甲基异丁基酮生产工艺概述与优化.pdf

2009,19(4)
曲洪霞甲基异丁基酮生产工艺概述与优化
设计
技术
甲基异丁基酮生产工艺概述与优化
曲洪霞*中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林132002
摘要综述甲基异丁基酮的生产路线,详细讨论以丙酮为原料生产甲基异丁基酮三步法和一步法的
生产工艺。对丙酮一步法生产甲基异丁基酮的技术优化。
关键词甲基异丁基酮异丙醇法丙酮法技术优化
1概述
公司、日本三井化学公司和日本协和公司等。但
丙酮三步法工艺流程长、设备数量多、投资大等
甲基异丁基酮(MIBK)作为一种中沸点溶弊端制约了该工艺的进一步发展。该工艺技术的
剂和有机合成原料,以其髙溶解性、化学稳定性优点是产品种类多(3种)、催化剂便宜、对设
等优异性能被广泛应用于涂料、炸药、医药、治备材质的要求不高。
金、炼油、化工及橡胶等行业。
丙酮三步法生产工艺为:首先丙酮在碱催化
工业化的甲基异丁基酮生产方法按原料分有剂作用下发生缩合反应,生成二丙酮醇
异丙醇法和丙酮法,丙酮法工艺又分为丙弱三步(DAA),然后DAA在酸性催化剂作用下发生脱
法和丙酮一步法。
水反应生成异丙又丙酮(MO),最后,分离精
2生产工艺
制的MO在加氢催化剂作用下,选择加氢生成
MIBK。反应方程式如下:
2.1异丙醇法
第一步为丙酮液相缩合:
目前在工业生产中,以异丙醇为原料,Cu/
OH
2CH, COCH - CH, (CH ) COHCH2 COCH
Al203或Cu/SiO2-Al203为催化剂,在160
第二步为酸催化脱水:
230℃、常压的条件下,经过脱氢、脱水缩合制
CH」(CH3) COHCH2COCH
得产品MIBK,主要副产品为二丙酮醇。由于所
需原料异丙醇消耗高,能耗也较高,使该技术的
→CH3(CH3) CCHCOCH3+H
发展受到制约。随着丙酮作为原料的竟争优势日
第三步为选择加氢:
趋明显,预计今后以异丙醇为原料的工艺路线将
CH (CH )CCHCOCH] +H
越来越少。
-+CH ( CH, )CHCH, COCH,
2.2丙酮法
2.2.2丙嗣一步法
从技术角度分析,丙酮是生产MIBK最理想
由于多功能高效催化剂技术的开发成功,丙
的原料。丙酮法分为丙酮三步法和丙酮一步法。
酮一步法加氢生产MIBK成为目前工业化最实用
2.2.1丙酮三步法
的工艺路线,80年代以后建成的MIBK生产装置
丙酮三步法生产MIBK的工艺路线分三步反多采用此法,如美国伊土曼化学公司、日本三菱
应过程,即液相缩合、酸催化剂脱水和选择加公司等。丙酮一步法生产工艺流程较短,主要过
氢。该法为70年代前的主要生产工艺,生产技程是丙閘和氢气在双功能催化剂的异步协同作用
术成熟,可根据市场需求生产二丙酮醇和异丙又下,在液相反应器中同时发生缩合、脱水和加氢
丙酮,目前仍有装置在用此法生产,如美国联碳反应生成MIBK。此法特别适用于以MIBK为最
曲洪霞:工程师。1991年毕业于吉林化工学院有机化工专业。一直从事化工工艺设计工作。联系电话:(0432)3957483,
mail: quhongxia(@ cpene como
0
CHEMICAL ENGINEERIING DESIGN
化工设计2009,19(4)
终产品的生产过程。具体反应方程式如下:
司开发出异丙醇法常压生产MIBK工艺,并进行
2CH] COCH;+ H2
了中试实验,最终也因原料异丙醇消耗较高,未
-CH (CH )CHCH2COCH3+H2 0
实现工业化生产。
丙酮一步法的工艺流程见图1。
由此可见,异丙醇法不是MIBK的最佳生产
丙
路线。
氢气
甲基异丁基酮
甲基成烷水-异丙醇
预热器顶热器
4丙酮法的比较
放空馏
懈
馏馏
4.1吨产品主要生产费用
器
韩国P&ID公司丙酮一步法、抚顺院丙酮一
冷凝器
步法、美国伊士曼公司丙酮一步法和日本三井化
1重组分
分离器
学公司丙酮三步法生产MIBK的吨产品原料、公
图1丙酮一步法生产MIBK工艺流程图
用工程消耗定额及生产费用比较见表1。
由于使用的催化剂性能优良,因此催化剂对表1吨产品原料、公用工程消耗定额及生产费用比较表
反应原料和条件要求比较高,要求氢气纯度高,
名称
特别是氧等活性物质含量尽可能低,绝对不能含
(元
へミ券院美国韩国
单价日本
伊土曼P&ID
硫元素,否则易使贵金属Pd快速中毒,另外,丙,
55041.3-1.41.441.361.27
惰性气体如氮气尽可能除去,因为会提高反应器
氢气,Nm
0.8
中的总压力,而降低氢气的分压;要求原料丙酮
低压汽,77.297.513.82,.265.94
冷却水,m30.23
173
不含水,以防止水使酸性阳离子交换树脂催化活
电,kW?h0.43
132
性降低。
费用,元
8639.39590.477971,867969.38
3工艺技术状况和技术特点
注:表中丙開的规格为≥995%(w);氢气的规格为
98%(y)。
3.1国外
由表1可以看出,韩国P&ID公司丙酮一步
近年来,国外生产MIBK以丙酮一步法工艺法生产工艺的吨产品丙酮消耗定额及生产费用均
技术为主。其主要特点为工艺技术先进、エ艺流低于另外3种生产工艺。
程短、能耗低、产能大,且有万吨级工业生产经4.2丙酮一步法的技术优势
验,产品在国际市场上竞争力很强。
(1)工艺流程短、设备台数少和投资小。
(2)主要原料丙酮的消耗定额较低、工艺
(1)北京化工研究院和抚顺石油化工研究先进、运行成本较低。
院曾硏究开发过MIBK项目,采用丙酮一步法生
(3)催化剂活性高、选择性好、寿命可达
产工艺,使用树脂载体作催化剂。
年,MIBK选择性达94%以上。
2)吉化研究院曾进行MIBK开发工作,完
(4)产品质量好,可以满足不同领域需要。
成催化剂放大实验、合成中试实验和产品分离实
(5)反应条件温和,容易操作。
验。试验结果表明主要技术指标与国外存在较大
目前,韩国P&ID公司丙酮一步法生产工艺
差距:能耗较高、催化剂寿命短、催化剂活性下技术已经在吉化集团公司15kレ a MIBK装置中得
降速度快等,因此该工艺技术没有应用到工业生到成功应用。
4.3丙酮一步法的不足
3)锦州石油化工公司1500t/a异丙醇法
虽然丙酮一步法工艺中MIBK的选择性很
MIBK装置,因原料异丙醇消耗高,在几年前已高,但是反应中会产生多种副产物,主要有异丙
停产。
酮、MIBC、双丙酮醇和水等。
4)2000年,天津市凯瑞科技发展有限公
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