降低来自羧酸酮基化的挥发性有机化合物的排放的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于减少在羧酸转化至酮的酮基化过程中产生的挥发性有机化合物的排放的方法。羧酸的酮基化产生含有二氧化碳及挥发性有机化合物的气态副产物流。所述气态副产物流可以被进料到用于加热酮基化反应进料流的直燃炉，其中通过所述炉中的燃烧破坏了所述挥发性有机化合物。二氧化碳流进一步充当用于所述炉燃料的稀释剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景羧酸的酮基化是一种用于生产二烷基酮的有用的方法。例如，乙酸单独或与其他的羧酸、酯和醛的酮基化是一种用于生产丙酮和其他甲基酮的有价值且高收率的方法。然而，该酮基化过程产生许多副产物，包括大量的二氧化碳和较小量的挥发性有机化合物（在本文中称作“VOC”），例如各种烯烃、氢气和甲烷。这些VOC与二氧化碳副产物流的排放从环保立场出发是不希望的。然而，通过吸收/蒸馏、催化燃烧、燃料补给的焚化等等回收或破坏VOC是昂贵且资金密集的??。因此一种用于捕获并减少由酮基化过程产生的VOC的排放的廉价方法将减轻其对环境的影响，并提高其作为用于生产二烷基酮的手段的实用性。专利技术概述在羧酸的酮基化过程中产生的挥发性有机化合物可以通过将含有这些VOC的副产物二氧化碳流进料至用于加热酮基化进料的直燃炉(direct-fired furnace)中高效且廉价地破坏。因此，本专利技术的一个实施方案是用于减少来自酮基化过程的挥发性有机化合物的排放的方法，其包括：（i）在包括燃烧区的直燃炉中加热含有一种或多种羧酸的汽化的进料流，以产生过热的进料流；（ⅱ）使所述过热的进料流与金属氧化物催化剂接触，以形成包含一种或多种酮、二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态产物混合物；（ⅲ）使所述一种或多种酮与所述二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物分离；和（ⅳ）将所述二氧化碳和所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的至少一部分进料至所述直燃炉的燃烧区。所述二氧化碳气流中所含的VOC被至少部分地通过直燃炉中的燃烧破坏。因此，不需要使用额外的专门用于破坏VOC的昂贵的单元操作。另外，由于副产物流中的二氧化碳用作炉中燃料的稀释剂，本专利技术方法还缓和了炉中的温度，并减少了酮基化反应器内的结焦。本专利技术方法可以与具有2-20个碳原子的羧酸一起使用，所述羧酸包括但不限于乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬酸或它们的混合物。虽然许多不同的羧酸也可以用作原料，但是本专利技术对于在金属氧化物催化剂的存在下通过乙酸的酮基化、随后通过将粗蒸汽吸收到吸收溶剂中来生产丙酮是特别有用的。因此，本专利技术的另一个实施方案是用于减少来自生产丙酮的挥发性有机化合物的排放的方法，其包括：（i）在包括燃烧区的直燃炉中加热含有乙酸的汽化的进料流，以产生具有350-550℃的温度的过热的进料流；（ⅱ）使所述过热的进料流与包括一种或多种的钛、锆、镧、铈、钍的金属氧化物或它们的混合物的催化剂接触，以产生包含二氧化碳、丙酮和一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态产物混合物；（ⅲ）使所述气态产物混合物与吸收溶剂接触，以产生包含所述气态产物混合物中的大部分丙酮的粗液体吸收剂流以及包含二氧化碳、所述气态产物混合物中的小部分丙酮以及所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态副产物流；和（ⅳ）将所述气态副产物流的至少一部分进料至所述直燃炉的燃烧区，其中，所述燃烧区含有足够用于存在于被进料至所述燃烧区的气态副产物流中的所述丙酮和所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的完全燃烧的氧气。可以通过吸收到水中以及蒸馏所得的含水吸收剂流来回收来自本专利技术的酮基化过程的丙酮。因此，本专利技术的另一实施方案是丙酮的制备方法，其包括:（i）在包括燃烧区的直燃炉中加热包含乙酸的汽化的进料流，以产生具有350-650℃的温度的过热的进料流；（ⅱ）使所述过热的进料流与包含一种或多种金属氧化物的催化剂接触，以产生含有二氧化碳、丙酮以及一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态产物混合物；（ⅲ）使所述气态产物混合物与水接触，以产生包含所述气态产物混合物中的大部分丙酮的液体吸收剂流以及包含二氧化碳、所述气态产物混合物中的小部分丙酮以及所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态副产物流；（ⅳ）将所述气态副产物流的至少一部分进料至步骤（i）的燃烧区；和（ⅴ）蒸馏所述液体吸收剂流，以产生包含精制的丙酮产物的馏出物和包含水的蒸馏残渣(distillation bottoms)。附图的简要描述图1是示例本专利技术的一个实施方案的酮基化过程的示意流程图。详细描述本专利技术提供了用于减少在羧酸酮基化形成酮中作为副产物产生的挥发性有机化合物的排放的方法。在一个一般的实施方案中，本专利技术方法包括：（i）在包括燃烧区的直燃炉中加热含有一种或多种羧酸的汽化的进料流，以产生过热的进料流；（ⅱ）使所述过热的进料流与金属氧化物催化剂接触，以形成包含一种或多种酮、二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态产物混合物；（ⅲ）使所述一种或多种酮与所述二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物分离；和（ⅳ）将所述二氧化碳和所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的至少一部分进料至所述直燃炉的燃烧区。所述VOC副产物可以通过将来自所述酮基化反应的含有二氧化碳和所述VOC副产物的气态副产物流进料至直燃反应器进料过热器炉被有效和廉价地破坏。通常要求这类炉子将进料流加热至酮基化反应所需的高温。存在于所述副产物流中的二氧化碳还与被进料至直燃反应器进料炉的燃料和空气组分一起用作缓和温度的稀释剂。在炉中，VOC与燃料组分一起被燃烧以使被进料至酮基化反应器的酸进料过热。可以以这样的方式来实现所述入口VOC的至少50％的燃烧。因此，本专利技术方法不需要专为破坏VOC的额外的昂贵的单元操作。除非另外指出，否则在说明书和权利要求书中使用的表示成分、性能（例如分子量）、反应条件等的数量的全部数字应理解为在所有情况下都是通过术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的指示，否则在下面的说明书和所附的权利要求书中提出的数值参数是近似值，其可以依据本专利技术所寻求获得的期望性能而变化。最低限度地，每个数值参数应当至少根据被报告的有效数字的数量并通过使用常规的舍入技术来理解。另外，本公开内容和权利要求书中所述的范围旨在具体地包括整个范围，并不仅是一个或多个端点。例如，描述为0-10的范围旨在披露0-10之间的所有整数，例如1、2、3、4等；0-10之间的所有分数，例如1.5、2.3、4.57、6.113等，以及端点0和10。另外，与化学取代基相关的范围，例如“C1-C5烃”，旨在具体地包括并披露C1和C5烃以及C2、C3和C4烃。尽管陈述本专利技术宽范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实施例中陈述的数值尽可能被准确地报告。但是，任意数值本质上含有在它们各自的实验测量中发现的因标准偏差必然会产生的一定误差。如在本说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一种”，“一个”和“所述”包括其复数形式，除非上下文另有明确规定。例如，提及“炉”或“化合物”意欲包括一个或多??个炉或化合物。提及含有或包括“一种”成分或者“一个”步骤的组合物或方法除了被命名的那个以外意欲分别包括其他成分或其他步骤。还将理解的是，提及一个或多个方法步骤并不排除在组合的所述步骤之前或之后存在另外的方法步骤，也不排除在那些被清楚识别的步骤之间插入方法步骤。另外，用字母标记方法步骤或成分是识别离散的活本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于减少来自酮基化过程的挥发性有机化合物的排放的方法，其包括：（i）在包括燃烧区的直燃炉中加热含有一种或多种羧酸的汽化的进料流，以产生过热的进料流；（ⅱ）使所述过热的进料流与金属氧化物催化剂接触，以形成包含一种或多种酮、二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态产物混合物；（ⅲ）使所述一种或多种酮与所述二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物分离；和（ⅳ）将所述二氧化碳和所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的至少一部分进料至所述直燃炉的燃烧区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.18 US 13/4748371.用于减少来自酮基化过程的挥发性有机化合物的排放的方法，其包括：
（i）在包括燃烧区的直燃炉中加热含有一种或多种羧酸的汽化的进料流，以产生过热的进料流；
（ⅱ）使所述过热的进料流与金属氧化物催化剂接触，以形成包含一种或多种酮、二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物的气态产物混合物；
（ⅲ）使所述一种或多种酮与所述二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物分离；和
（ⅳ）将所述二氧化碳和所述一种或多种挥发性有机化合物副产物的至少一部分进料至所述直燃炉的燃烧区。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述一种或多种羧酸包括具有2-20个碳原子的羧酸。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述一种或多种羧酸包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬酸或它们的混合物。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述一种或多种羧酸包括乙酸，所述一种或多种酮包括丙酮，并且所述一种或多种挥发性有机化合物副产物包括异丁烯、甲烷、氢气或它们的混合物。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中，步骤（ii）是在固定床绝热反应器中进行。
6.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中，所述过热的进料流具有350至650℃的温度，并且所述金属氧化物催化剂包括一种或多种的钛、锆、钍、铈、镧的氧化物或它们的混合物。
7.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中，所述燃烧区包括辐射部分和对流部分，所述二氧化碳和一种或多种挥发性有机化合物副产物被进料到所述燃烧区的对流部分，并且步骤（iii）包括通过与热交换器或溶剂接触来冷却所述气态产物混合物。
8.根据权利要求7的方法，其中，步骤（iii）包括在逆流吸收器中使所述气态产物混合物与水接触。
9.根据权利要求7和8任一项的方法，其中，基于被进料到燃烧区的所述挥发性有机化合物副产物的总重量的50-100重量％的所述一种或多种挥发性有机化合物副产物在所述直燃炉的燃烧区中被转化成二氧化碳。
10.根据权利要求1的方法，其中步骤（i）的所述汽化的进料流包含乙酸并且所述过热的进料流具有350-550℃的温度；步骤（ii）的所述一种或多种酮包括丙酮；步骤（ii）的所述一种或多种挥发性有机化合物副产物包括异丁烯、甲烷、氢气或它们的混合物；步骤（ii）的所述金属氧化物催化剂包括一种或多种的钛、锆、镧、铈、钍的氧化物或它们的混合物；步骤（iii）包括使步骤（ii）的所述气态产物混合物与吸收溶剂接触，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：SD巴尼基，D麦克纳布，JE沃德，RJ罗伦佐阿罗乔，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：发明
国别省市：美国;US