CN111635290A - 一种叔丁醇脱水制异丁烯的方法 - Google Patents

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刘亚男
李飞
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Abstract

本发明提供一种叔丁醇脱水制异丁烯的方法，通过共沸精馏塔、反应萃取塔和相分离器的组合使用，分离出高纯度气相异丁烯产物，其可以简化精馏设备，结构简单，能耗低，实现共沸剂的循环使用，从而提高异丁烯的收率与叔丁醇的转换率。

Description

一种叔丁醇脱水制异丁烯的方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种叔丁醇脱水制异丁烯的方法。
背景技术
异丁烯是一种重要的基本有机化工原料，高纯度的异丁烯主要用于制备丁基橡胶、聚异丁烯和甲基丙烯酸酯等多种有机化工原料和精细化学品。目前，工业上生产高纯度异丁烯主要有吸附分离法、甲基叔丁基醚(MTBE)裂解法、叔丁醇(TBA)脱水法3种工艺。吸附分离法是利用正丁烯和异丁烯在分子筛上吸附能力的差异来生产异丁烯的技术。此法使用于生产高纯度的正丁烯也用于生产高纯度的异丁烯，但由于该方法的工艺复杂，生产经济性不如反应法分离的叔丁醇脱水工艺和MTBE裂解工艺。MTBE裂解法是上世纪80年代后世界各国普遍采用的工艺，产品纯度高，装置规模灵活性大，可以根据市场需求生产MTBE或异丁烯。缺点是由于醚化法副反应多，为获得高纯度异丁烯产品，分离精制工艺复杂，能耗较大。叔丁醇脱水法也是获取高纯度异丁烯的重要途径，该方法流程简单，副反应少，分离精制容易，产品质量高，投资省。
关于叔丁醇脱水制异丁烯的方法，已知的现有技术进行了大量研究。公开专利US3510538采用离子交换树脂连续脱水叔丁醇生产异丁烯。公开专利US3665048采用固定床工艺，氧化铝为催化剂，反应在汽相中进行，该方法反应温度一般较高，存在能耗高、副产品多、设备生产成本较高等问题。公开专利U34423271、US5849971、CN105175210A、CN102020526A等均采用反应精馏工艺液相法脱水制备异丁烯，采用磺酸树脂催化剂或酸催化剂裂解。但磺酸树脂一般不耐高温，遇水膨胀，对催化剂的使用效率有较大影响，该方法往往会增加生产的成本。公开专利US4155945中利用催化剂连续脱水叔丁醇，采用含有固体树脂催化剂和其他催化剂的常规脱水器，塔顶部分冷凝回流，并从相分离器中回收异丁烯，优选为气相，共沸剂回到脱水区，水相从工艺中除去，但这个专利技术方案存在的不足在于，分离能耗较大，脱水区除去的水含有较多的叔丁醇，原料损失严重，并且共沸剂和反应物接触不充分而影响反应效率，所获取的异丁烯的量较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种叔丁醇脱水制异丁烯的方法，通过共沸精馏塔和反应萃取塔，采用相分离器分离异丁烯，其可以简化精馏设备，结构简单，能耗低，实现共沸剂的循环使用，从而提高异丁烯的收率与叔丁醇的转换率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案包括：
一种叔丁醇脱水制异丁烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
叔丁醇与水(S1)进料至反应萃取塔(T1)，在催化剂的作用下进行反应，反应萃取塔(T1)塔顶采出共沸剂和叔丁醇-水混合物(S2)，反应萃取塔(T1)塔底采出水(S9)；
共沸剂和叔丁醇-水混合物(S2)进入共沸精馏塔(T2)，在共沸剂的作用下充分接触反应，共沸精馏塔(T2)塔釜所产生的塔釜物料回流(S8)通过再沸器(B)直接回流到共沸精馏塔(T2)内；共沸精馏塔(T2)塔顶采出异丁烯、水、共沸剂(S3)并通过冷凝器(C)进入相分离器(T3)；
相分离器(T3)分离的第一共沸剂物料(S5)回流到共沸精馏塔(T2)，分离的第二共沸剂物料(S6)回流到和反应萃取塔(T1)的塔中下部。相分离器(T3)分离的水相(S7)回流至反应萃取塔(T1)的塔中下部，相分离器(T3)分离的异丁烯(S4)回收为产品。
进一步地，所述的反应萃取塔(T1)是装填有催化剂的萃取填料塔，所述催化剂包括阳离子交换树脂、分子筛或酸性液。
进一步地，共沸剂包括苯、甲苯、二甲苯或对二甲苯。
进一步地，共沸精馏塔(T2)的塔釜物质回流至塔内，实现循环。
进一步地，水相从相分离器(T3)底部被回流到反应萃取塔(T1)，过程中产生的水仅从反应萃取塔(T1)的底部排出；共沸剂循环至反应萃取塔(T1)和共沸精馏塔(T2)中，异丁烯产品作为蒸汽在相分离器(T3)顶部被回收。
本发明的优点如下：
1、与现有技术不同，采用了萃取塔，反应萃取塔与相分离器组成循环***，水相仅在萃取塔塔底排出，降低了水中叔丁醇的含量，提高了利用率。
2、区别于一般的相分离器工艺，加入了共沸剂，并且共沸剂在塔内连续循环，减少了损失，共沸剂不需要从塔釜排出，无需后续的回收装置，简化流程，且相分离器中异丁烯优选为气相，收率提高。
3、设备连接简单，能耗低。
附图说明
图1本发明叔丁醇脱水制异丁烯的方法示意图
其中，在图1所示中，各编号表示如下：T1-反应萃取塔、T2-共沸精馏塔、T3-相分离器、C-冷凝器、B-再沸器、S1-叔丁醇和水、S2-共沸剂和叔丁醇-水、S3-塔顶采出物流、S4-异丁烯、S5-第一共沸剂、S6-第二共沸剂、S7-水相、S8-塔釜回流物流、S9-水。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案做进一步介绍，不以实施例限制本发明的保护范围。
如图1所示为本发明叔丁醇脱水制异丁烯的方法示意图，主要工艺步骤包括：叔丁醇与水S1进料至反应萃取塔T1，在催化剂(优选为阳离子交换树脂、分子筛、酸性液等)的作用下进行反应，反应萃取塔T1塔顶采出共沸剂和叔丁醇-水混合物S2，反应萃取塔T1塔底采出水S9；共沸剂和叔丁醇-水混合物S2进入共沸精馏塔T2，在共沸剂的作用下充分接触反应，共沸精馏塔T2塔釜所产生的塔釜物料回流S8通过再沸器B直接回流到共沸精馏塔T2内；共沸精馏塔T2塔顶采出异丁烯、水、共沸剂S3并通过冷凝器C进入相分离器T3；相分离器T3分离的第一共沸剂物料S5回流到共沸精馏塔T2，分离的第二共沸剂物料S6回流到反应萃取塔T1的塔中下部；相分离器T3分离的水相S7回流至反应萃取塔T1的塔中下部；相分离器T3分离的气相异丁烯S4回收为产品。
其中所述共沸剂优选的采用苯、甲苯、二甲苯或对二甲苯，并以相分离器T3作为给定点加入工艺流程内。
实施例1
以质量分数85％叔丁醇为原料至反应萃取塔，进料温度60℃，进料量100kg/h，反应萃取塔塔顶采出物料进入共沸精馏塔，共沸精馏塔塔内操作压力0.35Mpa，回流比1.5，理论塔板数14块，相分离器中加入130g的共沸剂，具体物料及结果组成见表1。
表1
Figure BSA0000212848240000051
实施例2
以质量分数75％叔丁醇为原料至反应萃取塔，进料温度60℃，进料量100kg/h，反应萃取塔塔顶采出物料进入共沸精馏塔，共沸精馏塔塔内操作压力0.35Mpa，回流比1.5，理论塔板数8块，相分离器中加入130g的共沸剂，具体物料及结果组成见表2。
表2
Figure BSA0000212848240000052

Claims (5)

1.一种叔丁醇脱水制异丁烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
叔丁醇与水(S1)进料至反应萃取塔(T1)，在催化剂的作用下进行反应，反应萃取塔(T1)塔顶采出共沸剂和叔丁醇-水混合物(S2)，反应萃取塔(T1)塔底采出水(S9)；共沸剂和叔丁醇-水混合物(S2)进入共沸精馏塔(T2)，在共沸剂的作用下充分接触反应，共沸精馏塔(T2)塔釜所产生的塔釜物料回流(S8)通过再沸器(B)直接回流到共沸精馏塔(T2)内；共沸精馏塔(T2)塔顶采出异丁烯、水、共沸剂(S3)并通过冷凝器(C)进入相分离器(T3)；
相分离器(T3)分离的第一共沸剂物料(S5)回流到共沸精馏塔(T2)，分离的第二共沸剂物料(S6)回流到反应萃取塔(T1)的塔中下部。相分离器(T3)分离的水相(S7)回流至反应萃取塔(T1)的塔中下部，相分离器(T3)分离的异丁烯(S4)回收为产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应萃取塔(T1)是装填有催化剂的萃取填料塔；所述催化剂包括阳离子交换树脂、分子筛或酸性液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共沸剂包括苯、甲苯、二甲苯或对二甲苯。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共沸剂的给定点为相分离器(T3)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相分离器(T3)分离的异丁烯(S4)为气相。
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