用于生产甲基异丁基酮的低压一步气相方法技术

本发明专利技术提供了用于生产甲基异丁基酮的低压一步气相方法及回收其的低压一步气相方法。使用在大气压力下在纳米-Pd/纳米-ZnCr2O4催化剂上从丙酮和氢的MIBK的一步气相合成用作实例。该方法设计成经由在进入反应器前加热丙酮进料和循环物(混合的丙酮)来回收与反应器流出物相关的另外的热。压缩机引入到气相方法中以在流出物冷却和供应到闪蒸罐前轻微增加反应器流出物压力。经压缩的反应器流出物用于在进入反应器前预热氢进料和循环物(混合的氢)。低压一步气相方法的分离方案包括用于MIBK分离和纯化的几个蒸馏塔。本发明专利技术还提供了一种设备包括：反应器；第一热交换器；和压缩机，将反应器流出物压缩到特定压力。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容通常涉及一种用于从丙酮和氢制造甲基异丁基酮(MIBK)的低压一步气相方法。
技术介绍
甲基异丁基酮(MIBK)在许多化学工业中是重要的溶剂。MIBK在三步法(工艺)中通过双丙酮醇(DAA)和异亚丙基丙酮(MO)中间产物由丙酮和氢生产。MIBK也在一步液相方法中由丙酮和氢制造，其在商业上比三步法优选，因为它提供较低的资金投资和运行成本。它还避免了丙酮在第一反应器中的低转化率以及在三阶段方法中经历的第二反应器中异亚丙基丙酮逆转(reversion)为丙酮。商业上一步MIBK反应器通过在范围为30_100atm之间的高压下接触丙酮和氢在液相下运行。在商业MIBK —步液相方法中，氢和丙酮在中等温度和高压下，在金属固体碱催化剂上通过。MIBK与其他产物一起产生，然后利用四个蒸馏塔被回收，其中第一个塔去除轻质烃，而第二个蒸馏塔再循环未转化的丙酮。倾析器(decanter)随后位于上面两个塔的上游，并且用于分离水相。第三个塔去除丙醇-水混合物，而最后一个塔分离作为馏出物的纯化的MIBK和作为塔底沉积物流股(bottoms stream)的包括二异丁基酮(DIBK)的重质产物。在其他方法中，三个蒸馏塔被用于分离MIBK与其他产物，其中丙酮在第一个蒸馏塔中被分离并且再循环回反应器。虽然商业的一步液相方法具有超出三步法的许多优点，但是它仍然具有一些缺点，因为反应器在高压下运行，其中丙酮转化率在35%至40%的范围内。高压方法增加了工厂的资金和运行成本。此外，丙酮的低转化率增加了再循环流量(recycle-flows)，由此增加了工厂的设备尺寸。
技术实现思路
本公开内容描述了用于低压一步气相丙酮自缩合的设备、方法和工艺(process)。在一个实施方式中，描述了用于从丙酮和氢制造MIBK和其他产物的低压一步气相方法。在一个方面，本专利技术提供了一种设备，包括反应器，所述反应器利用纳米-晶体亚铬酸锌负载的纳米-钯(纳米-Pd/纳米-ZnCr2O4)催化剂提供丙酮到甲基异丁基酮、二异丁基酮、异亚丙基丙酮、均三甲基苯和异丙醇中的至少一种的转化；第一热交换器，在将混合的丙酮送到所述反应器之前将来自反应器流出物的热传递至再循环的丙酮和进料丙酮；以及压缩机，将反应器流出物压缩到一定压力。根据本专利技术的设备，还包括第二热交换器，在将混合的氢送到所述反应器之前将来自压缩的反应器流出物的热传递至再循环的氢和进料氢。根据本专利技术的设备，还包括闪蒸罐，在氢进入所述第二热交换器并随后进入所述反应器之前，分离氢与其他重质产物。根据本专利技术的设备，还包括一系列蒸馏塔，用以分离甲基异丁基酮、二异丁基酮、异亚丙基丙酮、均三甲基苯和异丙醇、以及其他副产物中的至少一种。根据本专利技术的设备，还包括气体压缩机，用以在该流出物被送到所述第二热交换器之前提高所述流出物的压力。根据本专利技术的设备，还包括一系列蒸馏塔，用以分离通过所述反应器产生的产 物。在另一个方面，本专利技术提供了一种方法，包括将混合的丙酮和混合的氢加入到包含催化剂的反应器中以进行用于制备产物的所述丙酮的低压一步气相缩合；在进入所述反应器之前向所述混合的丙酮和混合的氢提供一定压力；将从所述反应器回收的所述丙酮再循环回到所述反应器作为再循环的丙酮用于再利用；以及在将所述混合的丙酮再引入到所述反应器之前，用热交换器将所述混合的丙酮加热到一定温度。根据本专利技术的方法，还包括通过使用干燥器去除所述再循环的丙酮中的水含量；利用系列蒸馏塔分馏所述反应器流出物以回收丙酮和氢缩合的产物和副产物。根据本专利技术的方法，其中，作为产物的馏分为甲基异丁基酮、二异丁基酮、异亚丙基丙酮、均三甲基苯、异丙醇和其他副产物中的至少一种。根据本专利技术的方法，其中，所述催化剂为纳米-晶体亚铬酸锌负载的纳米-钯(纳米-Pd/ 纳米-ZnCr2O4)。根据本专利技术的方法，其中，所述温度在200-350°C之间。根据本专利技术的方法，其中，所述压力为大气压力和低压中的至少一个。在又一个方面，本专利技术提供了一种一步气相方法，包括利用纳米-ZnO催化剂由丙酮和氢生产产物；回收反应器流出物的热以升高再循环的丙酮流股和新鲜进料丙酮流股的温度；使作为混合物的新鲜的丙酮流股和所述再循环的丙酮流股在热交换器中通过以有效地管理在进入所述反应器之前混合的丙酮的温度；以及通过使所述混合的丙酮进料(混合的丙酮)通过具有大气压力和低压中的至少一个的压力阀，调节所述混合的丙酮进料(混合的丙酮)的压力。根据本专利技术的低压一步气相方法，还包括在热交换器中预热再循环的氢和新鲜氢的混合物；以及在进入所述反应器之前将混合的氢的压力调节到大气压力和低压中的至少一个。根据本专利技术的低压一步气相方法，还包括在将所述反应器流出物送到所述第二热交换器中之前，在压缩机中将所述反应器流出物压缩到低压；以及通过压缩和冷却所述反应器流出物实现氢在所述罐中的有效分离。根据本专利技术的低压一步气相方法，其中，所述催化剂为纳米-晶体亚铬酸锌负载的纳米-IE (纳米-Pd/纳米-ZnCr2O4)。根据本专利技术的低压一步气相方法，其中，所述产物为甲基异丁基酮、二异丁基酮、异亚丙基丙酮、均三甲基苯和异丙醇中的至少一种。根据本专利技术的低压一步气相方法，其中，所述温度在200-350°C之间。在一个实施方式中，披露了用于MIBK和其他产物的一步气相方法的设备。在一个实施方式中，将新鲜的丙酮进料(feed)和再循环的丙酮混合(混合的丙酮)并经由反应器流出物加热。在一个实施方式中，将压缩机引入所述方法以增加反应器流出物的压力。在另一实施方式中，将新鲜的氢进料和再循环的氢混合(混合的氢)并经由压缩的反应器流出物加热。在一个实施方式中，反应器流出物的压缩和冷却使得未转化的氢在闪蒸罐中与其他产物分离。在另一实施方式中，引入热交换器以实现反应器流出物与混合的丙酮和混合的氢流股之间的热量回收。在一个实施方式中，催化剂用于利用一步气相丙酮自缩合方法来获得高产率的MIBK0在另一实施方式中，纳米-晶体亚铬酸锌负载的纳米-钯(纳米-Pd/纳米-ZnCr2O4)被用作催化剂以生产MIBK和其他产物。所述产物可以是甲基异丁基酮(MIBK)、二异丁基酮(DIBK)、异亚丙基丙酮(MO)、均三甲基苯(M)、异丙醇(IPA)和其他产物的至少一种。在另 一实施方式中，生产MIBK的一步气相方法在低压下进行。在一个实施方式中，利用该一步气相丙酮缩合方法生产的MIBK具有在20-78 %之间的丙酮转化率和在40-73 %之间的MIBK选择率。在一个实施方式中，用于MIBK生产方法的反应温度在200-350°C之间。本文中披露了丙酮的低压一步气相自缩合的新型方法，使用方法和新型催化剂的应用以及修改用于生产MIBK和其他产物的工艺流程(process flow)的设备并可以以用于实现各个方面的任何方式来实施。从附图和随后的详细描述，其他特征将是显而易见的。附图说明通过举例的方式并且不限于表和附图，说明了示例性实施方式，相同的参考标号表示类似的要素(元件)，并且其中图I表示经由气相一步丙酮自缩合来生产甲基异丁基酮的方法的简化流程图；图2示出了甲基异丁基酮生产方法的气相部分的简化流程图；以及图3示出了甲基异丁基酮生产方法的分离部分的简化流程图。具体实施例方式披露了一步气相方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：反应器，所述反应器利用纳米？晶体亚铬酸锌负载的纳米？钯(纳米？Pd/纳米？ZnCr2O4)催化剂提供丙酮到甲基异丁基酮、二异丁基酮、异亚丙基丙酮、均三甲基苯和异丙醇中的至少一种的转化；第一热交换器，在将混合的丙酮送到所述反应器之前将来自反应器流出物的热传递至再循环的丙酮和进料丙酮；以及压缩机，将反应器流出物压缩到一定压力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿布杜尔拉曼·A·阿尔拉比阿，阿卜杜拉阿齐兹·A·巴加巴斯，阿克莫多夫·瓦吉夫·莫利克，
申请(专利权)人：阿卜杜拉阿齐兹国王科技城，
类型：发明
国别省市：