[发明专利]一种采用热泵精馏分离水和叔戊醇的装置与方法

说明书

本发明属于异戊烯水合法制叔戊醇及化工节能技术领域，公开了一种采用热泵精馏分离水和叔戊醇的装置与方法。装置包括水回收塔塔顶/塔底换热器、水回收塔再沸器、水回收塔塔顶压缩机、水回收塔塔顶减压阀、水回收塔、水回收塔冷凝器、水回收塔回流泵、叔戊醇塔回流泵、叔戊醇分水罐、叔戊醇塔冷凝器、叔戊醇塔、叔戊醇塔再沸器、叔戊醇塔塔顶/塔底换热器、叔戊醇塔塔顶压缩机、叔戊醇塔塔顶减压阀。使用热泵精馏工艺，通过压缩机将低品位的塔顶馏出物的热量变为高品位的热量，为水回收塔和叔戊醇塔再沸器供热，充分利用系统内部的热量，减少外界公用工程的消耗，降低系统能耗，产生了节约装置运行成本的效果。

技术领域

本发明涉及异戊烯水合法制叔戊醇及化工节能技术领域，尤其涉及一种采用热泵精馏分离水和叔戊醇的装置与方法。

背景技术

叔戊醇是一种具有广泛用途的重要有机化工原料。它是制备三唑类农药、佳乐麝香和粉檀麝香的主要原料，也是制备三哇酮类农药中间体，用于三哇醇、除草剂、杀虫剂、乙烯基哇类等的生产原料。叔戊醇可以用于制备彩色胶片的成色剂以及治疗白血病和降血压药物的原料。叔戊醇还是优良的溶剂，广泛应用于农药、矿物浮选剂、抗氧剂等生产领域，市场前景广阔。

叔戊醇工业化的生产方法有乙炔—丙酮法和异戊烯水合法。乙炔-丙酮法是以乙炔、丙酮为原料，液氨为溶剂，在碱的催化下，反应生成甲基丁炔醇，甲基丁炔醇经加氢生成叔戊醇。运用乙炔-丙酮法生产叔戊醇产品收率高，产品质量稳定，但原料成本较高，用电石水制备乙炔时会产生工业废渣污染环境，而且工艺流程复杂。异戊烯水合法是以酸性阳离子交换树脂为催化剂，在溶剂的作用下，异戊烯与水充分接触，直接反应生成叔戊醇。

异戊烯水合法制备叔戊醇工艺条件温和，而且对环境无污染。水合法生产叔戊醇过程中，由于异戊烯在水中的溶解度低，会使用溶剂让异戊烯与水接触更完全，使反应更充分，但增加了后续分离的能耗。此外，反应后的产物会形成叔戊醇和水的共沸体系，也增加了后续分离的难度。

专利CN 108017508 A公开了一种水合法制叔戊醇的方法，其以富含2-甲基-1-丁烯与2-甲基-2-丁烯的异戊烯组分和水，以丙酮作为溶剂，在装有强酸性阳离子交换树脂催化剂的固定床反应器中进行水和反应，生成叔戊醇。但并未对后续的分离流程进行说明。

专利CN 110172013 A提出了一种基于催化蒸馏溶剂法合成叔戊醇的工艺，并在专利CN 115724714 A中对完整流程进行说明。其利用含碳五轻烃的原料，先经过加氢反应器脱除其中的二烯烃和炔烃，然后将碳五原料与水和循环溶剂混合送入水和反应器中合成叔戊醇，之后通过催化蒸馏塔分离出溶剂、未反应的碳五物料和叔戊醇粗产品，之后通过溶剂分离塔，对粗产品进行提纯，在溶剂分离塔塔底得到叔戊醇，在塔顶分离出含水溶剂，作为循环溶剂使用。其通过将反应与精馏相耦合，提高了反应的转化率，并在一定程度上减少了蒸汽的消耗，但对催化精馏塔耦合程度过高，增加了控制的复杂性。

专利CN 111777490 A提出了一种异戊烯制取叔戊醇的方法，其以异戊烯和水为原料，以丙酮为溶剂，通过水和反应制备叔戊醇，反应后的产物经轻组分回收塔回收未反应的异戊烯，经溶剂回收塔回收丙酮，剩下的水和叔戊醇混合物，先通过油水分离器进行分相，之后通过典型的共沸精馏流程，得到循环水和叔戊醇产品。该方法得到的叔戊醇产品纯度高，但存在能耗较高的问题。

根据以上叙述，现有的水合法制备叔戊醇工艺中的粗叔戊醇存在分离较为困难以及分离能耗较高的问题。因此，为解决上述问题，应用热泵精馏可有效减少装置的能耗。用于粗叔戊醇分离的精馏塔，塔顶与塔釜的温度相差不到20℃，十分适合使用热泵精馏技术。热泵精馏技术利用压缩机对工质进行压缩升温，从而作为热源提供热量，即靠压缩机做功将低温热源的品味提升至高品位，进而为再沸器提供热量，以达到节省装置运行能耗的目的。

发明内容

为降低水和叔戊醇分离过程中的能耗，为此，本发明提供了一种采用热泵精馏分离水和叔戊醇的装置与方法。