Zr-β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及Zr

【技术实现步骤摘要】
Zr
‑
β
分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的方法及装置


[0001]本专利技术属于巴豆醛生产领域，具体涉及Zr
‑
β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的方法及装置。

技术介绍

[0002]巴豆醛又名反式
‑2‑
巴豆醛，是一种重要的精细化学品原料，用途十分广泛，主要包括制备巴豆酸、丁醛、丁醇、丁酸和C8化合物以及山梨酸等。由于山梨酸作为食品添加剂具有优良的安全性，随着近年来人们食品安全意识的提高，山梨酸大有取代苯甲酸钠成为最重要的食品添加剂的趋势，在可预见的未来，山梨酸对于巴豆醛的需求呈现稳定增长的发展趋势，制备山梨酸已经成为了巴豆醛最大的消费领域，加强巴豆醛的生产力度势在必行。
[0003]乙醛液相缩合制备巴豆醛是目前最成熟的工业路线，生产流程主要由缩合塔、脱水塔、巴豆醛精制工段组成，在缩合塔中通过两分子乙醛在碱性催化剂的作用下进行羟醛缩合反应生成3
‑
羟基丁醛，3
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羟基丁醛经醋酸中和后被送入脱水塔进行脱水反应，进一步在酸性条件下加热脱水生成巴豆醛，得到的巴豆醛粗产品中除巴豆醛外，还包括水、3
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羟基丁醛、醋酸钠以及其他高沸点副产物，巴豆醛粗产品经巴豆醛精馏塔初馏后以共沸物形式与水从塔顶蒸出，经塔顶倾析器分离，副巴豆醛相送入精制塔精馏，产品巴豆醛从塔侧线以气相形式采出。该均相方法生产巴豆醛存在单程转化率低、对原料纯度要求高、酸碱性溶液对设备腐蚀设备性强、催化剂与产物难以分离及产生大量含盐废水等缺点。针对以上问题，专利200610016599公开了一种巴豆醛生产方法及装置，与传统生产方法相比增加了一台蒸馏塔，将脱水塔塔釜废水和精馏塔塔釜废水送入蒸馏塔塔釜，塔顶全回流，从塔侧线采出物料送至脱水塔并经精馏塔进一步回收。此法使巴豆醛收率提高1％，系统排除的废水COD含量下降50％。专利200610001278公开了一种改进的巴豆醛的生产工艺，包括使乙醛在有机胺的催化作用下缩合生成2
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羟基丁醛，在酸性条件下脱水生成巴豆醛，通过采用有机胺代替传统的强碱作为羟醛缩合反应的催化剂，降低了对设备的腐蚀性。但产生大量含盐废水的问题依然存在，不符合日益提高的环保要求。
[0004]对于分子筛催化剂的研究，本课题组专利202210567638.8公开了一种具有有序介孔结构的多级孔β分子筛及制备方法和应用，提出一种采用季铵碱和长链季铵盐为模板剂一步获得具有有序介孔结构的多级孔β分子筛。本课题组专利202211258742.5公开了一种用于低碳羟醛缩合的杂原子β分子筛及制备方法，该分子筛具有*BEA结构，所含有的杂原子为Ti、Sn、Zr、Ta、Ce、Hf、Y、Nb、V、Zn、Sc、Fe之中的一种或多种的组合，其金属含量以硅与金属的摩尔比(Si/M)计为10：1～1000：1，金属以分子筛骨架位点的形式存在。这给专利技术分子筛催化制巴豆醛工艺创造了基础。

技术实现思路

[0005]为了彻底解决均相催化乙醛制巴豆醛生产工艺中存在的诸多问题，本专利技术在Zr
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β
分子筛催化巴豆醛缩合反应深入研究的基础上，提出Zr
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β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的方法及装置。
[0006]本专利技术提供Zr
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β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的方法及装置。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]基于前期对Zr
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β分子筛催化剂的研究，本专利技术针对改催化剂催化乙醛缩合反应在200℃，1bar条件下展开100h长周期评价，结果表明反应100h内，丁二烯选择性在0.1％～0.15％之间，醋酸乙酯选择性0.75％～0.9％之间，乙醇选择性维持在0.7％～0.9％，醋酸选择性在0.5％～0.6％之间，甲基环戊烯酮选择性在4％～5％之间(甲基环戊烯酮简称MCP，下文均以MCP指代)，主产物巴豆醛选择性维持在90％～95％之间，该催化剂初步具备工业化潜力，进而设计出Zr
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β分子筛催化乙醛制巴豆醛的方法及装置。
[0009]Zr
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β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的方法，采用Zr
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β分子筛催化气相乙醛制巴豆醛工艺。
[0010]Zr
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β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的装置，包括缩合反应与换热系统、乙醛回收系统、巴豆醛精制系统和共沸物分离系统；缩合反应系统包括缩合反应器(R
‑
101)，乙醛回收系统包括乙醛回收塔(C
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201)和乙酸乙酯回收塔(C
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202)；巴豆醛精制系统包括巴豆醛浓缩塔(C
‑
301)、巴豆醛精制塔(C
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401)和脱水塔(C
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501)；共沸物分离系统包括脱甲基环戊烯酮塔(C
‑
501)；缩合反应器(R
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101)出料与乙醛回收塔(C
‑
201)相连，乙醛回收塔(C
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201)侧线管线与乙酸乙酯回收塔(C
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202)相连；乙醛回收塔(C
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201)塔釜管线与巴豆醛浓缩塔(C
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301)相连，巴豆醛浓缩塔(C
‑
301)塔顶管线与巴豆醛精制塔(C
‑
401)相连，塔釜管线与脱甲基环戊烯酮塔(C
‑
502)相连；巴豆醛精制塔(C
‑
401)塔顶管线与脱水塔(C
‑
501)相连。
[0011]Zr
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β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的方法，乙醛原料在乙醛蒸发器(E
‑
101)蒸发后与循环回用水混合，再经反应器进料加热器(E
‑
103)升温后进入缩合反应器(R
‑
101)，缩合反应器为固定床填充式反应器，装载Zr
‑
β分子筛催化剂，质量空速0.25h
‑1；缩合反应器(R
‑
101)出口流股经乙醛回收塔(C
‑
201)回收乙醛后进入巴豆醛浓缩塔(C
‑
301)提浓后进入巴豆醛精制塔(C
‑
401)精制，塔釜采出巴豆醛产品；乙醛回收塔(C
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201)塔顶气体部分冷凝排放流程中的丁二烯，乙醛回收塔(C
‑
201)侧线采出的含乙酸乙酯的流股送至乙酸乙酯回收塔(C
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202)脱出流程中的乙酸乙酯；巴豆醛精制塔(C
‑
401)塔顶气体冷凝分相后油相部分采出作为流程中乙醇的排出；脱甲基环戊烯酮塔(C
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502)塔顶气体经冷凝后部分排出水、甲基环戊烯酮和乙酸；脱水塔(C
‑
501)塔釜水、脱甲基环戊烯酮塔(C
‑
502)塔釜水混合预热后进入混合水闪蒸罐(EV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Zr
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β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的方法，其特征是，采用Zr
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β分子筛催化气相乙醛制巴豆醛工艺。2.Zr
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β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的装置，其特征是，包括缩合反应与换热系统、乙醛回收系统、巴豆醛精制系统和共沸物分离系统；缩合反应系统包括缩合反应器(R
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101)，乙醛回收系统包括乙醛回收塔(C
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201)和乙酸乙酯回收塔(C
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202)；巴豆醛精制系统包括巴豆醛浓缩塔(C
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301)、巴豆醛精制塔(C
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401)和脱水塔(C
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501)；共沸物分离系统包括脱甲基环戊烯酮塔(C
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501)；缩合反应器(R
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101)出料与乙醛回收塔(C
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201)相连，乙醛回收塔(C
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201)侧线管线与乙酸乙酯回收塔(C
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202)相连；乙醛回收塔(C
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201)塔釜管线与巴豆醛浓缩塔(C
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301)相连，巴豆醛浓缩塔(C
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301)塔顶管线与巴豆醛精制塔(C
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401)相连，塔釜管线与脱甲基环戊烯酮塔(C
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502)相连；巴豆醛精制塔(C
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401)塔顶管线与脱水塔(C
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501)相连。3.Zr
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β分子筛催化气相乙醛生产巴豆醛的方法，其特征是，乙醛原料在乙醛蒸发器(E
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101)蒸发后与循环回用水混合，再经反应器进料加热器(E
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103)升温后进入缩合反应器(R
‑
101)，缩合反应器为固定床填充式反应器，装载Zr
‑
β分子筛催化剂，质量空速0.25h
‑1；缩合反应器(R
‑
101)出口流股经乙醛回收塔(C
‑
201)回收乙醛后进入巴豆醛浓缩塔(C
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301)提浓后进入巴豆醛精制塔(C
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401)精制，塔釜采出巴豆醛产品；乙醛回收塔(C
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201)塔顶气体部分冷凝排放流程中的丁二烯，乙醛回收塔(C
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201)侧线采出的含乙酸乙酯的流股送至乙酸乙酯回收塔(C
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202)脱出流程中的乙酸乙酯；巴豆醛精制塔(C
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401)塔顶气体冷凝分相后油相部分采出作为流程中乙醇的排出；脱甲基环戊烯酮塔(C
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502)塔顶气体经冷凝后部分排出水、甲基环戊烯酮和乙酸；脱水塔(C
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501)塔釜水、脱甲基环戊烯酮塔(C
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502)塔釜水混合预热后进入混合水闪蒸罐(EV
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101)，灌顶蒸汽与乙醛原料混合加热后进入缩合反应器(R
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101)反应，罐底排出含有乙酸、山梨酸的废水。4.如权利要求3所述的方法，其特征是，工艺中设有原料乙醛和水的循环回用；缩合反应器(R
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101)出口物流进入乙醛回收压缩机(CP
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101)提升流股压力后...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿中峰，王凌涛，杨国超，姜浩锡，张敏华，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：