yīng)得到的仲丁醇及未反應(yīng)的多余的水形成三元共沸蒸至塔頂，同時(shí)，水在仲丁醇及乙酸仲丁酯中均有一定的溶解量，通過(guò)簡(jiǎn)單的靜置分層并不能達(dá)到很好的分離效果，分離后的仲丁醇中含量一定量的乙酸仲丁酯和水，得到的仲丁醇純度并不會(huì)很高，同時(shí)，由于仲丁醇在水中有一定的溶解度，30°C時(shí)在水中的溶解度為18%，如果通過(guò)靜置分層進(jìn)行分離，廢水中將帶走大量的仲丁醇，這樣并不經(jīng)濟(jì)。
[0005]中國(guó)發(fā)明專利201210230912.9中公開(kāi)了一種合成仲丁醇的方法，該方法包括以醋酸仲丁酯和甲醇為原料，通過(guò)酯交換生產(chǎn)仲丁醇，副產(chǎn)物為醋酸甲酯。該發(fā)明的醋酸仲丁酯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)50 % -90 %，仲丁醇的收率可達(dá)50 % -90 %，具有反應(yīng)速率快、轉(zhuǎn)化率高、選擇性高、反應(yīng)條件溫和、對(duì)設(shè)備的腐蝕小等顯著優(yōu)點(diǎn)。但是該發(fā)明中并沒(méi)有公開(kāi)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物分離的方法，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率也偏低，反應(yīng)后的產(chǎn)物成分復(fù)雜，分離較為困難。
[0006]中國(guó)發(fā)明專利201210349454.0中公開(kāi)了一種利用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化合成仲丁醇的方法，該方法包括以陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為催化劑，乙酸仲丁酯和甲醇為原料合成仲丁醇。本發(fā)明采用采用的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化活性高，選擇性好，轉(zhuǎn)化率可達(dá)35% -50%，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)設(shè)備腐蝕小，容易回收重復(fù)使用，使用壽命長(zhǎng)。該發(fā)明中也沒(méi)有公開(kāi)反應(yīng)后產(chǎn)物的分離方法。
[0007]中國(guó)發(fā)明專利201210349731.8中公開(kāi)一種酯交換法合成仲丁醇的催化精餾工藝，以醋酸仲丁酯和甲醇為原料，其特征在于工藝按如下步驟進(jìn)行:1)醋酸仲丁酯和甲醇分別從反應(yīng)段的上部和下部栗入催化精餾塔，醋酸仲丁酯和甲醇在催化精餾塔中部的反應(yīng)段內(nèi)逆流向接觸傳熱傳質(zhì)，在反應(yīng)段催化劑作用下進(jìn)行酯交換反應(yīng)，反應(yīng)后輕組分醋酸甲酯和甲醇經(jīng)精餾段提濃后從塔頂蒸出后冷凝，一部分冷凝液回流至催化精餾塔，另一部分冷凝液栗至甲酯精餾塔提濃，催化精餾塔塔釜產(chǎn)物為仲丁醇、甲醇及少量的醋酸仲丁酯，經(jīng)栗采出后進(jìn)入甲醇精餾塔；2)催化精餾塔塔頂采出的醋酸甲酯與甲醇混合液進(jìn)入甲酯精餾塔中部，經(jīng)分離后塔頂?shù)拇姿峒柞ヅc甲醇共沸物經(jīng)冷凝器冷凝一部分回流至甲酯精餾塔塔頂部，另一部分采出；塔底高濃度的甲醇返回催化精餾塔反應(yīng)段下部作為部分原料循環(huán)套用；3)催化精餾塔塔釜采出液由中部進(jìn)入甲醇精餾塔進(jìn)行分離，輕組分甲醇在塔頂經(jīng)冷凝器冷凝，一部分回流至甲醇精餾塔塔頂，另一部分采出返回催化精餾塔反應(yīng)段下部作為部分原料循環(huán)套用，塔釜釜液仲丁醇和少量的醋酸仲丁酯經(jīng)栗至仲丁醇精制塔提純；4)甲醇精餾塔塔釜采出的仲丁醇及少量的醋酸仲丁酯經(jīng)栗加壓后由中部進(jìn)入仲丁醇精制塔，塔頂高純度的仲丁醇蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后，一部分回流至仲丁醇精制塔塔頂，另一部分采出得到仲丁醇產(chǎn)品；極少量的醋酸仲丁酯和仲丁醇混合液由塔釜采出。該發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:以陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為催化劑，結(jié)合催化精餾技術(shù)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化合成仲丁醇，簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了生產(chǎn)能耗和物耗，提高酯交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。具體為:(1)醋酸仲丁酯與甲醇催化合成仲丁醇及物質(zhì)分離在催化精餾塔中同時(shí)進(jìn)行，分離過(guò)程與反應(yīng)過(guò)程相互促進(jìn)，有效提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率，同時(shí)反應(yīng)熱得以充分利用降低了精餾能耗；(2)采用催化精餾可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；(3)在連續(xù)催化精餾塔中，反應(yīng)只在反應(yīng)段中進(jìn)行，反應(yīng)段中物料的停留時(shí)間小，潛在副產(chǎn)品反應(yīng)少，產(chǎn)品質(zhì)量好；(4)采用堿性催化劑的反應(yīng)精餾過(guò)程，需要在反應(yīng)過(guò)程中加入大量的甲醇以避免催化劑析出影響反應(yīng)精餾過(guò)程正常操作。而連續(xù)催化精餾工藝采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為催化劑，催設(shè)備腐蝕性小，且催化劑裝填采用捆扎包形式，不易磨損和破碎，催化劑壽命長(zhǎng)，無(wú)需通過(guò)蒸發(fā)等方式回收，工藝簡(jiǎn)單。該發(fā)明中，甲酯精餾塔分離得到的塔頂產(chǎn)物為甲醇和醋酸甲酯的混合物，并沒(méi)有得到完全分離，而仲丁醇精制塔中，由于仲丁醇和醋酸仲丁酯能夠形成共沸物，共沸物的沸點(diǎn)與仲丁醇的沸點(diǎn)相差只有0.1°C，所以，在該塔內(nèi)，普通的精餾方式并不能將仲丁醇和醋酸仲丁酯很好的分開(kāi)，基本得不到100%純度的仲丁醇。
[0008]中國(guó)發(fā)明專利201210278743.6中公開(kāi)了一種合成仲丁醇的裝置，所述裝置包括反應(yīng)精餾塔、醋酸甲酯精餾塔、蒸發(fā)器、甲醇精餾塔、仲丁醇精制塔、若干冷凝器和若干用于連接的管道。該發(fā)明還提供了采用該裝置合成仲丁酯的方法。采用該發(fā)明提供的裝置合成仲丁醇的方法，為連續(xù)反應(yīng)精餾法，能有效提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、降低生產(chǎn)能耗，具有選擇性高、腐蝕性小、產(chǎn)品易分離提純的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。該發(fā)明中，流程較長(zhǎng)，得到的醋酸甲酯產(chǎn)品為粗酯產(chǎn)品，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在82%左右，純度低，而仲丁醇精制塔中，由于仲丁醇和醋酸仲丁酯能夠形成共沸物，共沸物的沸點(diǎn)與仲丁醇的沸點(diǎn)相差只有0.1°C，所以，在該塔內(nèi)，仲丁醇和醋酸仲丁酯并不能很好的分開(kāi)，基本得不到高純度的仲丁醇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有分離技術(shù)中，乙