[发明专利]一种仲丁醇生产装置及工艺

说明书

一种仲丁醇生产装置及工艺，属于丁醇合成技术领域。装置的特征在于：压力搅拌釜（2）、水合反应器（4）和两者的连接管路内设有超声波探头，超声波探头均连接至超声波发生器（3）。工艺中原料在压力搅拌釜（2）、水合反应器（4）和两者的连接管路内，以阳离子交换树脂作为催化剂并保持27 kHz~40 kHz的超声波的作用下进行水合反应。通过机械手段强化水和丁烯的溶解度，并通过采用超声波设施强化了水和丁烯的溶解度，超声波配合水合反应器，极大地提高了丁烯的单程转化率，降低了物料的循环量，进而降低了装置能耗。通过新加脱酸装置，避免了含酸废水的产生，极大地降低了装置的环保压力。

技术领域

一种仲丁醇生产装置及工艺，属于丁醇合成技术领域。

背景技术

仲丁醇（SBA）为无色带香味的液体，沸点为99.5℃，可溶于水，是一种优良的溶剂、合成原料和汽油添加剂等。作为溶剂，可以作为涂料助溶剂。作为合成原料，仲丁醇可以脱氢生产甲乙酮（MEK），用于生产醋酸丁酯和仲丁酯等；仲丁醇还可以用于生产增塑剂、脱水剂、选矿剂、乳化剂、除草剂等。仲丁醇用作有机合成原料占其总消耗量的90%。随着石油资源的短缺，调和汽油用作车辆驱动燃料成为现今的一种趋势。与其它种类调和汽油相比，仲丁醇汽油具有以下优势：在不使用添加剂和不需要改装发动机的情况下，可以大幅度降低原料成本和降低汽油尾气的污染情况；高辛烷值；生物易降解及环保性能好；优良的汽油抗爆性。

根据原料及工艺的不同，仲丁醇的生产工艺主要有酯交换法、酯加氢法、酯水解和水合，其中水合又可以分为硫酸间接水合和直接水合。

酯交换法是将醋酸仲丁与甲醇或乙醇在固体碱性催化剂条件下进行酯交换生成仲丁醇的方法。该方法转化率较正丁烯水合转化率高，反应条件温和，但醋酸仲丁酯转化难以彻底，产物分离复杂，仍难以制备高纯度的仲丁醇。

酯加氢法是将仲丁酯和氢气在铜基固体催化剂上加氢制备仲丁醇的方法，该方法反应温度高，压力大，对设备要求较高，对催化剂的选择性要求高，且反应产物的选择性较差。

硫酸间接水合：主要由酯化和水解反应组成，作为仲丁醇最早工业化的工艺。由于酯化以硫酸作为反应物，设备要求较高，装置造价高；在生产过程中，设备腐蚀严重，维保率高，造成生产成本较高。在生产过程中需要消耗大量的硫酸和碱，产生的三废较多，不利于环保，目前逐渐被淘汰。

树脂催化直接水合：采用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂，是目前制备仲丁醇的主要工艺。该工艺具有简单、经济、无污染等优点，但工艺本身也具有很多缺点。可以用低级烯烃连续生产低级仲醇，以通用型阳离子树脂作为催化剂，采用多级反应器进行低级烯烃的直接水合反应，低级烯烃串联经过多级反应器，去离子水分别并联进入各级反应器，反应产物进入分离装置，未反应的低级烯烃和去离子水分别返回多级反应器循环使用。通过此种工艺，实现了较低的的水/烯比，较低的单位能耗，提高了原料的总转化率，但是烯烃的单程转化率依然较低，同时对原料中烯烃的要求较高。也有利用正丁烯直接水合连续生产仲丁醇的工艺方法，以强酸型离子树脂作为催化剂，反应温度为150℃~~170℃，反应压力为6.0~8.0MPa，达到了较高的总丁烯转化率，但是，由于水、丁烯和催化剂为三相体系，丁烯的单程转化效率依然较低，循环量较大，能耗较高。还有一种正丁烯直接水合连续生产仲丁醇的工艺方法，该工艺通过在反应体系中增加相转移催化剂，例如聚乙醇类、季铵盐类化合物，增加了水和丁烯的溶解度，进而增加了丁烯的单程转化率。由于相转移催化剂的使用，水合工艺需要增加额外的单元设备以回收相转移催化剂，同时会增加废水的产生量，同时会增加能耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种单程转化率高、能耗低且废水产生量较小的仲丁醇生产工艺。