純化粗丙酮物流的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種處理粗丙酮物流的方法。所述方法通常包括用催化劑來處理具有丙酮和至少一種低沸點雜質(zhì)的粗丙酮物流，以形成具有丙酮和至少一種較高沸點雜質(zhì)的處理過的丙酮物流，然后蒸餾處理過的丙酮物流以除去較高沸點雜質(zhì)的至少一部分，以產(chǎn)生純化的丙酮物流。這對需要更純丙酮的方法特別有幫助，包括用于制造純化的異丙醇的方法。
【專利說明】純化粗丙酮物流的方法

【背景技術(shù)】
[0001] 本發(fā)明涉及一種處理粗丙酮物流的方法。本發(fā)明涉及一種純化粗丙酮物流，以將 低沸點雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成可以更容易地與丙酮分離的較高沸點雜質(zhì)的方法。這對需要更純丙酮的 方法特別有幫助，包括用于制造高純異丙醇的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 本發(fā)明涉及一種處理粗丙酮物流的方法。本發(fā)明涉及一種純化粗丙酮物流，以將 低沸點雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成可以更容易地與丙酮分離的較高沸點雜質(zhì)的方法。這對需要更純丙酮的 方法特別有幫助，包括用于制造純化的異丙醇的方法。
[0003] 在一些實施例中，本發(fā)明提供一種純化粗丙酮物流的方法，其包含用固體酸催化 劑來處理包含丙酮和至少一種低沸點雜質(zhì)的粗丙酮物流，以形成包含丙酮和至少一種較高 沸點雜質(zhì)的處理過的丙酮物流，然后蒸餾處理過的丙酮物流以除去較高沸點雜質(zhì)的至少一 部分，以產(chǎn)生純化的丙酮物流。
[0004] 在其他實施例中，本發(fā)明提供一種用于制備純化的異丙醇的方法，其包含以下步 驟：將包含丙酮和至少一種較低沸點雜質(zhì)的丙酮物流饋送至包含催化劑的固體無機酸床， 以形成包含丙酮和至少一種較高沸點雜質(zhì)的處理過的丙酮物流；蒸餾處理過的丙酮物流以 從處理過的丙酮物流中除去較高沸點雜質(zhì)的至少一部分，以產(chǎn)生純化的丙酮物流；以及通 過用于制造異丙醇的方法將純化的丙酮物流饋送至加氫反應(yīng)器中，以產(chǎn)生純化的異丙醇。
[0005] 在其他實施例中，本發(fā)明提供一種用于制備純化的異丙醇的方法，其包含以下步 驟：將包含丙酮和至少一種較低沸點雜質(zhì)的丙酮物流饋送至包含沸石催化劑的固體無機酸 床，以形成包含丙酮和至少一種較高沸點雜質(zhì)的處理過的丙酮物流；蒸餾處理過的丙酮物 流以從處理過的丙酮物流中除去較高沸點雜質(zhì)的至少一部分，以產(chǎn)生具有至少80%的純度 的純化的丙酮物流；通過用于制造異丙醇的方法將純化的丙酮物流饋送至加氫反應(yīng)器以產(chǎn) 生粗異丙醇；蒸餾粗異丙醇，以產(chǎn)生純化的異丙醇，其中純化的異丙醇具有至少99. 5%的 純度。
[0006] 在閱讀以下優(yōu)選實施例的說明后，本發(fā)明的特征和優(yōu)點對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯 而易見的。

【具體實施方式】
[0007] 本發(fā)明涉及一種處理粗丙酮物流的方法。本發(fā)明涉及一種純化粗丙酮物流，以將 低沸點雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成可以更容易地與丙酮分離的較高沸點雜質(zhì)的方法。這對需要更純丙酮的 方法特別有幫助，包括用于制造純化的異丙醇的方法。
[0008] 本發(fā)明提供了處理粗丙酮物流，使得一些較低沸點雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成較高沸點雜質(zhì)的方 法。這有利于從丙酮物流中除去雜質(zhì)，因為與從丙酮中除去較低沸點雜質(zhì)相比，分離較高沸 點雜質(zhì)更容易，成本更低，而且更有效。
[0009] 在一些實施例中，本發(fā)明提供一種純化粗丙酮物流的方法，其包含用固體酸催化 劑來處理包含丙酮和至少一種低沸點雜質(zhì)的粗丙酮物流，以形成包含丙酮和至少一種較高 沸點雜質(zhì)的處理過的丙酮物流，然后蒸餾處理過的丙酮物流以除去較高沸點雜質(zhì)的至少一 部分，以產(chǎn)生純化的丙酮物流。
[0010] 在其他實施例中，本發(fā)明提供了一種用于制備純化的異丙醇的方法，其包含以下 步驟：將包含丙酮和至少一種雜質(zhì)的丙酮物流饋送至包含催化劑的固體無機酸床，以形成 包含丙酮和至少一種較高沸點雜質(zhì)的處理過的丙酮物流，然后蒸餾處理過的丙酮物流以從 處理過的丙酮物流中除去較高沸點雜質(zhì)的至少一部分，以產(chǎn)生純化的丙酮物流，然后通過 用于制造異丙醇的方法將純化的丙酮物流饋送至加氫反應(yīng)器，以產(chǎn)生純化的異丙醇。
[0011] 在其他實施例中，本發(fā)明提供一種用于制備純化的異丙醇的方法，其包含以下步 驟：將包含丙酮和至少一種較低沸點雜質(zhì)的丙酮進料流饋送至包含沸石催化劑的固體無機 酸床，以形成包含丙酮和至少一種較高沸點雜質(zhì)的處理過的丙酮物流；蒸餾處理過的丙酮 物流以從處理過的丙酮物流中除去較高沸點雜質(zhì)的至少一部分，以產(chǎn)生具有至少80%的純 度的純化的丙酮物流；通過用于制造異丙醇的方法將純化的丙酮物流饋送至加氫反應(yīng)器， 以產(chǎn)生純化的異丙醇；其中所述純化的異丙醇具有至少99. 5%的純度。另一實施例使用雙 樹脂床和烘干機的配置。
[0012] 可在粗丙酮物流中找到的較低沸點雜質(zhì)通常包括：醇、酯、醚、環(huán)氧化物、醛、水，和 烯烴。在一些實施例中，較低沸點雜質(zhì)可包括異丁烯、乙醛、甲醇、甲酸甲酯、異丙醇、丙醛、 叔丁醇、異丁醇、甲基叔丁基醚（"MTBE")、異丁醛、甲基乙基酮、叔丁基酸鹽、丙烯和異丁烯 氧化物，以及二異丁烯。一般而言，具有類似于丙酮的沸點或與丙酮形成共沸物使其很難通 過蒸餾與丙酮分離的任一種雜質(zhì)會被認為是較低沸點雜質(zhì)。
[0013] 可由粗丙酮物流中較低沸點雜質(zhì)形成的較高沸點雜質(zhì)一般包括醚、烷基乙縮醛、 醇、乙二醇醚、二氧戊環(huán)、二醇類，以及酮類。在一些實施例中，較高沸點雜質(zhì)可包括1，1-二 甲氧基丙烷、2,2_二甲氧基丙烷、1-甲氧基-2-甲基-2-丙醇、2,4,4_三甲氧基二氧戊環(huán)、 1，1_二甲氧基異丁烷、2,2,4,4_四甲基二氧戊環(huán)、2-甲氧基-2-甲基-1-丙醇、2-異丁 基-4,4-二甲基二氧戊環(huán)、異亞丙基丙酮、羥基異亞丙基丙酮氧化物、甲氧基異亞丙基丙酮 氧化物、丙二醇醚、丙二醇和異丁二醇。一般而言，沸點比丙酮高，且因此，更容易通過蒸餾 與丙酮分離的任一種雜質(zhì)會被認為是較高沸點雜質(zhì)。
[0014] 可用于處理粗丙酮物流的催化劑包括：沸石，包括分層沸石、介孔二氧化硅、酸性 粘土、混合無機氧化物、酸性無機氧化物、交聯(lián)的酸性聚合物樹脂，或者其混合物。
[0015] 沸石的例子包括硅酸鹽基沸石和無定形化合物，諸如，八面沸石、絲光沸石、菱沸 石、菱鉀沸石、斜發(fā)沸石、毛沸石、Sihealite等。其它適合的沸石材料包括沸石A、沸石L、沸 石β、沸石X、沸石Y、沸石HY、ZSM-5、MCM-22、MCM-41、UCB-1和ITQ-2。優(yōu)選的沸石催化劑 是一種二氧化硅與氧化鋁比率在2和10之間的HY沸石。所述沸石可以由任何形狀形成， 包括擠出物、片劑形成的顆?；蛑?。可以使用粘合劑來為所形成的形狀提供強度。特別優(yōu) 選的沸石催化劑是擠出形式的沸石HY和氧化鋁粘合劑的80/20組合物。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，這種特 定的組合物在固定床操作中提供了催化劑的機械完整性并使反應(yīng)器壓降和堵塞最小化。 [0016] 沸石通常通過各種方法來改變以調(diào)整特性，諸如，孔徑大小、結(jié)構(gòu)、活性、酸性，和 二氧化硅/氧化鋁的摩爾比。沸石的二氧化硅/氧化鋁比率可通過各種方法來改變，諸如， 通過汽蒸或酸洗來脫鋁，以增加二氧化硅/氧化鋁比率。相對于氧化鋁增加二氧化硅的量 可以有提高催化劑的疏水性的效果。二氧化硅/氧化鋁比率的范圍可以從小于0. 5至500 或更大。
[0017] 酸性無機氧化物的例子包括，但并不限于，酸處理過的粘土、氧化鋁、二氧化 硅-氧化鋁、含混合氧化物的二氧化硅、天然和合成的柱撐粘土，以及天然和合成的沸石。 含混合氧化物的二氧化硅的例子包括二氧化硅-二氧化鈦、二氧化硅-氧化鋯、二氧化 硅-氧化鋁-二氧化鈦和二氧化硅-氧化鋁-氧化鋯。
[0018] 酸處理過的粘土的例子包括蒙脫石粘土，和蒙皂石粘土。
[0019] 交聯(lián)的酸性聚合物樹脂的例子包括，但并不限于：二乙烯基苯交聯(lián)的磺化聚苯乙 烯樹脂、磺化四氟乙烯基氟聚合物的共聚物等。一種特別優(yōu)選的交聯(lián)的酸性聚合物樹脂是 一種二乙烯基苯交聯(lián)的磺化聚苯乙烯樹脂。但是應(yīng)當(dāng)注意的是，至少一些有機固體酸可能 會發(fā)生膨脹，諸如，Amb erlystl5。優(yōu)選的有機固體酸不會發(fā)生膨脹。
[0020] 所描述的方法對需要更純丙酮的方法特別有幫助。這類方法的例子包括用于制造 溶劑級異丙醇、溶劑級丙酮、丙酮氰醇/甲基丙烯酸甲酯、雙酚A、甲基異丁基酮、甲基異丁 基甲醇，和異佛爾酮的方法。
[0021] 本發(fā)明的粗丙酮物流可以變化。在一些實施例中，粗丙酮物流可以是至少50%的 丙酮、至少60 %的丙酮、至少70 %的丙酮，或至少80%。
[0022] 本發(fā)明的純化的丙酮物流將基于粗丙酮物流、選擇的催化劑，和其他變量而變化。 在一些實施例中，所述純化的丙酮物流將是至少80 %的丙酮。在優(yōu)選的實施例中，純化的丙 酮物流將是至少90%的丙酮。
[0023] 在一些實施例中，一旦獲得了純化的丙酮物流，就將純化的丙酮物流進行加氫處 理以產(chǎn)生粗異丙醇物流。在這樣的實施例中，與不使用純化丙酮物流的工藝的方法相比，異 丙醇的產(chǎn)率增大。在優(yōu)選實施例中，與用還沒有被饋送到固體無機酸床的丙酮進料流生產(chǎn) 異丙醇的方法相比，異丙醇的產(chǎn)率增加至少10 %。
[0024] 另外，在一些實施例中，粗異丙醇物流被進一步純化，以產(chǎn)生純化的異丙醇。使用 本領(lǐng)域中公知的方法，諸如，蒸餾、萃取蒸餾或反應(yīng)蒸餾，可以將粗異丙醇物流進一步純化。 在優(yōu)選的實施例中，純化的異丙醇物流具有至少99. 0 %的純度。在其它優(yōu)選的實施例中，純 化的異丙醇物流具有至少99. 5%的純度。在最優(yōu)選的實施例中，純化的異丙醇物流具有至 少99. 8 %的純度。
[0025] -個示例性實施例涉及異丙醇的生產(chǎn)。在異丙醇的生產(chǎn)中，粗丙酮通過加氫被轉(zhuǎn) 化成異丙醇。粗丙酮物流和異丙醇都通過蒸餾來純化。在這個特定實施例中，含有酸催化 劑的固定床被定位在粗丙酮源和第一蒸餾塔之間。酸床導(dǎo)致粗丙酮中較低沸點雜質(zhì)與醇或 和水發(fā)生反應(yīng)，或異構(gòu)化為相應(yīng)的醛，進一步與所包含的醇發(fā)生反應(yīng)，以產(chǎn)生從所述第一蒸 餾塔的塔底除去的較高沸點雜質(zhì)，諸如，乙二醇、乙二醇醚、乙縮醛、二縮醛，以及二氧戊環(huán)。 在優(yōu)選的實施例中，約20%的甲醇和基本上所有的環(huán)氧化物和醛通過用于生產(chǎn)異丙醇的方 法從進入加氫反應(yīng)器中的丙酮物流中除去。這減少了離開反應(yīng)器的叔丁醇、仲丁醇、乙醇和 甲醇副產(chǎn)物的量。因為污染物減少了，所以異丙醇更容易通過蒸餾純化。生產(chǎn)速率增加且 達到了更高的產(chǎn)品純度。在優(yōu)選的實施例中，所得到的產(chǎn)物是99.0%純度的異丙醇。在其 他實施例中，所得到的異丙醇是最多或大于99. 8%的純度。
[0026] 在其他涉及異丙醇的生產(chǎn)的優(yōu)選實施例中，干燥介質(zhì)是在有機酸樹脂床之前添加 的，以從粗丙酮中除去水?？梢再徺I干燥形式或通過已知方法預(yù)干燥，諸如通過使熱氮氣通 過樹脂床的濕潤形式的酸樹脂催化劑。一種特別優(yōu)選的干燥介質(zhì)是3A型沸石珠，其是平 均孔徑為3埃的微孔鋁硅酸鹽。使用這樣的3A沸石珠可將粗丙酮物流中的水含量減少至 96%。通過減少水的含量，預(yù)計在酸樹脂床上形成的叔丁醇的量將會減少，從而導(dǎo)致高純度 異丙醇產(chǎn)物的產(chǎn)率更高。此外，預(yù)期有更多的異丁烯將被轉(zhuǎn)化為二異丁烯和MTBE，而不是叔 丁醇。二異丁烯可以與第一丙酮蒸餾塔的塔底產(chǎn)品一起被有效地除去，且MTBE可與所述第 一異丙醇蒸餾塔中的燈一起被移除。
[0027] 在實施例中，可以使用雙樹脂床和烘干機的配置。雙樹脂床和烘干機的配置可以 用于需要凈化粗丙酮物流的方法，包括各方法，諸如，用于制造溶劑級異丙醇、溶劑級丙酮、 丙酮氰醇/甲基丙烯酸甲酯、雙酚A、甲基異丁基酮、甲基異丁基甲醇，和異佛爾酮的方法。 使用雙樹脂床和烘干機的配置將允許使用已知的方法，諸如，用熱空氣或氮氣使沸石和樹 脂床在原位停止使用或再活化，同時，粗丙酮處理繼續(xù)進行。這也允許在不中斷異丙醇的生 產(chǎn)的情況下替換、再活化，或維護所使用的沸石和/或樹脂床。來自催化劑干燥和沸石床的 廢水流可被送到廢燃料箱或廢水處理設(shè)施，或以其他已知的方式處理掉或回收。
[0028] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解影響處理粗丙酮物流的方法的各種參數(shù)。這類參數(shù)將包括 反應(yīng)溫度、WHSV，以及催化床長度與反應(yīng)器直徑L/D比值。在一些實施例中，溫度范圍為約 30°C至約70°C。在其他實施例中，其范圍為約40°C至約60°C。在最優(yōu)選的實施例中，將為 約50°C。在一些實施例中，重時空速（"WHSV"）的范圍為約0.3-約在其他實施 例中，其范圍為約0. 5-約2. Ohr'在最優(yōu)選的實施例中，將為約1. Ohr'在一些實施例中， 所述催化床長度與反應(yīng)器直徑L/D比值范圍為約1至約30。在其它實施例中，其范圍為約 2至約8。在一些實施例中，為約6。在其他實施例中，為約2。各種參數(shù)可以由本領(lǐng)域技術(shù) 人員來操縱，以產(chǎn)生最佳的工作條件。
[0029] 為了便于更好地理解本發(fā)明，給出下列優(yōu)選實施例的實例。決不應(yīng)該將以下的實 例理解為限制或限定本發(fā)明的范圍。 實例
[0030] 對于實例1-11，1英寸ID套層管中裝入固體酸催化劑。將管加熱至50°C且粗丙 酮（75wt%的丙酮、8wt%的甲醇（Me0H)、3.5wt%的氧化異丁烯（IB0)、L2wt%的環(huán)氧丙燒 (P0)、0.2wt%的乙醛（AcH)、0.2%的丙醛（PA)、0.6wt%的異丁醛（IBA)，剩余部分=其它 有機化合物）以50g/h(WHSV=l/h)饋送到該塔。收集樣品并通過氣相色譜法進行分析。
[0031] 對于實例12-16, 3/4英寸0D不銹鋼管中加入催化劑。通過將管放置在恒溫浴中 將其加熱至50°C，且粗丙酮（76. 2wt%的丙酮、6. 8wt%的甲醇（Me0H)、3. 7wt%的氧化異丁 烯（IB0)、1.6wt% 的環(huán)氧丙烷（P0)、0.2wt% 的乙醛（AcH)、0.3% 的丙醛（PA)、0.7wt% 的異 丁醒（IBA)，剩余部分=其它有機化合物）被饋送到反應(yīng)器中。對于Amberlystl5(羅門哈 斯），WHSV在干樹脂基礎(chǔ)上表達，假設(shè)有50 %重量的水。在使用prebed的情況下，將50g的 3A分子篩（Aldrich公司，8/12目）裝入在主反應(yīng)器之前串聯(lián)放置的3/4" 0D不銹鋼管中。 收集樣品并通過氣相色譜進行分析。將結(jié)果匯總示于下表： 表1 :

【權(quán)利要求】
1. 一種純化粗丙酮物流的方法，所述方法包含以下步驟： a. 用固體酸催化劑來處理包含丙酮和至少一種低沸點雜質(zhì)的粗丙酮物流，以形成包含 丙酮和至少一種與粗丙酮物流中相比沸點較高的雜質(zhì)的處理過的丙酮物流； b. 蒸餾處理過的丙酮物流以除去較高沸點雜質(zhì)的至少一部分，以產(chǎn)生純化的丙酮物 流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述催化劑選自：沸石、酸性粘土、酸性無機氧化 物、交聯(lián)的酸性聚合物樹脂，或者其混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，沸石是ZSM-5沸石。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，沸石是HY沸石。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，HY沸石具有2到10之間的二氧化硅與氧化鋁比 率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，交聯(lián)的酸性聚合物樹脂是二乙烯苯交聯(lián)的磺化 聚苯乙烯樹脂。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，粗丙酮物流是50wt%或更高的丙酮。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，雜質(zhì)包含醇、環(huán)氧化物、醛、水、異丁烯，或其某種 組合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，純化的丙酮物流是至少70wt%的丙酮。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，粗丙酮物流包含約70-80%的丙酮、至少4%的 甲醇、至少〇. 2%的醛、至少3%的異丁烯氧化物，以及至少1 %的異丙醇。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中純化的丙酮物流是至少80%的丙酮和小于0. 7% 的醛、小于3. 5%的異丁烯氧化物和小于1. 5%的異丙醇。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中純化的丙酮物流經(jīng)過加氫處理以產(chǎn)生粗異丙醇 物流。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中粗異丙醇物流被進一步純化以產(chǎn)生純度為至少 99. 5%的純化的異丙醇。
14. 一種用于制備純化的異丙醇的方法，所述方法包含以下步驟： a. 將包含丙酮和至少一種較低沸點雜質(zhì)的粗丙酮物流饋送至包含固體酸催化劑的床， 以形成包含丙酮和至少一種較高沸點雜質(zhì)的處理過的丙酮進料流； b. 蒸餾處理過的丙酮物流以從處理過的丙酮物流中除去較高沸點雜質(zhì)的至少一部分， 以產(chǎn)生純化的丙酮物流；以及 c. 通過用于制造異丙醇的方法將純化的丙酮物流饋送至加氫反應(yīng)器中，以產(chǎn)生粗異丙 醇。 d. 蒸餾粗異丙醇物流以除去剩余雜質(zhì)的至少一部分以產(chǎn)生純化的異丙醇物流。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中催化劑選自：沸石、酸性粘土、酸性無機氧化物、 交聯(lián)的酸性聚合物樹脂，或者其混合物。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中純化的丙酮物流是至少90wt %的丙酮。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中丙酮進料流包含約80%的丙酮、至少6. 5%的甲 醇、至少0. 7%的醛、至少3. 5%的異丁烯氧化物，以及至少1. 5%的異丙醇，而且其中所述 純化的丙酮物流為約90%的丙酮和小于6. 5%的甲醇、小于0. 7%的醛、小于3. 5%的異丁 烯氧化物和小于1. 5%的異丙醇，而且其中所述純化的異丙醇是至少99. 8wt%的異丙醇。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中與用還沒有被饋送到固體酸床的丙酮進料流生 產(chǎn)異丙醇的方法相比，異丙醇的產(chǎn)率增加至少5%。
19. 一種用于制備純化的異丙醇的方法，所述方法包含以下步驟： a. 將包含丙酮和至少一種較低沸點雜質(zhì)的丙酮進料流饋送至包含沸石催化劑的固體 無機酸床，以形成包含丙酮和至少一種較高沸點雜質(zhì)的處理過的丙酮進料流； b. 蒸餾處理過的丙酮物流以從處理過的丙酮物流中除去較高沸點雜質(zhì)的至少一部分， 以產(chǎn)生具有至少80%的純度的純化的丙酮物流； c. 通過用于制造異丙醇的方法將純化的丙酮物流饋送至加氫反應(yīng)器中，以產(chǎn)生粗異丙 醇。 d. 蒸餾粗異丙醇物流以除去剩余雜質(zhì)的至少一部分以產(chǎn)生純化的異丙醇物流。 e. 其中純化的異丙醇具有至少99. 5%的純度。
【文檔編號】B01J29/40GK104245655SQ201380021149
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年5月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月4日
【發(fā)明者】D·B·普爾雷奧, R·A·格雷, A·P·卡恩 申請人:利安德化學(xué)技術(shù)有限公司