丙酮合成甲基异丁基酮的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种丙酮合成甲基异丁基酮的装置及方法，该装置包括：加氢反应器，其接收预热后的原料丙酮作为液相进料，该液相进料自上而下流经每个催化剂床层；预热后的氢气自每个催化剂床层底部自下而上均匀进入；加氢反应后副反应产生的轻组分以及未参与反应的气相进料自独立的气相通道从反应器顶部排出；回流单元，其将未参与反应的气相进料进行冷凝、分离后，将分离出的氢气和丙酮回用；提纯单元，其将加氢反应器底部的液相产品进行提纯得到甲基异丁基酮。本发明专利技术通过装置中加氢反应器的内部构造，可有效控制丙酮加氢生产甲基异丁基酮的反应深度，副反应产物以及反应热能及时移出，使得反应床层温度分布均匀，不会产生热点，有利于延长催化剂的使用寿命。有利于延长催化剂的使用寿命。有利于延长催化剂的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
丙酮合成甲基异丁基酮的装置及方法


[0001]本专利技术涉及甲基异丁基酮(MIBK)制备
，特别涉及一种丙酮合成甲基异丁基酮的装置及方法。

技术介绍

[0002]甲基异丁基酮(4
‑
甲基戊酮
‑
2，methyl isobutyl ketone,简称MIBK)是一种用途非常广泛的中沸点溶剂，主要用作硝化纤维、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯，环氧树脂、天然及合成橡胶、油漆、涂料和脱蜡的溶剂、彩色胶卷的呈色剂、青霉素发酵液的萃取剂及一些有机盐类的分离剂。目前在油墨、油漆、环氧树脂、粘合剂、乙基纤维等纤维素型涂料和树脂型涂料等的生产中均有使用。MIBK的生产方法涉及三步法和一步法。传统的三步法包括：(1)两分子丙酮(AC)在碱性催化剂作用下缩合，生成一个分子的双丙酮醇(DAA)；(2)双丙酮醇在酸性催化剂作用下脱水，生成异丙叉丙酮(MO)；(3)异丙叉丙酮在加氢催化剂作用下加氢，生成MIBK。三步法只能在不同的反应器中分别进行，生产流程长,生产过程繁琐，工艺复杂，能耗高，中间体分离提纯困难，产品收率低。
[0003]一步法是以Pd/树脂为催化剂，该催化剂具有缩合、加氢双功能，可使得上述三步反应在Pd/树脂催化剂上一步完成：先将两分子丙酮在催化剂的酸中心上缩合并脱水生成MO；然后MO在催化剂的加氢中心上迅速加氢生成MIBK。反应过程中主要副反应生成物包括：异丙醇(isopropanol，简称IPA)、均三甲苯(1,3,5
‑
trimethyl benzene，简称TMB)、二异丁基酮(diisobutyl ketone，简称DIBK)以及2
‑
甲基戊烷(2
‑
methyl penane，简称2
‑
MPA)等。丙酮一步法合成MIBK的方法优点是生产流程短，催化剂选择性好，产品生产成本低；缺点是1)丙酮合成MIBK反应是一个强放热反应，反应热为146KJ/molMIBK，反应热量不能及时移出；2)副反应较多，现有方法不能消除传统反应器的结焦堵塞现象。这是因为原料丙酮和氢气在整个反应器床层流动推进过程中，一边反应一边向下流动。这期间，既有新鲜物料在催化剂作用下进行反应，又有副反应发生，反应过程发生副反应的不可控，导致副反应的产物无法及时离开体系从而导致反应器的结焦堵塞现象发生。
[0004]中国专利申请CN1331071A公开了一种由丙酮合成甲基异丁基酮的方法，该方法通过采用催化剂稀释装填、增加一个气液分离器和采用H2纯度为65～99v％，其余为N2的含氢气体等技术手段，有效地消除反应床层热点。但该方案随着反应的进行，合成MIBK过程中发生副反应较多，使用的传统反应器内存在原料过度反应，不能控制原料油丙酮在加氢反应器内的反应深度，反应生成的副产物会随着物流的流动向下堆积，影响最下床层催化剂反应效率，最终导致反应的副产物聚积的情况，使得丙酮转化率降低，产品选择性差。
[0005]因此，亟需一种可有效提高丙酮转化率、且产品选择性较好的用于丙酮合成MIBK的装置及方法。
[0006]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种丙酮合成甲基异丁基酮的装置及方法，通过装置中加氢反应器的内部构造，可有效控制丙酮加氢生产甲基异丁基酮的反应深度，副反应产物以及反应热能及时移出，使得反应床层温度分布均匀，不会产生热点，有利于延长催化剂的使用寿命。
[0008]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种丙酮合成甲基异丁基酮的装置，包括：加氢反应器，其接收预热后的原料丙酮作为液相进料，该液相进料自上而下流经每个催化剂床层；预热后的氢气自每个催化剂床层底部自下而上均匀进入；加氢反应后副反应产生的轻组分以及未参与反应的气相进料自独立的气相通道从反应器顶部排出；回流单元，其将未参与反应的气相进料进行冷凝、分离后，将分离出的氢气和丙酮回用；提纯单元，其将加氢反应器底部的液相产品进行提纯得到甲基异丁基酮。
[0009]进一步，上述技术方案中，加氢反应器包括：催化剂床层，其用于填充Pd/树脂催化剂，在每个催化剂床层填充的Pd/树脂催化剂上部具有一倾斜隔板；液相进料子单元，其设置在每层催化剂床层的倾斜隔板之上，通过该倾斜隔板液相进料被引导至所述催化剂床层；氢气进料子单元，其设置在每层催化剂床层底部，每层的氢气进料向上进入催化剂床层；独立的气相通道，其与氢气进料子单元处于相对隔离状态，副反应产生的轻组分以及未参与反应的气相进料直接进入该气相通道。
[0010]进一步，上述技术方案中，倾斜隔板整体可以为一伞形隔板结构。
[0011]进一步，上述技术方案中，伞形隔板末端可设有环形降液管，该降液管底部与所述催化剂床层的底部间隔一段距离，使得所述液相进料沿径向方向进入所述催化剂床层。
[0012]进一步，上述技术方案中，催化剂床层可设有：溢流堰，其设置在靠近气相通道一侧；液封挡板，其设置在溢流堰上部，用于将氢气进料与副反应产生的轻组分进行隔离。
[0013]进一步，上述技术方案中，液封挡板可包括：水平部，其呈环形平板状并位于所述溢流堰上方；竖直部，其呈圆筒形，该竖直部与水平部一体成型，该竖直部的下端与催化剂床层底部间隔一段距离。
[0014]进一步，上述技术方案中，液相进料子单元可进一步包括：液相进料管，其沿加氢反应器的径向方向延伸；液相分配管，其呈环形并与液相进料管正交或切向相交，该液相分配管的管壁设有多个孔道，用于将液相进料均匀分布至环形降液管的各个方向。
[0015]进一步，上述技术方案中，氢气进料子单元可进一步包括：氢气进料管，其沿加氢反应器的径向方向延伸；氢气分配管，其呈环形或多层同心环形，该氢气分配管与氢气进料管正交或切向相交，该氢气分配管的壁面上设有多个孔道，用于将氢气进料均匀分布至催化剂床层底部的各个方向。
[0016]进一步，上述技术方案中，氢气进料子单元还可包括：氢气分配盘，其位于催化剂床层底部且整体呈盘状，该氢气分配盘上均匀密布多个孔眼。
[0017]进一步，上述技术方案中，独立的气相通道可位于加氢反应器的中部，且从下到上贯通所有催化剂床层。
[0018]进一步，上述技术方案中，回流单元可包括：冷凝器，其位于加氢反应器上方，将副反应产生的轻组分以及未参与反应的气相进料进行冷却；回流罐，其与冷凝器连接，将气液分离后的氢气作为循环氢气使用。
[0019]进一步，上述技术方案中，回流单元还可包括：轻组分塔，其利用丙酮和轻组分在一定温度下形成共沸物，将轻组分分离出去；丙酮塔，其接收轻组分塔的塔底出料并在该丙酮塔的塔顶进行精馏获得丙酮，该丙酮用于加氢反应回用。
[0020]进一步，上述技术方案中，提纯单元为MIBK产品塔。
[0021]为实现上述目的，根据本专利技术的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙酮合成甲基异丁基酮的装置，其特征在于，包括：加氢反应器，其接收预热后的原料丙酮作为液相进料，该液相进料自上而下流经每个催化剂床层；预热后的氢气自每个催化剂床层底部自下而上均匀进入；加氢反应后副反应产生的轻组分以及未参与反应的气相进料自独立的气相通道从反应器顶部排出；回流单元，其将所述未参与反应的气相进料进行冷凝、分离后，将分离出的氢气和丙酮回用；提纯单元，其将所述加氢反应器底部的液相产品进行提纯得到甲基异丁基酮。2.根据权利要求1所述的丙酮合成甲基异丁基酮的装置，其特征在于，所述加氢反应器包括：所述催化剂床层，其用于填充Pd/树脂催化剂，在每个所述催化剂床层填充的Pd/树脂催化剂上部具有一倾斜隔板；液相进料子单元，其设置在每层催化剂床层的所述倾斜隔板之上，通过该倾斜隔板液相进料被引导至所述催化剂床层；氢气进料子单元，其设置在每层催化剂床层底部，每层的所述氢气进料向上进入所述催化剂床层；所述独立的气相通道，其与所述氢气进料子单元处于相对隔离状态，所述副反应产生的轻组分以及未参与反应的气相进料携带反应热直接进入该气相通道。3.根据权利要求2所述的丙酮合成甲基异丁基酮的装置，其特征在于，所述倾斜隔板整体为一伞形隔板结构。4.根据权利要求3所述的丙酮合成甲基异丁基酮的装置，其特征在于，所述伞形隔板末端设有环形降液管，该降液管底部与所述催化剂床层的底部间隔一段距离，使得所述液相进料沿径向方向进入所述催化剂床层。5.根据权利要求1所述的丙酮合成甲基异丁基酮的装置，其特征在于，所述催化剂床层设有：溢流堰，其设置在靠近所述气相通道一侧；液封挡板，其设置在所述溢流堰上部，用于将氢气进料与所述副反应产生的轻组分进行隔离。6.根据权利要求5所述的丙酮合成甲基异丁基酮的装置，其特征在于，所述液封挡板包括：水平部，其呈环形平板状并位于所述溢流堰上方；竖直部，其呈圆筒形，该竖直部与所述水平部一体成型，该竖直部的下端与催化剂床层底部间隔一段距离。7.根据权利要求4所述的丙酮合成甲基异丁基酮的装置，其特征在于，所述液相进料子单元进一步包括：液相进料管，其沿所述加氢反应器的径向方向延伸；液相分配管，其呈环形并与所述液相进料管正交或切向相交，该液相分配管的管壁设有多个孔道，用于将所述液相进料均匀分布至所述环形降液管的各个方向。8.根据权利要求2所述的丙酮合成甲基异丁基酮的装置，其特征在于，所述氢气进料子单元进一步包括：
氢气进料管，其沿所述加氢反应器的径向方向延伸；氢气分配管，其呈环形或多层同心环形，该氢气分配管与所述氢气进料管正交或切向相交...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彤，艾抚宾，郭兵兵，刘涛，赵玉琢，
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，
类型：发明
国别省市：