一种制备异丙醇的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备异丙醇的方法，包括如下内容：以醋酸和丙烯为反应原料，在装填有离子交换树脂催化剂的固定床连续反应装置进行加成反应，反应后的物料和水进入催化精馏塔再沸器，共沸蒸汽上升至装有改性离子交换树脂催化剂的催化精馏塔反应段进行水解反应，反应过程中向反应段顶部加入少量水，水解产物由塔顶馏出，经提纯后得到异丙醇产品。本发明专利技术方法反应流程简单，条件温和且催化剂活性稳定并能够长周期运转。

Process for preparing isopropyl alcohol

The invention discloses a preparation method of isopropyl alcohol, includes the following contents: acetic acid and propylene as raw materials in the reaction, are filled by the addition reaction of fixed bed ion exchange resin catalyst continuous reaction device after the reaction material and water into the catalytic distillation column reboiler, azeotropic steam rises to hydrolysis the reaction with catalytic distillation column reactor modified ion exchange resin catalyst, adding a small amount of water to the top of the reaction section in the reaction process, the hydrolysis product from distillate, isopropanol products obtained after purification. The method of the invention has simple reaction process, mild condition, stable catalytic activity and long cycle operation.

【技术实现步骤摘要】
一种制备异丙醇的方法
本专利技术涉及一种制备异丙醇的方法，尤其是以醋酸和丙烯为原料制备异丙醇的方法。
技术介绍
异丙醇，分子式(CH3)2CHOH，无色透明挥发性液体，有似乙醇和丙酮混合的气味，可与乙醇，乙醚，氯仿和水混溶。异丙醇是一种性能优良的有机溶剂，广泛用作虫胶、硝基纤维素、生物碱、橡胶以及油脂等的溶剂。异丙醇还是生产多种有机化合物的重要中间体，可用作合成甘油、乙酸异丙酯以及丙酮等的原料，还广泛用作石油燃料的防冻添加剂，用于汽车和航空燃料等方面。此外，异丙醇还可用于制造杀菌剂、杀虫剂、清洁剂和消毒防腐剂等，它可以单独使用，也可以和其他醇、表面活性剂并用，在农药、电子工业、医药、涂料、日用化工以及有机合成等领域具有广泛的用途，开发利用前景广阔。生产异丙醇的主要方法是丙烯水合法，包括直接水合和间接水合两种方法。其中，丙烯间接水合法是将丙烯溶解在硫酸溶液中发生酯化反应生成硫酸氢异丙酯和硫酸二异丙酯，再经水解制得粗异丙醇，最后经精制得到高纯度的异丙醇产品。由于“三废”污染，设备腐蚀严重和生产成本高等问题，20世纪80年代后该方法被逐渐淘汰。丙烯直接水合法是使丙烯在催化剂存在下直接发生水合反应生成异丙醇，分为气相直接水合法，液相直接水合法和气-液混相水合法。气相直接水合法使用磷酸/硅藻土为催化剂，该法为防止磷酸溶出，需要把水转为气态，采用了对平衡不利的高温低压反应条件，使丙烯单程转化率低，大量未反应的丙烯需循环使用，耗能量大，丙烯浓度要求高；液相直接水合法水烯比大，导致粗产品中含大量水，蒸馏热量消耗量大，反应压力过高，设备投资大；气-液混相水合法采用强酸性离子交换树脂催化剂，树脂催化剂不耐高温，温度不能超过175℃，且树脂催化剂存在流失问题，寿命较短。CN103880591A公开了一种用醋酸和丙烯制备异丙醇和乙醇的方法，该方法通过醋酸和丙烯加成反应生成醋酸异丙酯，经提纯后，再在Cu系催化剂的作用下加氢生成异丙醇和乙醇，该方法流程复杂，加氢反应条件苛刻，操作成本和能耗较高。CN103980089A描述了醋酸异丙酯加氢制备异丙醇和乙醇的工艺，采用铜基催化剂，金属铬、镍等作为催化剂助剂，反应温度150～300℃，反应压力4.0～10.0MPa，存在反应条件苛刻及催化剂环境污染问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种制备异丙醇的方法。该方法以醋酸和丙烯为原料，通过加成反应生成醋酸异丙酯，再在改性树脂催化剂的作用下，通过催化精馏反应装置水解生成异丙醇，反应流程简单，条件温和且催化剂活性稳定并能够长周期运转。本专利技术的制备异丙醇的方法，包括如下内容：以醋酸和丙烯为反应原料，在装填有离子交换树脂催化剂的固定床连续反应装置进行加成反应，反应后的物料和水进入催化精馏塔再沸器，共沸蒸汽上升至装有改性离子交换树脂催化剂的催化精馏塔反应段进行水解反应，反应过程中向反应段顶部加入少量水，水解产物由塔顶馏出，经提纯后得到异丙醇产品。本专利技术方法中，加成反应使用的离子交换树脂催化剂为苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂，交换容量为4.4～5.3mol/kg，水的质量含量为49%～53%，湿视密度为0.75～0.95g/ml，湿真密度为1.1～1.3g/ml。本专利技术方法中，加成反应的反应条件如下：反应温度80～130℃，优选为90～100℃；反应压力为1～6MPa，优选为3～5MPa；烯酸摩尔比为1：1～10：1，优选为2：1～5：1；醋酸对催化剂的体积空速为0.2～2h-1，优选为0.4～1h-1。本专利技术方法中，再沸器的进水量与醋酸进料量的体积比为0.2：1～1：1，优选为0.4：1～0.8：1。本专利技术方法中，催化精馏水解反应条件如下：再沸器温度80～100℃，优选为85～95℃，反应段温度90～140℃，优选为120～130℃；反应压力为常压；回流比为20%～50%，优选为30%～40%。本专利技术方法中，反应段顶部的进水量与醋酸进料量的体积比为0.01：1～0.1：1，优选为0.05：1～0.08：1。本专利技术方法中，所述的改性离子交换树脂催化剂，制备方法如下：（1）将离子交换树脂用去离子水洗涤3～5次，每次5～10分钟；（2）将洗涤后的树脂放进行真空干燥；（3）然后将得到的树脂用可溶性锌盐的水溶液处理，再用氨水滴定至中性，经洗涤、干燥、焙烧后得到改性离子交换树脂催化剂。上述方法，步骤（1）所述的离子交换树脂为苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂，交换容量为5.0～5.5mol/kg，水的质量含量为48%～51%，湿视密度为0.77～0.91g/ml，湿真密度为1.1～1.2g/ml。步骤（2）中的干燥温度为70～90℃，干燥时间为4～8h；步骤（3）中可溶性锌盐为硝酸锌、硫酸锌或氯化锌，可溶性锌盐的水溶液的质量百分比浓度为10%～40%，优选为15%～30%；可溶性锌盐的水溶液处理过程为：a、将树脂装入细密的钢丝网袋中，网袋厚度为1～5mm，优选为2～3mm，平铺在超声波振动器中；b、在超声波振动频率为50～60kHz的条件下，将可溶性锌盐的水溶液与氮气的气液混合物通过雾化喷嘴喷射树脂，喷射距离为0～2cm，优选为0.5～1cm，喷射压力为0.02～0.2MPa，优选为0.05～0.1MPa，喷射时间1～4h，优选为2～3h；c、然后再将树脂用可溶性锌盐的水溶液过饱和浸渍0.5～1h。步骤（3）所述的干燥温度为70～90℃，干燥时间为6～8h；焙烧温度为200～230℃，焙烧时间为6～8h。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：（1）催化精馏塔底物料为醋酸、醋酸异丙酯和水，利用其三相共沸的特性使得醋酸异丙酯和水共沸上升至反应段，并在改性树脂催化剂的作用下水解，此时醋酸异丙酯既是共沸剂，又是反应物。本专利技术人在研究中发现，在水解反应过程中，在反应段顶部加如少量水并控制其加入量能够打破水和醋酸异丙酯的共沸组成，使得水解反应更加充分，提高反应的转化率。（2）超声波条件下，用氮气和改性溶液喷射处理催化剂，使催化剂孔道内的微小聚合物被吹出，同时改性物质更加均匀和坚实的负载孔道内部，使催化剂具有更好的活性和稳定性。具体实施方式下面具体介绍本专利技术离子交换树脂催化剂的改性过程：一、将50～100g强酸性阳离子交换树脂用去离子水洗涤3～5次，每次洗5～10分钟，洗涤温度为50～70℃，然后在70～90℃的条件下放在真空干燥箱中干燥6～8小时。二、将干燥后的强酸性阳离子交换树脂装入钢丝网袋中，平铺在超声波振动器中，厚度为2mm，用雾化喷嘴将一定浓度的Zn(NO3)2·6H2O水溶液和氮气在超声波振动的条件下喷射浸渍树脂，喷射距离为1～2cm，喷射压力为0.05～0.1MPa，喷射时间为1～2h。三、然后相同的改性溶液过饱和浸渍树脂，浸渍时间为1h，再用氨水滴定至中性。四、将树脂洗涤后按照步骤一的条件进行干燥，然后将干燥的树脂在200～230℃的条件下焙烧6～8小时得到改性离子交换树脂催化剂。下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。以下实施例及比较例中如无特殊说明，%均为质量百分比。树脂催化剂改性中使用的微波振动器型号为，雾化喷嘴型号为JLN-G型高压微细雾化喷嘴，采购于济宁军都喷雾设备有限公司。离子交换树脂催化剂采购于丹东明珠特种树脂有限公司。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备异丙醇的方法，其特征在于，包括如下内容：以醋酸和丙烯为反应原料，在装填有离子交换树脂催化剂的固定床连续反应装置进行加成反应，反应后的物料和水进入催化精馏塔再沸器，共沸蒸汽上升至装有改性离子交换树脂催化剂的催化精馏塔反应段进行水解反应，反应过程中向反应段顶部加入少量水，水解产物由塔顶馏出，经提纯后得到异丙醇产品。

【技术特征摘要】
1.一种制备异丙醇的方法，其特征在于，包括如下内容：以醋酸和丙烯为反应原料，在装填有离子交换树脂催化剂的固定床连续反应装置进行加成反应，反应后的物料和水进入催化精馏塔再沸器，共沸蒸汽上升至装有改性离子交换树脂催化剂的催化精馏塔反应段进行水解反应，反应过程中向反应段顶部加入少量水，水解产物由塔顶馏出，经提纯后得到异丙醇产品。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，加成反应使用的离子交换树脂催化剂为苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂，交换容量为4.4～5.3mol/kg，水的质量含量为49%～53%，湿视密度为0.75～0.95g/ml，湿真密度为1.1～1.3g/ml。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，加成反应的反应条件如下：反应温度80～130℃，反应压力为1～6MPa，烯酸摩尔比为1：1～10：1，醋酸对催化剂的体积空速为0.2～2h-1。4.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于，加成反应的反应条件如下：反应温度为90～100℃；反应压力为3～5MPa；烯酸摩尔比为2：1～5：1，醋酸对催化剂的体积空速为0.2～2h-1。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，再沸器的进水量与醋酸进料量的体积比为0.2：1～1：1。6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，催化精馏水解反应条件如下：再沸器温度80～100℃，反应段温度90～140℃，反应压力为常压，回流比为20%～50%。7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，反应段顶部的进水量与醋酸进料量的体积比为0.01：1～0.1：1。8.一种权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘野，霍稳周，李花伊，邓玉媛，张宝国，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21