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成果推介
异丙醇及其生产技术比较
刘春杰刘成
中国石油锦州石化公司
摘要:异丙醇是一种用途广泛的有机溶剂和化エ原料,其生产技术方法主要有丙烯间接水合法、丙烯直接水合法和
丙酮加氢法等,文章介绍了不同的合成异丙醇生产技术,并对不同生产技术的优缺点进行了比较。文章认为,中国石油锦
州石化公司的异两醇生产技术具有竞争カ,下一步应该采取措施降低装置的能耗、降低丙烯单耗、优化反应部分和精制部
分提高其选择性、转化率和产品收率,使装置达到甚至超过国际同行业先进水平。
关键词:异丙醇生产技术
DOl:10.3969/j.isn.1002-302x.2011.06.015
异丙醇是一种用途广泛的重要的有机溶剂,主要1异丙醇生产技术
用作油漆、油墨、农药、合成树脂、电子电器的溶剂,
1.1硫酸间接水合法
以及抽提溶剂、涂料溶剂、脱蜡溶剂、虫胶溶剂,它
硫酸间接水合法是将丙烯溶在硫酸水溶液中,水
也是汽车抛光涂料、塑料彩印油墨的稀释剂,并可用
合生成异丙基酸性硫酸酯和二异丙基硫酸酯,水合后
作防冻剂。异丙醇也是一种重要的化工原料,应用于得到的酯类经水解(用水蒸气处理)制得粗异丙醇,然
多种合成、制药和香料制备等工艺中,如制备丙閘、甲
后精制得到质量分数达99%的异丙醇产品。水解得到
基异丁基嗣、异丙胺及各种酯类。
稀硫酸,经浓缩并除去固体或胶状物回用。硫酸浓度
由于全球环保呼声日高,限制了氟氯烃的消费
般为70%~85%,反应温度控制在45~55℃,反应压
异丙醇作为氟氯烃等电子工业清洗剂的替代品,目前
力一般为2.0~2.8MPa,此时反应物在反应器内处于液
已经成为全球需求成长最快的领域之一。我国目前已
相状态,以利于硫酸吸收和水合反应的化学平衡。
经是世界主要的电子电器生产基地之一,发展潜力巨
硫酸间接水合法的优点是对原料丙烯的纯度要求
大,异丙醇的需求量将与日俱增。
不高,丙烯转化率可达90%以上,得到的粗异丙醇浓
异丙醇的生产方法主要有丙烯间接水合法、丙烯度高达60%左右,因而可以减少精制费用;缺点是流
直接水合法和丙酮加氢法。中国石油锦州石化公司
程复杂,选择性低,水解酯类和硫酸再生都需消耗大
(以下简称锦州石化公司)作为工业用异丙醇国家标
量的蒸汽,设备腐蚀严重,而且存在废硫酸的治理问
准的起草单位,现已拥有国内最大的异丙醇生产装置
题。据报道,BP化学公司以含65%的液态丙烯为原
(10x10u/a)。该装置系自主开发,技术独特,无有害
料,用浓度为75%的硫酸吸收原料丙烯,丙烯转化率
物质引人,应用范围广泛,质量达到国际先进水平。现
为93%-95%,生产t异丙醇需用丙烯0.82~0.84t、硫
有工艺成熟并不断优化,特别是近几年来,产量大幅
酸(85%计)1.14
度增长,物耗、能耗大幅度下降,生产技术接近世界
1.2直接水合法
先进水平。
直接水合法是使丙烯在催化剂作用下,直接发生
中国石油天然气集团公司2010年度自主创新重要产品。
第一作者简介:刘春杰,1960年生,现任中国石油锦州石化公司化エ一车间主任,从事异丙醇装置的综合管理工作。E-mil
jzliuchi(@petrochina.com.cn
56石油科技论坛?2011年第6期
刘春杰等:异两醇及其生产技术比较
水合反应生成异丙醇,副产正丙醇、异丙帐、丙酮等。
水量大(90%)、精馏时能耗高。
该法克服了间接水合法的缺点,具有高效、低耗、流
2.3徳士古法
程简短等优点,是当今水合生产技术的发展方向。直
德土古法以阳离子交换树脂为催化剂,要求丙烯
接水合法可分为气相直接水合法、液相直接水合法和
纯度在92%以上,反应温度为130~150℃,压力为6
气液混相法3种。气相水合法以德国维巴公司开发的
10MPa,使用脱盐水,水与烯摩尔比为(12.5~15.0):
维巴法为代表,液相直接水合法以日本德山曹达溶液
1?。因采用高压、低温和高水烯比,能得到较高的平
催化法为代表,气液混相法以美国德士古公司的离子
衡转化率,但仅能获得6%稀异丙醇水溶液,给产品
交换树脂法为代表劉
的提浓带来困难。丙烯和水同时从反应器顶部加入,
1.2.1维巴法
以相同方向流经催化剂床层,气液两相与催化剂接触
维巴法是目前世界上生产异丙醇的主要方法之
发生充分混合,在最佳条件下丙烯转化率约为75%。反
一,锦州石化公司采用本法生产异丙醇。该法采用磷
应用循环水经异丙醇提纯工序处理,先经离子交换以
酸或硅藻土为催化剂,催化剂含磷酸20%~30%,反应
除去可能存在的硫酸根、钠离子和铁离子。循环水分
时主要是催化剂表面上磷酸起主要作用,气相直接水
为两般,一小部分冷却后作为反应器的急冷水,另外
合法的工艺流程可分为水合部分和提浓精制部分。气
大部分与丙烯换热后进入反应器。每个反应器有4个
化的丙烯和水在180~260℃、2.0~6.5MPa条件下,通
催化剂床层,每个床层都有独立的冷却系统,以便很
过固定床反应器中的固体磷酸催化剂进行气相直接反
好地控制温度。异丙醇水溶液与尾气在反应器底部排
应,生成粗异丙醇溶液,同时副产少量异丙醚、正丙
出,进入高压分离器,高压分离器中所含异丙醇(约
醇和丙酮。粗异丙醇溶液含醇20%30%。未转化的丙
12%~15%)的液相换热冷却后进人贮槽用氢氧化钠中
烯循环使用。反应按通入的丙烯计,丙烯转化率为
和。高压分离器分出的未反应气体经冷却后送到丙烯
5%~7%,选择性98%,催化剂寿命在1年以上。催
浓缩工序。粗异丙醇(6%)进入提浓工序,先在塔顶
化剂中的磷酸在反应过程中会被反应物流带出,为保
蒸出异丙,釜液在共沸精馏塔内分出异丙醇一水共
持催化剂的活性需补加磷酸。固定床反应器一般衬
沸物。该法优点是丙烯单程转化率高,酸流失少;缺
铜,防止腐蚀。该法与硫酸水合法相比,设备腐蚀、污
点是催化剂寿命短,不耐高温,选择性差,粗醇浓度
染问题大为改善,同时流程设备简单。故该法出现后
低,精制能耗高。
被普遍采用,特别在1970年前后发展尤为迅速。美国
1.3丙酮加氢法
加拿大、日本、荷兰相继建厂,1980年前的新建厂大
丙酮加氢法采用铜或锌氧化物为载体催化剂或镍
多采用此法。但该法也存在一定的缺点:①直接水合
基催化剂,在70~200℃、常压条件下,丙酮加氢生
法适用于低温高压,但为防止磷酸溶出,需把水转为
成异丙醇。该法选择性为97%,丙酮转化率为85%
气态,故采用了对平衡不利的高温低压条件,致使转
90%,能耗低、设备腐蚀轻,但丙酮原料成本高。
化率较低;②大量未反应的丙烯需循环使用,耗能较
大;③磷酸少量流失,影响催化剂寿命。
2锦州石化公司异丙醇生产技术
1.2.2山曹达法
综上所述,合成异丙醇生产方法中丙烯直接水合
德山曹达法是由日本德山曹达公司在20世纪70
法比较有竟争力。在丙烯直接水合法中维巴法和德山
年代开发成功,采用钨系多阴离子的水溶液。液相直
曹达法较好,但德山曹达法反应压力较高,粗醇浓度
接水合