[发明专利]降低来自羧酸酮基化的挥发性有机化合物的排放的方法

说明书

发明背景

羧酸的酮基化是一种用于生产二烷基酮的有用的方法。例如，乙酸单独或与其他的羧酸、酯和醛的酮基化是一种用于生产丙酮和其他甲基酮的有价值且高收率的方法。然而，该酮基化过程产生许多副产物，包括大量的二氧化碳和较小量的挥发性有机化合物（在本文中称作“VOC”），例如各种烯烃、氢气和甲烷。这些VOC与二氧化碳副产物流的排放从环保立场出发是不希望的。然而，通过吸收/蒸馏、催化燃烧、燃料补给的焚化等等回收或破坏VOC是昂贵且资金密集的??。因此一种用于捕获并减少由酮基化过程产生的VOC的排放的廉价方法将减轻其对环境的影响，并提高其作为用于生产二烷基酮的手段的实用性。

发明概述

在羧酸的酮基化过程中产生的挥发性有机化合物可以通过将含有这些VOC的副产物二氧化碳流进料至用于加热酮基化进料的直燃炉(direct-fired furnace)中高效且廉价地破坏。因此，本发明的一个实施方案是用于减少来自酮基化过程的挥发性有机化合物的排放的方法，其包括：

（i）在包括燃烧区的直燃炉中加热含有一种或多种羧酸的汽化的进料流，以产生过热的进料流；

（ⅱ）使所述过热的进料流与金属氧化物催化剂接触，以形成包含一种或多种酮、二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态产物混合物；

（ⅲ）使所述一种或多种酮与所述二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物分离；和

（ⅳ）将所述二氧化碳和所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的至少一部分进料至所述直燃炉的燃烧区。

所述二氧化碳气流中所含的VOC被至少部分地通过直燃炉中的燃烧破坏。因此，不需要使用额外的专门用于破坏VOC的昂贵的单元操作。另外，由于副产物流中的二氧化碳用作炉中燃料的稀释剂，本发明方法还缓和了炉中的温度，并减少了酮基化反应器内的结焦。

本发明方法可以与具有2-20个碳原子的羧酸一起使用，所述羧酸包括但不限于乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬酸或它们的混合物。虽然许多不同的羧酸也可以用作原料，但是本发明对于在金属氧化物催化剂的存在下通过乙酸的酮基化、随后通过将粗蒸汽吸收到吸收溶剂中来生产丙酮是特别有用的。因此，本发明的另一个实施方案是用于减少来自生产丙酮的挥发性有机化合物的排放的方法，其包括：

（i）在包括燃烧区的直燃炉中加热含有乙酸的汽化的进料流，以产生具有350-550℃的温度的过热的进料流；

（ⅱ）使所述过热的进料流与包括一种或多种的钛、锆、镧、铈、钍的金属氧化物或它们的混合物的催化剂接触，以产生包含二氧化碳、丙酮和一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态产物混合物；

（ⅲ）使所述气态产物混合物与吸收溶剂接触，以产生包含所述气态产物混合物中的大部分丙酮的粗液体吸收剂流以及包含二氧化碳、所述气态产物混合物中的小部分丙酮以及所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态副产物流；和

（ⅳ）将所述气态副产物流的至少一部分进料至所述直燃炉的燃烧区，其中，所述燃烧区含有足够用于存在于被进料至所述燃烧区的气态副产物流中的所述丙酮和所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的完全燃烧的氧气。

可以通过吸收到水中以及蒸馏所得的含水吸收剂流来回收来自本发明的酮基化过程的丙酮。因此，本发明的另一实施方案是丙酮的制备方法，其包括:

（i）在包括燃烧区的直燃炉中加热包含乙酸的汽化的进料流，以产生具有350-650℃的温度的过热的进料流；

（ⅱ）使所述过热的进料流与包含一种或多种金属氧化物的催化剂接触，以产生含有二氧化碳、丙酮以及一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态产物混合物；

（ⅲ）使所述气态产物混合物与水接触，以产生包含所述气态产物混合物中的大部分丙酮的液体吸收剂流以及包含二氧化碳、所述气态产物混合物中的小部分丙酮以及所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态副产物流；

（ⅳ）将所述气态副产物流的至少一部分进料至步骤（i）的燃烧区；和

（ⅴ）蒸馏所述液体吸收剂流，以产生包含精制的丙酮产物的馏出物和包含水的蒸馏残渣(distillation bottoms)。

附图的简要描述

图1是示例本发明的一个实施方案的酮基化过程的示意流程图。

详细描述