張紹志浙江新化化工股份有限公司

丙烯水合法聯(lián)產(chǎn)異丙醇和二異丙醚的研究

張紹志
浙江新化化工股份有限公司

隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，異丙醇作為氟氯烴和三氯乙烷等電子工業(yè)清洗劑的替代品，有著非常好的發(fā)展?jié)摿?，而且我國對異丙醇的需求也在不斷增加。因此，本文就丙烯水合法?lián)產(chǎn)異丙醇和二異丙醚展開研究。

丙烯水合法；異丙醇；二異丙醚

一、工藝技術(shù)現(xiàn)狀

（1）丙烯間接水合法

此法是傳統(tǒng)的異丙醇生產(chǎn)技術(shù)，丙烯用硫酸吸收形成硫酸異丙酯∶

水解反應(yīng)除了形成異丙醇外，還有許多副產(chǎn)物，比如二異丙醚等。應(yīng)用汽提法將粗異丙醇從稀硫酸中分出，再送去堿洗、丙烷脫除，所得產(chǎn)品通過再次處理得到精異丙醇。

該法技術(shù)較成熟，對原材料要求不高，操作方便，不過因?yàn)椴捎昧肆蛩嶙鞔呋瘎?，所以在生產(chǎn)中會排出許多的酸性廢水，對設(shè)備的腐蝕較嚴(yán)重，所用的材質(zhì)要求高，再加上污染問題，這一方法在國外已逐步淘汰。

（2）直接水合法

丙烯直接水合法有三類：氣相、液相以及氣-液相丙烯直接水合法。

汽相丙烯直接水合法，它是將氧化鎢/活性硅藻土當(dāng)作催化劑，或載于SiO2上的磷酸作為催化劑，使用氣相固定床反應(yīng)器,丙烯的總選擇性為95%，丙烯單程轉(zhuǎn)化率為5%-6%，異丙醇的選擇性為96%。

液相丙烯直接水合法，它是使用水溶性的硅鎢酸鹽如Na3H（Si（W3O10）4）當(dāng)作催化劑，應(yīng)用化學(xué)純丙烯為材料，丙烯單程轉(zhuǎn)化率為60%-70%，異丙醇的選擇性為98%，反應(yīng)液脫除丙烯后，再處理獲得異丙醇。

鄂東古城蘄州鎮(zhèn)東，有一綠林掩映的村舍，名曰油鋪。相傳明末清初朱姓皇族為避清軍殺戮，改名換姓逃難至此安家落戶，屈指算來已歷兩百多個春秋。

丙烯汽-液相直接水合法，用丙烯在強(qiáng)酸性離子交換樹脂存在下，在相應(yīng)的壓力、溫度等環(huán)境下與水直接生成異丙醇：

同時伴有一定量的二異丙醚等物質(zhì)。未反應(yīng)的丙烯返回，再次進(jìn)行反應(yīng)，得到的粗異丙醇通過脫除雜質(zhì)獲得精異丙醇。

通過對三種直接水合法制異丙醇工藝的比較，能夠較為明顯的發(fā)現(xiàn)各技術(shù)方法的優(yōu)劣。比較發(fā)現(xiàn)，三類工藝技術(shù)各有自身特點(diǎn)，氣相丙烯直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是，選擇性好，副產(chǎn)品少，沒有嚴(yán)重的腐蝕問題；缺點(diǎn)是單程轉(zhuǎn)化率低，需將大部分丙烯再次循環(huán)；丙烯氣-液相直接水合法制異丙醇除具有以上優(yōu)點(diǎn)之外，單程轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到70%，不需要很多丙烯再次循環(huán)，其不足之處在于催化劑成本較高，生命期較短；液相丙烯直接水合法盡管轉(zhuǎn)化率與選擇性較高，不過所需條件較嚴(yán)苛，對原料的要求也很高?？偟膩碇v，氣-液相直接水合法有著轉(zhuǎn)化率高、損耗低等特點(diǎn)，是未來重點(diǎn)發(fā)展方向。

二、丙烯水合法聯(lián)產(chǎn)異丙醇和二異丙醚

通過分析已有各技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)與不足，本文研究了丙烯氣-液相直接水合法，通過研發(fā)新的工藝以及新的催化劑，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。本研究的主要內(nèi)容包括：

（1）工藝流程

將丙烯氣和工藝水升壓到7.5～8.5Mpa，經(jīng)過換熱、加熱到130～150℃，送入裝有催化劑的反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，形成異丙醇，并獲得二異丙醚等副產(chǎn)品，并將沒有反應(yīng)的丙烯氣、工藝水送回到反應(yīng)物中再次進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)品通過精餾提純處理之后獲得異丙醇以及副產(chǎn)品二異丙醚等。

本技術(shù)整體上考慮到了生產(chǎn)成本、安全性、環(huán)保性等多項(xiàng)因素，單程轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到70%以上，并不需要很多的丙烯再次循環(huán)，選擇性較好，反應(yīng)條件也比較溫和，減少了生產(chǎn)運(yùn)行中的風(fēng)險，降低了生產(chǎn)成本以及廢棄物的排放。

（2）催化劑

本文研發(fā)了全新的離子型交換樹脂水合催化劑，有效提升了水合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性，還大大提升了催化劑的使用有效期，減少了催化劑更替的頻率以及代價，降低了對生態(tài)環(huán)境造成的污染。

（3）自動控制

依照對檢測點(diǎn)以及工藝流程的運(yùn)行要求，應(yīng)用分散型控制系統(tǒng)（DCS）對整個設(shè)計進(jìn)行過程檢測、數(shù)據(jù)處理、過程控制、能量平衡衡算、計量管理、安全聯(lián)鎖保護(hù)、可燃?xì)怏w報警監(jiān)視、用電設(shè)備的狀態(tài)顯示等，從而改善生產(chǎn)自動化水平、降低勞動強(qiáng)度，減少運(yùn)行成本。

考慮到安全性、可靠性，以及保障生產(chǎn)、正常作業(yè)的要求，對關(guān)鍵的溫度、壓力、液位以及流量等數(shù)值配置了信號報警與聯(lián)鎖系統(tǒng)。聯(lián)鎖接點(diǎn)使用直接型與間接型，聯(lián)鎖為故障安全型。每個聯(lián)鎖都設(shè)有報警顯示，對關(guān)鍵安全聯(lián)鎖，在相關(guān)數(shù)據(jù)恢復(fù)正常時設(shè)定手動復(fù)位。

大多數(shù)情況下，信號聯(lián)鎖報警在DCS中呈現(xiàn)、聲響告之，對于關(guān)鍵的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)再設(shè)定硬報警，接有報警器。

（4）精餾分離

本文選取高效精餾技術(shù)及設(shè)施，增強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量以及運(yùn)行穩(wěn)定性，減少能耗。研發(fā)人員在實(shí)際研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品與水具有共沸問題，在常壓下難以實(shí)現(xiàn)分離，會導(dǎo)致材料的損傷、產(chǎn)品質(zhì)量的降低。因此，研發(fā)人員經(jīng)過多次試驗(yàn)、研究，比較萃取精餾和負(fù)壓真空精餾和正壓加壓精餾、間歇精餾和連續(xù)精餾的成效，對于各材料的不同特性，研發(fā)出了加壓或負(fù)壓連續(xù)精餾分離工藝，這一技術(shù)再加上DCS控制，有效的提升了運(yùn)行過程的平穩(wěn)性以及產(chǎn)品質(zhì)量，并能減少產(chǎn)品的能耗。

結(jié)語

本文對丙烯直接水合法的研究，有著技術(shù)水平高、高可靠性、高安全性、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，能夠減少產(chǎn)品生產(chǎn)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭力，還能有效促進(jìn)工藝技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用和研發(fā)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研的有效結(jié)合，并關(guān)注社會技術(shù)資源，進(jìn)而提升國內(nèi)化工產(chǎn)品的整體競爭力。

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