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，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Γ椅覈鴮Ξ惐嫉男枨笠苍诓粩嘣黾?。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，丙烯用硫酸吸收形成硫酸異丙酯∶

水解反應除了形成異丙醇外，還有許多副產(chǎn)物，比如二異丙醚等。應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。

該法技術較成熟，對原材料要求不高，操作方便，不過因為采用了硫酸作催化劑，所以在生產(chǎn)中會排出許多的酸性廢水，對設備的腐蝕較嚴重，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器,丙烯的總選擇性為95%，丙烯單程轉化率為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）當作催化劑，應用化學純丙烯為材料，丙烯單程轉化率為60%-70%，異丙醇的選擇性為98%，反應液脫除丙烯后，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，用丙烯在強酸性離子交換樹脂存在下，在相應的壓力、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)。未反應的丙烯返回，再次進行反應，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)各技術方法的優(yōu)劣。比較發(fā)現(xiàn)，三類工藝技術各有自身特點，氣相丙烯直接水合法的優(yōu)點是，選擇性好，副產(chǎn)品少，沒有嚴重的腐蝕問題；缺點是單程轉化率低，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)點之外，單程轉化率能夠達到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化率與選擇性較高，不過所需條件較嚴苛，對原料的要求也很高。總的來講，氣-液相直接水合法有著轉化率高、損耗低等特點，是未來重點發(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方法的優(yōu)點與不足，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器中進行反應，形成異丙醇，并獲得二異丙醚等副產(chǎn)品，并將沒有反應的丙烯氣、工藝水送回到反應物中再次進行反應，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。

本技術整體上考慮到了生產(chǎn)成本、安全性、環(huán)保性等多項因素，單程轉化率能夠達到70%以上，并不需要很多的丙烯再次循環(huán)，選擇性較好，反應條件也比較溫和，減少了生產(chǎn)運行中的風險，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的轉化率、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

依照對檢測點以及工藝流程的運行要求，應用分散型控制系統(tǒng)（DCS）對整個設計進行過程檢測、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、可燃氣體報警監(jiān)視、用電設備的狀態(tài)顯示等，從而改善生產(chǎn)自動化水平、降低勞動強度，減少運行成本。

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)鎖都設有報警顯示，對關鍵安全聯(lián)鎖，在相關數(shù)據(jù)恢復正常時設定手動復位。

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

（4）精餾分離

本文選取高效精餾技術及設施，增強產(chǎn)品質(zhì)量以及運行穩(wěn)定性，減少能耗。研發(fā)人員在實際研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品與水具有共沸問題，在常壓下難以實現(xiàn)分離，會導致材料的損傷、產(chǎn)品質(zhì)量的降低。因此，研發(fā)人員經(jīng)過多次試驗、研究，比較萃取精餾和負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)出了加壓或負壓連續(xù)精餾分離工藝，這一技術再加上DCS控制，有效的提升了運行過程的平穩(wěn)性以及產(chǎn)品質(zhì)量，并能減少產(chǎn)品的能耗。

結語

本文對丙烯直接水合法的研究，有著技術水平高、高可靠性、高安全性、低能耗等優(yōu)點，能夠減少產(chǎn)品生產(chǎn)成本，增強產(chǎn)品的市場競爭力，還能有效促進工藝技術與設備的應用和研發(fā)，實現(xiàn)產(chǎn)學研的有效結合，并關注社會技術資源，進而提升國內(nèi)化工產(chǎn)品的整體競爭力。

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