一种反应精馏制备异丙醇的节能方法技术

本发明专利技术公开了一种反应精馏合成异丙醇的节能方法，属于精馏技术领域。将由反应精馏塔与回收塔塔顶采出的部分混合蒸汽物料采用压缩机增压升温后，塔顶蒸汽由低品位热能转换为高品位热能，分别为反应精馏塔中间换热器与回收塔塔釜提供再沸所需热量，同时完成反应精馏塔塔顶部分混合蒸汽物料与回收塔塔顶蒸汽自身冷凝。相对于传统利用冷却水实现塔顶物料冷凝，及采用热公用工程实现塔釜加热的方案，本发明专利技术通过热泵反应精馏实现了热量回收利用，大大降低工艺能耗，此外，反应精馏塔中设置中间换热器，可使用相对于底部再沸器温度更低的热源，进一步降低了压缩机的能耗。与传统反应精馏工艺相比，该反应精馏工艺节能达40％以上。

An Energy-saving Method for the Preparation of Isopropanol by Reactive Distillation

The invention discloses an energy-saving method for synthesizing isopropanol by reactive distillation, which belongs to the technical field of distillation. After using compressor to pressurize and raise the temperature of some mixed steam materials extracted from the top of the reactive distillation column and the recovery tower, the top steam of the column is converted from low-grade heat energy to high-grade heat energy. The heat needed for reboiling is provided for the middle heat exchanger of the reactive distillation column and the recovery tower kettle respectively, and the self-condensation of the mixed steam materials on the top of the reaction distillation column and the top steam of the recovery tower is completed. Compared with the traditional scheme of using cooling water to realize material condensation at the top of the tower and using thermal utility engineering to realize heating of the tower kettle, the heat recovery is realized by heat pump reactive distillation, which greatly reduces the energy consumption of the process. In addition, the intermediate heat exchanger is installed in the reactive distillation tower, and the heat source with lower temperature than the bottom reboiler can be used to further reduce the energy consumption of the compressor. Compared with the traditional reactive distillation process, the reactive distillation process can save more than 40% energy.

【技术实现步骤摘要】
一种反应精馏制备异丙醇的节能方法
本专利技术属于精馏
，涉及异丙醇的生产方法，具体地说，涉及一种热泵反应精馏制备异丙醇的节能工艺。
技术介绍
异丙醇作为有机原料和溶剂有着广泛用途。作为有机原料，异丙醇主要用于生产丙酮，也可用作合成甘油、乙酸异丙酯、异丙基胺盐、亚硝酸二异丙基胺等产品的原料。作为溶剂，异丙醇可用于生产涂料、油墨、萃取剂、气溶胶剂等，异丙醇还广泛用作石油燃料的防冻添加剂。此外，异丙醇还可用于制造杀菌剂、杀虫剂、消毒剂及防腐剂等。目前，工业上合成异丙醇的方法主要有丙烯水合法。丙烯水合法可分为直接水合与间接水合法两种。美国专利US3352930A使用丙烯间接水合法制备异丙醇。在温度70～80℃和压力1.5～6.0MPa的条件下，将丙烯溶解在70～80％的硫酸中进行酯化反应，再经水解提纯得到高纯度异丙醇。但丙烯间接水合法流程复杂，产物选择性低，且硫酸对设备腐蚀性大。欧洲专利EP0323268与美国专利US5012014A提出丙烯直接水合法制备异丙醇。在温度200℃和压力7.0MPa下，丙烯和水在沸石催化剂存在下直接进行水合反应生成异丙醇。丙烯直接水合法克服了设备腐蚀问题，但丙烯单程转换率低，丙烯循环量大使工艺能耗提高，且该方法对原料及反应条件要求高。中国专利CN102976894B提供了一种酯交换法合成异丙醇的催化精馏工艺。原料乙酸异丙酯与甲醇在阳离子交换树脂的催化作用下在催化精馏塔的反应段发生酯交换反应并进行汽液转质，实现连续催化精馏过程。该工艺避免了碱盐催化剂的回收，具有反应转化率高，产品质稳定等特点。但其较高的能耗也成为此法在工业中广泛应有面临的问题之一。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术存在的不足，提出一种以乙酸异丙酯与甲醇为原料，酯交换法合成异丙醇的节能的反应精馏工艺，该工艺集合了热泵精馏和反应精馏的特点，具有能耗低，产品纯度高的优点。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种反应精馏制备异丙醇的节能方法，包括：第一换热器，所述第一换热器具有相互间隔的第一流体通道和第二流体通道,第一流体通道的输出端与所述预热器的输入端连接；第二换热器，所述第二换热器具有相互间隔的第三流体通道和第四流体通道；第三换热器，所述第三换热器具有相互间隔的第五流体通道和第六流体通道，第五流体通道的输入端与所述第一压缩机的输出端相连，第五流体通道具有第一输出端和第二输出端，第五流体通道第一输出端与第二流体通道的输入端相连，第五流体通道第二输出端与第四流体通道的输入端相连；第四换热器，所述第四换热器具有相互间隔的第七流体通道和第八流体通道，第七流体通道输入端与反应精馏塔塔顶出口连接，第七流体通道输出端与所述第二压缩机的输入端连接，第八流体通道的输入端与第四流体通道的输出端相连；第五换热器，所述第五换热器具有相互间隔的第九流体通道和第十流体通道，第九流体通道输出端与回收塔塔釜连接，第十流体通道输入端与所述第二压缩机的输出端相连，第十流体通道输出端与所述第二冷却器连接；预热器，所述预热器的输入端与第一流体通道输出端相连；反应精馏塔，所述反应精馏塔具有第一、二进料口，反应精馏塔塔顶出口，反应精馏塔侧线出料口，反应精馏塔侧线进料口和反应精馏塔塔釜出口，所述第一进料口与所述预热器的输出端相连，所述第二进料口与所述第三流体通道输出端相连，所述反应精馏塔塔顶出口具有第一输出端和第二输出端，反应精馏塔塔顶出口的第一输出端与所述第一冷却器输入端相连，反应精馏塔塔顶出口的第二输出端与所述第一压缩机输入端相连，所述反应精馏塔侧线进料口与第六流体通道输出端相连，所述反应精馏塔侧线出料口与第六流体通道输入端连接，所述反应精馏塔塔釜出口具有第一输出端和第二输出端，反应精馏塔塔釜出口的第一输出端与所述反应精馏塔塔釜再沸器输入端相连，反应精馏塔塔釜出口的第二输出端为物料出口；第一压缩机，所述第一压缩机的输入端与反应精馏塔塔顶出口第二输出端相连；反应精馏塔塔釜再沸器，所述反应精馏塔塔釜再沸器输出端与反应精馏塔塔釜相连，反应精馏塔塔釜再沸器输入端与反应精馏塔塔釜出口第一输出端相连；回收塔，所述回收塔具有第三进料口、回收塔塔顶出口和回收塔塔釜出口；所述第三进料口与所述泵输出端相连，回收塔塔釜出口具有第一输出端和第二输出端，回收塔塔釜出口的第一输出端与第九流体通道输入端相连，回收塔塔釜出口的第二输出端为物料出口；第二压缩机，所述第二压缩机的输入端与第七流体通道输出端相连。一种反应精馏制备异丙醇的节能方法，还包括第一冷却器，所述第一冷却器输入端与反应精馏塔塔顶出口第一输出端相连，所述第一冷却器输出端与反应精馏塔塔顶相连；第二冷却器，所述第二冷却器具有第一输入端和第二输入端，第二冷却器第一输入端与第二流体通道输出端相连，第二冷却器第二输入端与第八流体通道输出端相连，第二冷却器的输出端与所述第一减压阀输入端相连；第三冷却器，所述第三冷却器输入端与第十流体通道输出端相连，第三冷却器输出端与所述第二减压阀输入端相连；第一减压阀，所述第一减压阀输入端与所述第二冷却器输出端相连，所述第一减压阀具有第一输出端和第二输出端，第一减压阀的第一输出端与反应精馏塔塔顶相连，第二输出端与所述泵相连；第二减压阀，所述第二减压阀输入端与所述第三冷却器输出端相连，所述第二减压阀具有第一输出端和第二输出端，第二减压阀的第一输出端与回收塔塔顶相连，第二输出端与所述第二进料口相连；泵，所述泵输入端与第一减压阀第二输出端相连，所述泵输出端与第三进料口相连。所述反应精馏塔的理论板数为43～53块，其中精馏段4～8块，反应段31～36块，反应段填装阳离子交换树脂，提馏段6～10块，第一进料口位于第9～15块板处，第二进料口位于第22～31块板处，第三换热器位于第38～44块板处，操作压力为0.1MPa～0.11MPa，塔顶温度52～56℃，塔釜温度为83～87℃。所述回收塔的理论板数为40～50块，第三进料口位于第25～34块板处，操作压力为0.1MPa～0.11MPa，塔顶温度52～55℃，塔釜温度为58～62℃。所述每一流体通道的温差≥5℃。第一压缩机的压缩比2.7～3.7，第二压缩机的压缩比为1.1～2.1。根据上述一种反应精馏制备异丙醇的节能方法，按照下述步骤进行：原料乙酸异丙酯经由第一换热器、预热器预热后，以饱和液相从反应精馏塔第一进料口进入，原料甲醇经由第二换热器预热后，以饱和液相从反应精馏塔第二进料口进入，原料在阳离子交换树脂催化作用下在反应精馏塔反应段中进行酯交换反应，反应精馏塔塔釜产物为异丙醇物料，作为产品采出。反应精馏塔的塔顶气相物料分成两股，一股经第一冷却器冷凝后返回反应精馏塔塔顶，另一股经第一压缩机压缩增压升温后，进入第三换热器，为侧线出料提供再沸热量，之后分成两股，一股经第二换热器与原料甲醇进行换热，再经第四换热器与回收塔塔顶气相物流进行换热，另一股经第一换热器与原料乙酸异丙酯进行换热，之后两股物流混合进入第一冷却器冷却，再经第一减压阀减压后分成两股，一股返回反应精馏塔塔顶，另一股经泵通过第三进料口进入回收塔进行精馏分离，回收塔塔釜产物为乙酸甲酯物料，作为产品采出。回收塔的塔顶气相物料经第四换热器预热后，再经第二压缩机压缩增压升温，作为回收塔塔釜热源，进入第五换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应精馏合成异丙醇的节能方法，其特征在于包括：第一换热器，所述第一换热器具有相互间隔的第一流体通道和第二流体通道,第一流体通道的输出端与所述预热器的输入端连接；第二换热器，所述第二换热器具有相互间隔的第三流体通道和第四流体通道；第三换热器，所述第三换热器具有相互间隔的第五流体通道和第六流体通道，第五流体通道的输入端与所述第一压缩机的输出端相连，第五流体通道具有第一输出端和第二输出端，第五流体通道第一输出端与第二流体通道的输入端相连，第五流体通道第二输出端与第四流体通道的输入端相连；第四换热器，所述第四换热器具有相互间隔的第七流体通道和第八流体通道，第七流体通道输入端与反应精馏塔塔顶出口连接，第七流体通道输出端与所述第二压缩机的输入端连接，第八流体通道的输入端与第四流体通道的输出端相连；第五换热器，所述第五换热器具有相互间隔的第九流体通道和第十流体通道，第九流体通道输出端与回收塔塔釜连接，第十流体通道输入端与所述第二压缩机的输出端相连，第十流体通道输出端与所述第二冷却器连接；预热器，所述预热器的输入端与第一流体通道输出端相连；反应精馏塔，所述反应精馏塔具有第一、二进料口，反应精馏塔塔顶出口，反应精馏塔侧线出料口，反应精馏塔侧线进料口和反应精馏塔塔釜出口，所述第一进料口与所述预热器的输出端相连，所述第二进料口与所述第三流体通道输出端相连，所述反应精馏塔塔顶出口具有第一输出端和第二输出端，反应精馏塔塔顶出口的第一输出端与所述第一冷却器输入端相连，反应精馏塔塔顶出口的第二输出端与所述第一压缩机输入端相连，所述反应精馏塔侧线进料口与第六流体通道输出端相连，所述反应精馏塔侧线出料口与第六流体通道输入端连接，所述反应精馏塔塔釜出口具有第一输出端和第二输出端，反应精馏塔塔釜出口的第一输出端与所述反应精馏塔塔釜再沸器输入端相连，反应精馏塔塔釜出口的第二输出端为物料出口；第一压缩机，所述第一压缩机的输入端与反应精馏塔塔顶出口第二输出端相连；反应精馏塔塔釜再沸器，所述反应精馏塔塔釜再沸器输出端与反应精馏塔塔釜相连，反应精馏塔塔釜再沸器输入端与反应精馏塔塔釜出口第一输出端相连；回收塔，所述回收塔具有第三进料口、回收塔塔顶出口和回收塔塔釜出口；所述第三进料口与所述泵输出端相连，回收塔塔釜出口具有第一输出端和第二输出端，回收塔塔釜出口的第一输出端与第九流体通道输入端相连，回收塔塔釜出口的第二输出端为物料出口；第二压缩机，所述第二压缩机的输入端与第七流体通道输出端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种反应精馏合成异丙醇的节能方法，其特征在于包括：第一换热器，所述第一换热器具有相互间隔的第一流体通道和第二流体通道,第一流体通道的输出端与所述预热器的输入端连接；第二换热器，所述第二换热器具有相互间隔的第三流体通道和第四流体通道；第三换热器，所述第三换热器具有相互间隔的第五流体通道和第六流体通道，第五流体通道的输入端与所述第一压缩机的输出端相连，第五流体通道具有第一输出端和第二输出端，第五流体通道第一输出端与第二流体通道的输入端相连，第五流体通道第二输出端与第四流体通道的输入端相连；第四换热器，所述第四换热器具有相互间隔的第七流体通道和第八流体通道，第七流体通道输入端与反应精馏塔塔顶出口连接，第七流体通道输出端与所述第二压缩机的输入端连接，第八流体通道的输入端与第四流体通道的输出端相连；第五换热器，所述第五换热器具有相互间隔的第九流体通道和第十流体通道，第九流体通道输出端与回收塔塔釜连接，第十流体通道输入端与所述第二压缩机的输出端相连，第十流体通道输出端与所述第二冷却器连接；预热器，所述预热器的输入端与第一流体通道输出端相连；反应精馏塔，所述反应精馏塔具有第一、二进料口，反应精馏塔塔顶出口，反应精馏塔侧线出料口，反应精馏塔侧线进料口和反应精馏塔塔釜出口，所述第一进料口与所述预热器的输出端相连，所述第二进料口与所述第三流体通道输出端相连，所述反应精馏塔塔顶出口具有第一输出端和第二输出端，反应精馏塔塔顶出口的第一输出端与所述第一冷却器输入端相连，反应精馏塔塔顶出口的第二输出端与所述第一压缩机输入端相连，所述反应精馏塔侧线进料口与第六流体通道输出端相连，所述反应精馏塔侧线出料口与第六流体通道输入端连接，所述反应精馏塔塔釜出口具有第一输出端和第二输出端，反应精馏塔塔釜出口的第一输出端与所述反应精馏塔塔釜再沸器输入端相连，反应精馏塔塔釜出口的第二输出端为物料出口；第一压缩机，所述第一压缩机的输入端与反应精馏塔塔顶出口第二输出端相连；反应精馏塔塔釜再沸器，所述反应精馏塔塔釜再沸器输出端与反应精馏塔塔釜相连，反应精馏塔塔釜再沸器输入端与反应精馏塔塔釜出口第一输出端相连；回收塔，所述回收塔具有第三进料口、回收塔塔顶出口和回收塔塔釜出口；所述第三进料口与所述泵输出端相连，回收塔塔釜出口具有第一输出端和第二输出端，回收塔塔釜出口的第一输出端与第九流体通道输入端相连，回收塔塔釜出口的第二输出端为物料出口；第二压缩机，所述第二压缩机的输入端与第七流体通道输出端相连。2.根据权利要求1所述的一种反应精馏合成异丙醇的节能方法，其特征在于，还包括第一冷却器，所述第一冷却器输入端与反应精馏塔塔顶出口第一输出端相连，所述第一冷却器输出端与反应精馏塔塔顶相连；第二冷却器，所述第二冷却器具有第一输入端和第二输入端，第二冷却器第一输入端与第二流体通道输出端相连，第二冷却器第二输入端与第八流体通道输出端相连，第二冷却器的输出端与所述第一减压阀输入端相连；第三冷却器，所述第三冷却器输入端与第十流体通道输出端相连，第三冷却器输出端与所述第二减压阀输入端相连；第一减压阀，所述第一减压阀输入端与所述第二冷却器输出端相连，所述第一减压阀具有第一输出端和第二输...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶青，樊玉锋，岑昊，吴卫忠，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32