108-10-1 / 甲基異丁基酮的制備方法

背景技術

甲基異丁基酮(英文縮寫MIBK)是一種中沸點的優良溶劑，它是丙酮的重要衍生物，在煉油、化工等方面用途十分廣泛。

MIBK傳統的生產方法是丙酮三步法。即第一步，兩分子丙酮在堿性催化劑作用下生成一分子雙丙酮醇(DAA)；第二步，一分子DAA在酸性催化劑作用下脫水生成異丙叉丙酮(MO)；第三步，MO在選擇性加氫催化劑作用下生成MIBK。

具體反應式如下：

第一步：2CH3COCH3→(CH3)2COHCH2COCH3(1)

第二步：(CH3)2COHCH2COCH3→(CH3)2C＝CHCOCH3+H2O(2)

第三步：(CH3)2C＝CHCOCH3+H2→(CH3)2CHCH2COCH3(3)

丙酮一步法合成MIBK技術是1968年工業化的，六十年代末，德國德士古公司開發出一種新型催化劑，該催化劑具有縮合脫水、加氫雙功能，使得上述三步反應一步完成，先是兩分子丙酮在催化劑的酸中心上縮合并脫水生成MO；接著，MO在催化劑的加氫中心上迅速加氫生成MIBK。反應過程可用下式表示：由于雙功能催化劑具有縮合脫水、加氫雙功能，因此，在發生主反應同時也有少量的副反應發生，主要的副反應具體如下：

3CH3COCH3—→ C6H3(CH3)3+3H2O(5)

均三甲苯(1，3，5-trimethylbenzene，簡稱TMB)

CH3COCH3+H2+(CH3)2CHCH2COCH3——→(CH3)2CHCH2COCH2CH(CH3)2(6)

二異丁基酮(diisobutylketone，簡稱DIBK)

H2+(CH3)2CHCH2COCH3——→(CH3)2CHCH2CH2CH3+H2O(7)

2-甲基戊烷(2-methylpenane，簡稱2-MPA)文獻1(金陵石油化工，1987(5)：25)和2(金陵石油化工1997，3：14)介紹了西德Hibernia公司生產工藝和日本德山曹達公司生產工藝，這兩個公司生產工藝中的分離流程基本相同，均是采用三塔流程，即第一個塔為丙酮回收塔，將反應過量的丙酮回收循環使用；第二個塔為MIBK脫水塔，反應生成的水與MIBK共沸，以共沸物形式將水除去；第三個塔為產品塔，塔頂出產品，塔釜出重組份。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術中2-甲基戊烷/丙酮共沸物中的丙酮未回收利用，造成原料丙酮消耗高的問題，提供一種改進的產品分離方法，以降低丙酮的消耗，從而降低產品的生產成本。

本發明的技術方案如下：反應原料丙酮在含氫氣體和催化劑存在的條件下進行反應，反應物經過氣液分離器分出含氫氣體，余下的液體再經過冷卻降溫后，首先進入2-甲基戊烷塔，2-甲基戊烷與丙酮以共沸物的形式從塔頂蒸出(常壓下其理論共沸物組成為56wt％的2-甲基戊烷和44wt％的丙酮)，釜液進入丙酮回收塔。在丙酮回收塔中，反應過量的丙酮從丙酮回收塔頂蒸出，循環至反應系統；釜液進入第一個相分離器中，分出水相和油相，水相出裝置，油相進入MIBK脫水塔中。在所述MIBK脫水塔中，水與甲基異丁基酮以共沸物(其常壓下共沸物組成為75wt％的甲基異丁基酮，25wt％的水)的形式從塔頂蒸出之后，進入第二個相分離器中，經分相后，油相作為所述MIBK脫水塔的回流，水相由第二個相分離器底部流出，送出裝置。所述MIBK脫水塔釜液進入甲基異丁基酮塔中，甲基異丁基酮從塔頂蒸出，重組分留于釜液中。

所述的重組分為二異丁基酮(DIBK)和均三甲苯(TMB)的混合物。

本發明的特征在于，在現有方法的基礎上增加對丙酮的萃取回收步驟，對2-MPA塔塔頂出來的共沸物(2-甲基戊烷/丙酮)進行分離以回收丙酮，所述丙酮萃取回收的過程為：2-MPA塔頂出來的共沸物首先進入萃取裝置用水進行萃取，然后在相分離器中對萃取混合液進行分相，分出的油相(2-甲基戊烷)直接出裝置，分出的水相(水和丙酮的混合物)留待進一步處理。

上述分出的水相可以進一步采取如下方法進行處理：可以直接循環至丙酮回收塔進料口，與2-甲基戊烷塔底部來的物料混合之后，進入丙酮回收塔；或者分出的水相先進入粗脫水塔進行脫水，脫水后的丙酮(含丙酮95wt％，水5wt％)循環至丙酮回收塔的進料口，與2-甲基戊烷塔底部來的物料混合之后，進入丙酮回收塔；分離出的水相也可以先進入精脫水塔進行脫水，脫水后的丙酮(含水小于0.5wt％)直接循環至反應系統的進料口。

上面所述的萃取是利用丙酮與水可以任意比例互溶的性質來進行的，所使用的萃取裝置可以是常規的萃取塔，也可以是攪拌釜，所述萃取進料與水的重量比為1∶1～1∶0.2。本發明所用丙酮萃取劑可以是水，還可以是其它能與丙酮互溶且與2-MPA不溶的溶劑。

具體操作

流程情況介紹從反應系統過來的物料先進入2-甲基戊烷塔1，2-甲基戊烷與丙酮共沸，2-甲基戊烷以共沸物形式從塔頂蒸出(塔1常壓下的共沸物理論組成為56wt％的2-甲基戊烷和44wt％的丙酮；在實驗操作中，共沸物組成為25wt％的2-甲基戊烷和75wt％的丙酮)；釜液送到丙酮回收塔2。在丙酮回收塔中2，反應過量的丙酮從丙酮回收塔頂蒸出，循環至反應系統；釜液進入相分離器3中，經分相后，水相(含MIBK＜1.0wt％)送廢水處理廠回收MIBK；油相送到MIBK脫水塔4中。在MIBK脫水塔4中，水與甲基異丁基酮以共沸物的形式從塔頂蒸出(其常壓下共沸物組成為75wt％的甲基異丁基酮，25wt％的水)，進入相分離器5中，經分相后，油相作為所述MIBK脫水塔4的回流，水相(含MIBK＜1.0wt％)由第二個相分離器5底部流出，送廢水處理廠回收MIBK。MIBK脫水塔釜液進入甲基異丁基酮塔6中，甲基異丁基酮從塔頂蒸出，重組份留于釜液中。

從2-甲基戊烷塔塔頂蒸出的2-甲基戊烷/丙酮共沸混合物進入丙酮萃取塔7中，萃取混合液送到相分離器8中進行分離，分出的油相(2-甲基戊烷)從相分離器8頂部流出，送出裝置；分出的水相(水和丙酮的混合物)送到丙酮脫水塔9中，對丙酮進行粗脫水處理。從塔9頂部蒸出的丙酮(丙酮95wt％，水5wt％)送到丙酮回收塔2的進料口，與2-甲基戊烷塔1底部來的物料混合，之后進入到丙酮回收塔2中。