一种两塔热耦合反应-变压混合精馏制备异丙醇的方法、装置和应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种两塔热耦合反应

【技术实现步骤摘要】
一种两塔热耦合反应
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变压混合精馏制备异丙醇的方法、装置和应用


[0001]本专利技术属于分离、精馏
，涉及多组分共沸物分离技术以及反应精馏和变压精馏技术，尤其是一种两塔热耦合反应
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变压混合精馏制备异丙醇的方法、装置和应用。

技术介绍

[0002]异丙醇(Isopropanol)又名2
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丙醇，简称IPA，无色透明液体，有似乙醇和丙酮混合物的气味，是重要的化工产品和原料。异丙醇作为消毒剂和防腐剂，可以用于皮肤消毒；也用作溶剂，特别是化妆品、香水和药物制剂；还是其他的消毒化合物的溶媒；也用于塑料、香料、涂料等。
[0003]醋酸甲酯(Methy lacetate)又名乙酸甲酯，无色具有芳香味的液体，具有优良的溶解性能，是基本有机原料，主要用作有机溶剂，是喷漆人造革及香料等的原料。
[0004]由于异丙醇具有可以媲美乙醇的消毒杀菌功能，在近两年全球新冠疫情期间的需求量激增。而传统商业化生产异丙醇的方法是采用丙烯的直接水合，即丙烯在催化剂下直接与水发生反应生成异丙醇，但该方法不论是采用气或液相直接水合法，又或者是气
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液混相水合法，要不就丙烯单程转化率低，或反应条件苛刻又对原料纯度要求高，又或催化剂昂贵。
[0005]中国专利公开文献CN201210261305.9提供了合成异丙醇的连续反应精馏工艺及其精馏设备，该方法虽获得了质量分数大于99％的异丙醇产品，但该方法采用甲醇钠碱性均相催化剂，增加了后续催化剂分离单元使得制备过程复杂，大大增加了过程成本和能耗。
[0006]中国专利公开文献CN201210349759.1提供了酯交换法合成异丙醇的催化精馏工艺及其生产设备，该方法采用阳离子交换树脂作为催化剂，尽管避免了碱盐催化剂的回收，但是该方法为了得到质量分数大于99％的异丙醇产品，仍需要四个塔才能完成异丙醇的生产，过程仍然较为复杂。
[0007]中国专利公开文献CN107501042B提供了一种通过乙酸异丙酯水解制备异丙醇的方法，该方法采用两塔操作，过程简便，但有水的参与，不仅有非均相产生，更形成了异丙醇
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水
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乙酸异丙酯三元共沸物，大大增加分离难度和分离成本，且仅仅得到异丙醇的纯度达到99％。
[0008]通过对比，本专利技术专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。

技术实现思路

[0009]本专利技术目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种两塔热耦合反应
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变压混合精馏制备异丙醇的方法、装置和应用。
[0010]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0011]一种两塔热耦合反应
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变压混合异丙醇制备精馏装置，所述装置包括反应精馏塔、高压精馏塔、第一再沸器、第二再沸器、冷凝器、辅助冷凝器、回流罐、混合器和压缩机，所述
反应精馏塔、高压精馏塔均沿竖直方向设置，反应精馏塔的上部通过压缩机和管路、减压阀和管路与高压精馏塔内的上部相连接设置；
[0012]所述反应精馏塔的顶部相连接设置有反应气体出口，该反应精馏塔的上部相连接设置有高压精馏塔来物料输入端；所述反应精馏塔的底部与第一再沸器相连接设置，该反应精馏塔的塔底相连接设置物料出口，该反应精馏塔的顶部和底部之间的反应精馏塔上、下间隔设置乙酸异丙酯进料口、甲醇混合物进料口，所述甲醇混合物进料口通过泵与混合器的输出端相连接设置，该混合器的输入端包括甲醇输入端和高压精馏塔来冷凝物料输入端，所述甲醇输入端能够输入甲醇，高压精馏塔来冷凝物料输入端通过辅助冷凝器和管路与高压精馏塔相连接设置；
[0013]所述高压精馏塔的底部与第二再沸器相连接设置，该高压精馏塔的塔底相连接设置物料出口，该高压精馏塔的顶部相连接设置有高压气体出口，该高压精馏塔的上部设置有反应精馏塔来物料进料口和进出料口，所述反应精馏塔的反应气体出口通过压缩机和管路与反应精馏塔来物料进料口相连接设置，所述反应精馏塔的高压精馏塔来物料输入端通过减压阀和管路与反应精馏塔来物料进料口相连接设置；所述高压气体出口通过冷凝器、回流罐、泵与进出料口相连接设置，该泵与进出料口之间的管路通过辅助冷凝器还与高压精馏塔来冷凝物料输入端相连接设置。
[0014]反应精馏塔的物料出口可以与产品出口物流相连接设置，通过其排出相关产品，高压精馏塔的物料出口可以与产品出口物流相连接设置，通过其排出相关产品。
[0015]如上所述的异丙醇制备精馏装置在同时生产异丙醇和醋酸甲酯方面中的应用。
[0016]一种利用如上所述的装置的两塔热耦合反应
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变压混合精馏制备异丙醇且联产高纯度醋酸甲酯的方法，包括以下步骤：
[0017](1)原料乙酸异丙酯经泵、管路和乙酸异丙酯进料口进入反应精馏塔内，同时混合器中输入的甲醇与来自高压精馏塔塔顶的物流通过管路、甲醇混合物进料口进入反应精馏塔，反应后在塔底得到高纯度的产品异丙醇；在反应精馏塔的塔顶混合物无需冷凝直接以气相的形式从塔顶反应气体出口经压缩机增压沿管路进入高压精馏塔；
[0018](2)来自反应精馏塔塔顶未经冷凝的混合物作为原料进入高压精馏塔，在塔底得到高纯度的产品醋酸甲酯，从高压精馏塔抽出一股物流经减压阀和管路返回反应精馏塔塔顶，继续在塔内进行传质传热和反应，在高压精馏塔塔顶混合物以气相的形式从塔顶进出料口经管路输送进入辅助冷凝器，冷凝后进入混合器，混合后流入反应精馏塔进行循环反应精馏。
[0019]进一步地，具体步骤如下：
[0020]乙酸异丙酯与含循环物流的甲醇进入反应精馏塔，在反应精馏塔的反应段催化剂的作用下发生酯交换反应，反应精馏塔的塔底底物流经第一再沸器经加热后汽化并沿塔体上升，与上部下降液体不断进行质量和热量传递，同时加快乙酸异丙酯与甲醇的反应速率，实现精馏，促进反应的进行，在反应精馏塔底采出高纯度的产品异丙醇；反应精馏塔塔顶物流无需冷凝，直接以过热物流的形式从塔顶反应气体出口并经压缩机增压后沿管路进入高压精馏塔；
[0021]高压精馏塔塔底换热物流与上部下降液体不断进行质量和热量传递，高压精馏塔塔底采出高纯度的产品醋酸甲酯；塔顶过热蒸汽经冷凝器一部分回流返回高压精馏塔，另
一部分液体通过管路经辅助冷凝器冷凝后，在混合器中混合后，循环返回到反应精馏塔，继续发生反应精馏，从高压精馏塔再抽出一股物流经减压阀和管路返回反应精馏塔塔顶，继续在塔内进行传质传热和反应。
[0022]进一步地，所述催化剂为大孔强酸性阳离子交换树脂或KRD001。
[0023]进一步地，以乙酸异丙酯和甲醇为等摩尔比的方式进料。
[0024]进一步地，所述反应精馏塔的操作压力为1atm，高压精馏塔的操作压力为5
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9atm。
[0025]进一步地，所述反应精馏塔的理论板数为31
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45块板，乙酸异丙酯和甲醇进料板均为11
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19块板，反应段为7<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两塔热耦合反应
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变压混合异丙醇制备精馏装置，其特征在于：所述装置包括反应精馏塔、高压精馏塔、第一再沸器、第二再沸器、冷凝器、辅助冷凝器、回流罐、混合器和压缩机，所述反应精馏塔、高压精馏塔均沿竖直方向设置，反应精馏塔的上部通过压缩机和管路、减压阀和管路与高压精馏塔内的上部相连接设置；所述反应精馏塔的顶部相连接设置有反应气体出口，该反应精馏塔的上部相连接设置有高压精馏塔来物料输入端；所述反应精馏塔的底部与第一再沸器相连接设置，该反应精馏塔的塔底相连接设置物料出口，该反应精馏塔的顶部和底部之间的反应精馏塔上、下间隔设置乙酸异丙酯进料口、甲醇混合物进料口，所述甲醇混合物进料口通过泵与混合器的输出端相连接设置，该混合器的输入端包括甲醇输入端和高压精馏塔来冷凝物料输入端，所述甲醇输入端能够输入甲醇，高压精馏塔来冷凝物料输入端通过辅助冷凝器和管路与高压精馏塔相连接设置；所述高压精馏塔的底部与第二再沸器相连接设置，该高压精馏塔的塔底相连接设置物料出口，该高压精馏塔的顶部相连接设置有高压气体出口，该高压精馏塔的上部设置有反应精馏塔来物料进料口和进出料口，所述反应精馏塔的反应气体出口通过压缩机和管路与反应精馏塔来物料进料口相连接设置，所述反应精馏塔的高压精馏塔来物料输入端通过减压阀和管路与反应精馏塔来物料进料口相连接设置；所述高压气体出口通过冷凝器、回流罐、泵与进出料口相连接设置，该泵与进出料口之间的管路通过辅助冷凝器还与高压精馏塔来冷凝物料输入端相连接设置。2.如权利要求1所述的异丙醇制备精馏装置在同时生产异丙醇和醋酸甲酯方面中的应用。3.一种利用如权利要求1所述的装置的两塔热耦合反应
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变压混合精馏制备异丙醇且联产高纯度醋酸甲酯的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)原料乙酸异丙酯经泵、管路和乙酸异丙酯进料口进入反应精馏塔内，同时混合器中输入的甲醇与来自高压精馏塔塔顶的物流通过管路、甲醇混合物进料口进入反应精馏塔，反应后在塔底得到高纯度的产品异丙醇；在反应精馏塔的塔顶混合物无需冷凝直接以气相的形式从塔顶反应气体出口经压缩机增压沿管路进入高压精馏塔；(2)来自反应精馏塔塔顶未经冷凝的混合物作为原料进入高压精馏塔，在塔底得到高纯度的产品醋酸甲酯，从高压精馏塔抽出一股物流经减压阀和管路返回反应精馏塔塔顶，继续在塔内进行传...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鑫，耿雪丽，李洪，
申请(专利权)人：物质绿色创造与制造海河实验室，
类型：发明
国别省市：