提高甲乙酮裝置仲丁醇收率方法探討

馬金虎 劉林 楊明明 姚雙合

摘要：甲乙酮裝采用兩步法生產甲乙酮，即丁烯水合制仲丁醇和仲丁醇氣相脫氫制甲乙酮。在整個生產過程中，仲丁醇收率的高低直接影響甲乙酮的產量。本文介紹了甲乙酮裝置仲丁醇（SBA）精制工段中影響仲丁醇收率的因素，對這些因素進行分析，提出相應的優化工藝條件及改進工藝流程，從而達到提高仲丁醇的收率的目的;同時對各種工藝條件及流程進行了經濟分析比較，探討了今后提高仲丁醇收率生產工藝的方向。

關鍵詞：甲乙酮裝置;仲丁醇收率;提高方法

1 仲丁醇精制工段的流程簡介

1.1 仲丁醇合成工藝

正丁烯在磺酸樹脂催化劑作用下，與水直接反應生成仲丁醇，單程轉化率為6.5%左右。水合反應條件為溫度130～170℃，壓力為6.0MPa。SBA合成時，除生成SBA外，還同時生成少量的仲丁醚（SBE）、叔丁醇（TBA）及重質物等。正丁烯和水合生成SBA的化學反應：

1.2 仲丁醇精制工段流程

合成工段送來的粗SBA送至SBE塔（C-151），通過加入適量的水，使粗SBA餾份中夾帶的雜質（包括SBE和TBA）與SBA和水形成三元共沸，得到較純的SBA餾份。SBE塔塔頂流出物分層，水相進入沖洗水貯槽，有機相經加壓后送醇萃取塔，水相和有機相的混合物回流;SBE塔塔底得到的初步精制SBA送SBA塔（C-152）進一步精制。SBA塔塔頂餾出的精制SBA經塔頂冷凝器冷凝后，部分回流，其余送甲乙酮工段;SBA塔塔釜餾出的重質物送入重質物塔，該塔塔釜的重質物送罐區貯罐。富含SBA的塔頂餾出物經塔頂冷凝器冷凝后，部分回流，其余返回SBA塔。來自SBE塔塔頂的有機相（含SBA、SBE和TBA等）從醇萃取塔（C-154）塔底進入，與從塔頂進入的連續水相逆流萃取。輕相（主要為不溶于水的SBE）從塔頂流出送往產品罐區重質物貯罐;重相與水相混合后經換熱進入共沸物塔（C-155）。共沸物塔塔釜水相經加壓作為萃取劑回醇萃取塔;塔頂餾出物經冷凝后，部分回流，部分去TBA塔（C-156）進一步回收其中的SBA。在TBA塔中，SBA與TBA分離，從塔釜流出的SBA，送粗SBA槽循環利用。塔頂餾出物經冷凝器冷凝后，部分回流，其余作為副產品送副產品罐區。

2 提高仲丁醇收率的方法

提高仲丁醇收率應該從如何降低副產物中仲丁醇含量入手，從而提高仲丁醇的收率。

2.1 優化精制工段塔的操作條件

2.1.1 C-151預添加仲丁醚

本工段最重要的操作單元即為C-151操作單元，C-151操作平穩則仲丁醚等雜質分離徹底，精醇質量穩定，同時仲丁醇損失少，收率高;操作不平穩，則會導致仲丁醇質量及收率下降。由于C-151塔需要形成水、醇、醚的三相共沸，才能進入穩定的操作階段，由于初期C-151塔產出的醚量非常有限，需要較長時間積累才能達到穩定的狀態，所以在開車之初，選擇了預先向C-151塔中加入仲丁醚，使得水、醇、醚的三相共沸體系快速形成，使得C-151塔的液位、溫度等各項參數更快的進入到了穩定的操作階段。

2.1.2 提高C-152、C-153的底溫

C-152底溫由原來的設計溫度110℃提高至125℃，C-153底溫控制在150～155℃。

2.1.3 提高C-154的洗滌水量

C-154的作用主要是洗滌進料中的仲丁醚。為保證洗滌效果，一方面需要保證C-154進料的穩定，進料中攜帶的仲丁醇含量低，另一方面增加洗滌水流量，保證洗滌的效果。調整后的產品組成見表1。

2.2 改進精制工段工藝流程

2.2.1 改進C-156進料工藝

含有叔丁醇的C-155頂直接供給C-156，所以需要C-156一直運行，由于進料中叔丁醇含量比較低，所以C-156頂組成中仲丁醇含量比較高。將C-155頂配一條線去粗醇罐，當C-155頂分析中叔丁醇含量高于30%時，開C-156;低于10%，停C-156。

2.2.2 C-155、C-156之間添加脫水裝置

C-156塔進料中仲丁醇60%、水31%、叔丁醇6%、其他3%。由于水的存在，在精制塔中形成兩個組共沸物：①仲丁醇、叔丁醇與水，沸點為74.4;②叔丁醇與水，沸點為84.5，一般塔頂餾出物叔丁醇中含有25%的仲丁醇和10%的水，造成仲丁醇的損失。借助脫水裝置將水從混合物中分離出來，使得根據SBA/TBA/水組分的保留物所含水的質量分數小于連接著兩個共沸物TBA/水和SBA/水的蒸餾臨界線的極限濃度，并且使得保留物蒸餾分離成含有SBA的物流和含有TBA/水的物流。

（1）改進工藝添加分子篩脫水罐2，脫除進料組分中的水，使在C-156不能形成共沸物，兩種物質沸點差比較大，很容易分離仲丁醇和叔丁醇。分離得到的仲丁醇回收作為甲乙酮反應的原料，叔丁醇可提純到到產品級濃度90%后作為產品銷售。應用該系統后，大大減少了仲丁醇與叔丁醇的損失，提高了仲丁醇與叔丁醇的回收率，創造更多的經濟效益。

（2）改進工藝流程將C-155、C-156用一個C-155塔蒸餾，混合物4（含仲丁醇、叔丁醇、水）在C-155塔中精餾，并提純，在蒸餾塔的頂部得到富含TBA的流出物6。在物料進口的下方，將物流3以蒸汽或液態的形式輸出，并導入脫水裝置2中，貧水的混合物5重新被輸入到蒸餾塔C-155中，塔底得到高組分仲丁醇的產品7。含水的滲透物1連續的從2中排出，并作為工藝水回流到C-154塔中。

3 結語

通過上述各種方法的應用，仲丁醇精制工段中，仲丁醇收率有較大的提高，同時副產物也有較大的利用價值，創造了可觀的經濟效益。

參考文獻：

[1]吳曉峰.甲乙酮裝置穩產高產關鍵技術的控制措施[J].技術應用，2011（01）：37.

[2]陳樹翔，徐占久.仲丁醇精制單元仲丁醇與叔丁醇分離系統[P].CN202881137U，2013-04-17.