[发明专利]含水异丙醇低温气相脱氢制备丙酮的方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及含水异丙醇低温气相脱氢制备丙酮的工艺方法。特别是从防老剂4010NA的生产废液中预处理出不含4010NA的含水异丙醇混合液，该混合液作为脱氢原料脱氢制备丙酮。

背景技术

在生产防老剂4010NA时丙酮加氢生成异丙醇，装置回收丙酮后余下含水异丙醇溶液，异丙醇质量含量在70%～80%，水质量含量在20%～30%，其中还含有少量的防老剂4010NA，质量含量一般＜3%。异丙醇与水形成二元共沸，共沸组成异丙醇87.4%（wt），水12.6%（wt），共沸点80.3℃，一般精馏不能得到高纯度的异丙醇。要得到高纯度的异丙醇，需进行二元共沸蒸馏、三元共沸带水精馏，能耗很高。目前，大型的生产厂家把这种含水异丙醇溶液作为废液以低价出售，造成原材料浪费，从经济上来说没有实现产业利润最大化。

丙酮的生产方法主要有发酵法、丙烯直接氧化(Wacker)法、异丙醇法、异丙苯法。由于异丙苯法联产苯酚和丙酮，生产成本低，已成为当今生产丙酮最为经济的方法，每生产1t苯酚联产约0.62t丙酮。欧洲专利EP0043309采用Raney-Ni作催化剂用异丙醇液相脱氢制丙酮；美国专利US4075128采用氧化铜、氧化锌等作催化剂进行异丙醇气相脱氢，有反应温度高、催化剂寿命短、副反应多等缺点。CN1049494报道了一种用铜纤维催化剂使低级脂肪醇脱氢的方法，反应温度660～740K，重量空速0.1～2.5h^-1，异丙醇的摩尔转化率为63～99%，丙酮的选择性为96～99%。《石油炼制与化工》（1997年10月）报道了一种丙烯直接水合脱氢制取丙酮的方法，先由丙烯在130～165℃，8.0MPa下水合制成异丙醇，转化率75%，选择性95%，脱水后的异丙醇在200～300℃，0.2MPa下脱氢，转化率70%，选择性97%。以上工艺使用的原料异丙醇质量含量均＞99%。

含水异丙醇低温气相脱氢制备丙酮未见报道。

发明内容

本发明的目的是充分回收利用含水异丙醇生产废液，将含水异丙醇生产废液经过预处理，脱除其中的防老剂4010NA后进行低温气相脱氢制备丙酮，变废为宝，实现生产利润最大化。

本发明是从防老剂4010NA的生产废液中预处理出不含4010NA的含水异丙醇混合液，混合液中异丙醇80～85%、丙酮0～0.20%、MIBK0～0.20%、水15～20%，该混合液作为脱氢原料脱氢制备丙酮。

本发明是这样来实现的：含水异丙醇低温气相脱氢制备丙酮的方法，其特征是：脱氢原料来自防老剂4010NA的生产废液，对该废液进行预处理后，在固定床上进行连续脱氢反应制得丙酮；脱氢反应用铜系催化剂，催化剂中CuO、ZnO、Al₂O₃的质量百分含量分别为10%～60%、20%～80%、1%～20%。

所述催化剂，通常选用CuO、ZnO、Al₂O₃的质量百分含量分别为30%～40%、 55%～65%、1%～10%的铜系催化剂，

对防老剂4010NA的生产废液进行预处理，蒸馏釜温度80～90℃，气相温度80～82℃，脱氢原料蒸出率质量百分含量92.86%。

脱氢反应，液体空速0.2～3.0h^-1，在氮气流下系统压力≤0.1MPa，尾气流量50～400mL／min，反应温度160～220℃，汽化温度150～185℃，汽化物料保温195～220℃，在上述工艺条件下均能较好地进行反应。

异丙醇脱氢生成丙酮的副反应主要有：异丙醇脱水生成丙烯，丙酮二聚、三聚生成甲基异丁基酮(MIBK) ，二异丁基酮（DIBK）等。从有关文献资料可知，脱氢反应是一个吸热反应，因此，理论上高温有利于异丙醇脱氢生成丙酮的反应，有利于提高异丙醇的转化率，但高温下副反应的增加会降低丙酮的选择性；异丙醇脱氢时体积增大，而丙酮二聚等副反应时体积缩小。因此，提高反应压力，异丙醇转化率降低，生成丙酮的选择性降低，生成MIBK 等的选择性增加，所以，理论上低压有利于异丙醇脱氢生成丙酮的反应。温度越高，IPA转化率越高，生成丙酮的浓度越高，丙酮二聚相应生成MIBK的量也越多，丙酮选择性下降；相反，温度越低，IPA转化率越低，甚至不反应，生成丙酮的浓度越低，丙酮二聚相应生成MIBK的量也越低，丙酮选择性上升。太小的尾气流量增加物料的停留时间，相应的副反应会增多，太大的尾气流量会使反应后气相来不及冷凝，尾气带走丙酮。