丙酮合成甲基异丁基酮(MIBK)生产装置可行性研究报告
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MIBK 文档介绍MIBK(甲基异丁基酮)是一种常用的有机化合物,化学式为C6H12O。
它是一种清澈无色的液体,在许多工业和实验室应用中是一种重要的溶剂。
本文档将介绍MIBK的性质、用途、制备方法以及安全注意事项。
性质物理性质•分子量:100.16 g/mol•外观:无色透明液体•沸点:117.7 °C•熔点:-86 °C•密度:0.803 g/cm³•溶解性:可溶于水、醇类和大多数有机溶剂化学性质MIBK具有较高的化学稳定性,并可与许多常见化学物质发生反应。
其主要化学性质包括:•酮基反应:MIBK中的酮基(C=O)可与亲电性物质如酸类、酯类和卤代烃发生加成反应。
•氧化反应:MIBK可被氧化剂如过氧化氢和高锰酸钾氧化为相应的羧酸。
•还原反应:通过还原剂如亚砜和氢气,MIBK可还原成相应的醇。
用途MIBK在许多领域具有广泛的应用,包括但不限于以下方面:工业上的应用•溶剂:MIBK作为一种优质溶剂,被广泛用于漆、树脂和涂料等工业生产中。
•提取剂:MIBK可用作萃取剂,用于提取金属离子或有机物。
实验室应用•溶剂:MIBK在实验室中可用作溶剂,用于溶解或稀释有机化合物。
•反应介质:MIBK可作为反应介质,在某些有机合成中起到催化作用。
其他应用•化妆品:MIBK可用作化妆品配方中的稀释剂。
•印刷业:MIBK可用作油墨中的稀释剂。
•农药:MIBK可用作农药制剂的成分。
制备方法合成路线MIBK可通过以下合成路线制备:1.吗啉氢化:首先,将吗啉与氢气反应,在催化剂的存在下发生氢化反应,生成二甲胺。
2.甲胺亚砜化:将二甲胺与亚砜反应,生成N-甲基甲胺亚砜化物。
3.加氢:将N-甲基甲胺亚砜化物与氢气进行加氢反应,在催化剂的存在下,生成MIBK。
实验条件制备MIBK的实验条件主要包括温度、压力和反应时间等。
具体实验条件会根据不同的合成路线有所不同。
例如,吗啉氢化反应通常在高温下进行,而甲胺亚砜化和加氢反应则需要在适宜的温度和压力下进行。
mibk甲基异丁基酮生产工艺MIBK(甲基异丁基酮)是一种重要的有机溶剂,广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂等行业。
本文将介绍MIBK的生产工艺。
一、MIBK的基本介绍甲基异丁基酮(MIBK)是一种无色液体,具有较低的沸点和闪点。
其化学式为C6H12O,分子量为100.16 g/mol。
MIBK可通过将丙酮与异丁醇在催化剂的作用下反应而得到。
二、MIBK的生产工艺MIBK的生产工艺通常包括以下几个步骤:1. 原料准备:制备MIBK的主要原料为丙酮和异丁醇。
这两种原料都可以通过化工厂的生产线获得。
2. 反应步骤:将丙酮和异丁醇按照一定比例加入反应釜中。
在反应釜中加入适量的催化剂,通常使用碱金属盐类作为催化剂。
反应温度一般控制在50-70摄氏度之间。
3. 分离步骤:反应结束后,将反应产物送入分离设备进行分离。
通常采用蒸馏等方法将MIBK与未反应的原料和副产物分离开来。
这一步骤的目的是纯化MIBK,提高其纯度。
4. 精制步骤:通过进一步的精制处理,可以提高所得MIBK的纯度。
精制步骤通常包括再次蒸馏或其他纯化方法。
5. 包装与储存:精制后的MIBK可以进行包装,并储存在适当的容器中。
在储存过程中,需要注意防止阳光直射和高温环境。
三、MIBK生产工艺的优势MIBK的生产工艺具有以下优势:1. 原料易得:丙酮和异丁醇是广泛应用的化工原料,市场供应充足。
2. 生产成本低:MIBK的生产工艺相对简单,所需设备和催化剂成本较低,使得MIBK的生产成本较为经济。
3. 产量高:MIBK的生产工艺能够实现相对较高的产量,满足市场需求。
4. 纯度高:通过合适的分离和精制步骤,可以获得高纯度的MIBK 产品。
四、MIBK的应用领域MIBK作为一种优质有机溶剂,具有广泛的应用领域。
它常被用作溶剂和稀释剂,用于涂料、油墨、胶粘剂、清洗剂等行业。
此外,MIBK还可用于合成染料、农药和医药等领域。
总结:本文介绍了MIBK的生产工艺,包括原料准备、反应步骤、分离步骤、精制步骤和包装与储存。
丙酮法成MIBK主流生产工艺引爆对丙酮的需求量一、丙酮法成为MIBK主流生产工艺甲基异丁基酮(MIBK)是一种性能优良的中沸点溶剂,化学性能稳定,主要用作涂料溶剂、润滑油脱蜡剂、有机合成萃取剂和合成橡胶防老剂4020。
MIBK的生产方法按原料分为异丙醇法和丙酮法,丙酮法又分为三步法和一步法,目前异丙醇法基本已淘汰,丙酮一步法成为最有竞争力和发展前途的方法。
前瞻产业研究院《2014-2018年中国丙酮行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》总结,异丙醇法是为早期MIBK的生产方法,由于原料异丙醇的来源受到一定的限制,且价格较高,副产物多,再加上丙酮法的竞争,因此异丙醇法已经逐步淘汰。
丙酮三步法的每一步产物(二丙酮醇、异丙叉丙酮、甲基异丁基酮)均可作为产品,生产较为灵活,每一步所用的催化剂活性和选择性均好,反应条件温和,操作容易,但缺点是工艺流程长、投资高、生产成本高。
近年最先进的工艺术是丙酮在常压下在多功能高效催化剂作用下一步氢化合成MIBK,即丙酮一步法,该工艺具有流程短,投资少,丙酮的转化率以及MIBK的选择性高,原材料消耗和能耗均低的优点,因此成为最有竞争力和发展前途的方法。
图表1:MIBK主要采用丙酮一步法资料来源:前瞻产业研究院整理二、MIBK对丙酮的需求比重将持续提高由于目前我国MIBK装置均采用丙酮一步法,因此下面以丙酮一步法对丙酮的耗来测算MIBK对丙酮的需求规模。
丙酮一步法的主要原料为丙酮和氢气,以2万t/aMIBK项目为例,需要原料丙酮约2.6万t/a,原料氢气(标准状态)约625m3/h。
按上述单耗测算,1吨MIBK消耗1.3吨丙酮,据此测算2013年MIBK对丙酮的需求为13.33万吨,占丙酮需求量的10.9%。
图表2:2005-2018年我国MIBK消耗的丙酮量测算(单位:万吨,%)资料来源:前瞻产业研究院整理图表3:2014-2018年我国MIBK对丙酮的需求量及预测(单位:万吨,%)资料来源:前瞻产业研究院整理本文作者:朱茜(前瞻网资深产业研究员、分析师)请尊重版权:本文知识产权归前瞻网所有,转载请标明来源。
甲基异丁基甲酮合成甲基异丁基甲酮,也称为MIBK,是一种重要的有机溶剂,广泛应用于化工、印刷、涂料、塑料等行业。
下面将介绍甲基异丁基甲酮的合成方法。
甲基异丁基甲酮的合成方法有多种,其中最常用的是丙酮氢化法和异丁烯加氢法。
下面将分别介绍这两种方法。
丙酮氢化法丙酮氢化法是甲基异丁基甲酮的主要合成方法之一。
其反应方程式如下:CH3COCH3 + 2H2 → (CH3)2CHCOCH3 + H2O该反应需要在催化剂的存在下进行,常用的催化剂有铜、铝、镍等。
反应温度一般在100-150℃之间,反应压力为1-5MPa。
反应后,通过蒸馏分离得到甲基异丁基甲酮。
丙酮氢化法的优点是反应条件温和,反应产率高,且催化剂易得,成本低廉。
但其缺点是反应后需要进行蒸馏分离,工艺复杂,且反应后产生的水会影响产率。
异丁烯加氢法异丁烯加氢法是另一种甲基异丁基甲酮的合成方法。
其反应方程式如下:CH2=CHCH(CH3)2 + H2 → (CH3)2CHCOCH3该反应需要在催化剂的存在下进行,常用的催化剂有铜、铝、镍等。
反应温度一般在100-150℃之间,反应压力为1-5MPa。
反应后,通过蒸馏分离得到甲基异丁基甲酮。
异丁烯加氢法的优点是反应条件温和,反应产率高,且反应后不需要进行蒸馏分离,工艺简单。
但其缺点是催化剂易受到污染,需要经常更换,成本较高。
总体来说,丙酮氢化法和异丁烯加氢法都是甲基异丁基甲酮的有效合成方法。
选择哪种方法取决于具体的生产需求和经济效益。
在实际应用中,还需要考虑反应条件、催化剂的选择和更换、产物的纯度等因素,以确保合成过程的稳定性和产物的质量。
第49卷第9期2021年5月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.9May.2021丙酮轻醛缩合加氢反应催化剂的研究进展徐书群,叶利民(浙江圣安化工股份有限公司,浙江衢州324022)摘要:丙酮经自缩合或交叉缩合可以制备一系列高级醛/酮化合物,该反应在工业上具有重要价值,如丙酮在缩合加氢催化剂的作用下生产甲基异丁基酮(MIBK)是化学工业的成功案例之一。
本文综述了丙酮径醛缩合及后续加氢催化剂的分步式和一体化催化剂的研究现状,从液体碱、固体碱等缩合催化剂、负载型非贵金属和贵金属缩合加氢一体化催化剂等角度对文献特别是专利进行解读,为高选择性高效催化剂的进一步开发提供有益的参考。
关键词:丙酮;轻醛缩合;加氢中图分类号:TQ224文献标志码:A文章编号:1001-9677(2021)09-0003-03 Research Progress on Catalyst for Aldol Condensation andHydrogenation of AcetoneXU Shu-qun,YE Li-min(ZhejiangShengan Chemical Co.,Ltd.,Zhejiang Quzhou324022,China)Abstract:A series of higher aldehydes/ketones can be prepared by self-condensation or cross-condensation of acetone,which is of great value in the industry.For example,the production of methyl isobutyl ketone(MIBK)from acetone in the presence of aldol condensation and hydrogenation catalyst is one of the successful cases in chemical industry.The research status of aldol condensation and subsequent hydrogenation catalyst for one-step or multi-steps conversion of acetone was reviewed,the results of the liquid and solid alkali catalyst,the supported non-noble and noble metals in the patent and other literatures were researched.This review can provide the beneficial reference for future works to develop advanced catalysts with higher selectivity and higher efficient.Key words:acetone;Aldol reaction;hydrogenation丙酮经自身径醛缩合或交叉径醛缩合反应,可以制备一系列高级醛/酮化合物,具有重要的工业意义。
甲基异丁基酮下游应用
甲基异丁基酮(MIBK)是一种常用的有机溶剂,具有较低的毒性和挥发性,
被广泛应用于各个行业中的下游领域。
1. 化工工业:MIBK在化工工业中具有广泛的应用。
它可以作为溶剂、溶剂添
加剂和成分之一,用于生产涂料、油墨、胶水、塑料、树脂等产品。
由于MIBK
具有较低的溶解度,能够有效增加产品的粘度和流动性,提供更好的涂覆效果和均匀性。
2. 医药工业:MIBK在医药工业中也发挥着重要作用。
它被用作药品合成过程
中的反应溶剂,帮助提高反应效率和产率。
此外,MIBK也可用作药物制剂的成分
之一,增加药物的稳定性和溶解度,提高口服药物的生物利用度。
3. 电子工业:MIBK在电子工业中广泛应用于半导体和电子元件的制造过程中。
作为溶剂和清洗剂,MIBK能够有效去除半导体表面的污染物和残留物,提高电子
元件的性能和可靠性。
此外,MIBK还可用作电子材料和电子封装胶的成分,提供
优异的电气特性和粘接性能。
4. 汽车工业:MIBK在汽车工业中也有一定的应用。
它常被用作汽车涂料的成分,提供优良的耐候性和耐久性。
此外,MIBK还可用作刹车液的成分,提高刹车
系统的性能和安全性。
总结起来,甲基异丁基酮(MIBK)作为一种常用的有机溶剂,广泛应用于化工、医药、电子和汽车等多个行业的下游领域。
它在这些领域中的应用范围包括溶剂、成分、反应溶剂、清洗剂等,为各种产品和工艺提供了重要的支持和改进。
生产甲基异丙基甲酮的设备全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:生产甲基异丙基甲酮的设备甲基异丙基甲酮,简称MIBK,是一种重要的有机溶剂,广泛应用于化工、油漆、胶粘剂、颜料等行业。
生产MIBK的主要方法是通过丙酮和异丁烯在酸性催化剂的作用下反应制得。
而生产MIBK的设备是保证生产工艺顺利进行的关键。
一、MIBK的生产工艺MIBK的生产工艺主要分为三个步骤:丙酮与异丁烯的缩合反应、反应产品的分离提纯、MIBK的蒸馏分离。
具体工艺流程如下:1. 缩合反应:丙酮和异丁烯在酸性催化剂的作用下,在高温高压条件下进行缩合反应,生成MIBK和水。
反应温度一般在100-150℃,反应压力一般为2-4 MPa。
反应后需要通过冷却、分离等步骤将反应产物分离开。
2. 分离提纯:将反应产物中的MIBK和水进行分离,提纯得到MIBK。
这一步骤主要通过蒸馏和萃取等方法进行。
3. 蒸馏分离:将提纯后的MIBK进行蒸馏,去除杂质,得到高纯度的MIBK。
以上工艺需要在适当的设备中进行,保证生产过程的高效、稳定和安全。
1. 反应釜:用于进行丙酮与异丁烯的缩合反应。
反应釜一般采用不锈钢或玻璃钢制造,具有耐高温、耐腐蚀的特性。
2. 分离设备:包括冷却器、旋流分离器、结晶器等,用于将反应产物进行分离和提纯。
这些设备通常需要与反应釜相配合,确保反应产物的顺利处理。
4. 冷却设备:用于控制反应、分离和蒸馏过程的温度,保证生产过程的顺利进行。
冷却设备一般包括冷却水循环系统、冷却器等。
5. 控制系统:用于监控、调节生产过程中的温度、压力、流量等参数,确保生产过程的稳定性和安全性。
以上设备组成了MIBK生产线的主要部分,通过它们的配合和运作,可以保证MIBK的高效、稳定、安全的生产。
三、MIBK生产设备的优化与改进为了提高MIBK的生产效率和质量,降低生产成本,生产设备的优化和改进显得尤为重要。
可以从以下几个方面进行改进:1. 设备选型:选择高质量、高效率的设备,提高生产过程的稳定性和运行效率。
5000吨/年丙酮合成甲基异丁基酮(MIBK)生产装置可行性研究报告目录一、总论 (2)二、项目提出的背景和必要性 (3)三、工艺技术方案 (5)四、环境保护 (11)五、劳动安全及工业卫生 (12)六、劳动定员 (13)七、总投资估算 (14)八、经济效益及投入产出预测 (16)一、总论甲基异丁基酮(MIBK)是一种用途非常广泛的中沸点溶剂,主要用作硝化纤维、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯,环氧树脂、天然及合成橡胶、油漆、涂料和脱油的溶剂、彩色胶卷的呈色剂,也用作青霉素发酵液的萃取剂及一些有机盐的分离剂。
同时它也是橡胶防老剂4020及一些有机合成的主要原料。
因此适时地建设MIBK装置,以满足市场的需要,具有良好的社会效益和经济效益。
MIBK的市场前景是好的。
从经济分析的结果可以看出,该项目的经济效益也较好。
生产MIBK的技术来源于千吨级的工业装置,工艺技术是可靠的。
MIBK是一个具有很大发展潜力的产品,因此今后进一步扩产的可能性很大。
该项目的主要经济技术指标如下:表1 主要经济技术指标二、项目提出的背景和必要性2.1 项目提出的背景甲基异丁基酮(MIBK)是一种用途非常广泛的中沸点溶剂,主要用作硝化纤维、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯,环氧树脂、天然及合成橡胶、油漆、涂料和脱油的溶剂、彩色胶卷的呈色剂,也用作青霉素发酵液的萃取剂及一些有机盐的分离剂。
同时它也是橡胶防老剂4020及一些有机合成的主要原料。
全世界MIBK的生产能力约为25万吨/年,主要集中在美国、欧洲和日本。
在美国,MIBK总耗量的63%用作硝化纤维素清漆与涂料树脂的溶剂。
10%用于化学品如阻氧剂的生产;10%用作萃取剂、粘合剂及蜡脱油的溶剂;还有17%向国外出口。
MIBK是丙酮深度加工的精细化工产品之一。
美国用于生产MIBK的丙酮占丙酮总产量的10%左右,而日本则占20%左右。
其生产工艺都已由传统的三步法发展到能在固定床中连续操作的直接合成工艺。
甲基异丁基酮生产技术提升与市场前景摘要:文章对甲基异丁基酮的生产技术、催化剂研究进展、产品市场消费状况及今后技术发展改进方向进行了较全面的阐述与分析。
对该行业的发展进行了展望。
关键词:甲基异丁基酮,生产技术,产品应用,市场前景1 甲基异丁基酮(MIBK)概况甲基异丁基酮(methyl isobutyl ketone,以下简称MIBK),也称甲基异丁酮,学名4-甲基-2-戊酮(4-methyl-2-pentanone),别名六碳酮,分子式为CH3COCH2CHC(CH3)2,分子量100.16。
性质稳定。
微溶于水,与多数有机溶剂互溶。
蒸气与空气形成爆炸性混合物。
具强的局部刺激性和毒性。
甲基异丁基酮是一种品质优良的中沸点溶剂和化工中间体,广泛用于涂料、石化、医药、磁带、脱蜡、选矿及有机合成等行业。
常用作溶剂(用于溶解四环素、除虫菊酯和滴滴涕以及用于油品脱蜡等)、无机盐分离剂、选矿剂、粘合剂、橡胶胶水、蒙布漆和有机合成原料等。
在电子束光刻技术中用作对PMMA的显影溶剂。
1.1 物理性质甲基异丁基酮是无色具有樟脑味的透明液体。
熔点-84.0℃,沸点116.2℃,d20为0.8020g/cm3,折射率n20D=1.3957,闪点15.6℃(闭杯)、24℃(开杯),爆炸极限1.3%~8.0%。
MIBK的蒸汽压性质见图1。
MIBK不易溶于水,能与酚、醛、醚、苯等有机溶剂以及动物油、植物油、矿物油混溶。
MIBK与水及许多溶剂能形成共沸物。
1.2 化学性质1)缩合反应MIBK与其它的α-甲基酮能发生缩合反应,生成C9~C15酮。
例如,MIBK与丙酮生成二异丁基酮,两个分子的MIBK缩合生成2,6,8-三甲基-4-壬酮。
2)氧化MIBK氧化生成甲基异丙基乙二醛。
甲基异丁基酮可以发生氧化反应生成过氧化物。
MIBK与水的混合物在空气中直接蒸发时会使液相中的过氧化物浓度增加而发生危险。
在酸性催化剂存在下,MIBK与50%浓度的过氧化氢反应可以直接得到过氧化物。
5000吨/年丙酮合成甲基异丁基酮(MIBK)生产装置可行性研究报告目录一、总论 (2)二、项目提出的背景和必要性 (3)三、工艺技术方案 (5)四、环境保护 (11)五、劳动安全及工业卫生 (12)六、劳动定员 (13)七、总投资估算 (14)八、经济效益及投入产出预测 (16)一、总论甲基异丁基酮(MIBK)是一种用途非常广泛的中沸点溶剂,主要用作硝化纤维、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯,环氧树脂、天然及合成橡胶、油漆、涂料和脱油的溶剂、彩色胶卷的呈色剂,也用作青霉素发酵液的萃取剂及一些有机盐的分离剂。
同时它也是橡胶防老剂4020及一些有机合成的主要原料。
因此适时地建设MIBK装置,以满足市场的需要,具有良好的社会效益和经济效益。
MIBK的市场前景是好的。
从经济分析的结果可以看出,该项目的经济效益也较好。
生产MIBK的技术来源于千吨级的工业装置,工艺技术是可靠的。
MIBK是一个具有很大发展潜力的产品,因此今后进一步扩产的可能性很大。
该项目的主要经济技术指标如下:表1 主要经济技术指标二、项目提出的背景和必要性2.1 项目提出的背景甲基异丁基酮(MIBK)是一种用途非常广泛的中沸点溶剂,主要用作硝化纤维、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯,环氧树脂、天然及合成橡胶、油漆、涂料和脱油的溶剂、彩色胶卷的呈色剂,也用作青霉素发酵液的萃取剂及一些有机盐的分离剂。
同时它也是橡胶防老剂4020及一些有机合成的主要原料。
全世界MIBK的生产能力约为25万吨/年,主要集中在美国、欧洲和日本。
在美国,MIBK总耗量的63%用作硝化纤维素清漆与涂料树脂的溶剂。
10%用于化学品如阻氧剂的生产;10%用作萃取剂、粘合剂及蜡脱油的溶剂;还有17%向国外出口。
MIBK是丙酮深度加工的精细化工产品之一。
美国用于生产MIBK的丙酮占丙酮总产量的10%左右,而日本则占20%左右。
其生产工艺都已由传统的三步法发展到能在固定床中连续操作的直接合成工艺。
我国MIBK的生产才刚刚起步,目前还不能大批量生产,仅南京和濮阳等地有少量产品出售,售价为每吨1.1~1.2万元。
上海溶剂厂于1964年建成一套200t/aMIBK生产装置,采用的是三步法工艺,由于生产工艺复杂,能耗高,污染严重,目前已经停产。
锦西炼油总厂以异丙醇为原料合成MIBK,转化率和选择性都较低,(单程转化率5%左右)能耗大,虽早在1981年就建成1000吨/年的中试装置,但由于催化剂和一些工程问题尚末解决,至今未能正常生产。
××石油化工公司化肥厂采用×××在80年代开发的技术建成了一套500吨/年的以丙酮为原料合成MIBK的中试装置。
但由于由××公司负责设计施工的配套系统不完善,现还不能大批量生产。
目前国内MIBK的产量有限,所需MIBK大部份都需进口,这不但花费了大量外汇,同时也限制了MIBK的推广应用,致使蜡脱油、橡胶防老剂4020的合成等生产工艺的推广应用受到了限制。
2.2 必要性由于我国MIBK的产量很小且价格偏高,所以许多应用领域尚末开发,国内大约80%的MIBK用作溶剂,其中以油漆溶剂为主,此外还用作油墨的溶剂。
近几年磁带的磁浆溶剂用量也有所增加,如果进口的磁带生产线满负荷生产,则对MIBK的需要量可达1500t/a。
大约15%的MIBK用作脱蜡剂,5%用作萃取剂。
我国MIBK的应用前景非常乐观,美国涂料产量440万吨/年,耗用MIBK5万吨/年。
日本涂料产量220万吨/年左右,耗用MIBK2万吨/年左右,均占涂料产量的1%左右。
我国涂料产量在100万吨/年左右,如果涂料的档次达到发达国家水平,则仅此一项我国MIBK 的消费量就达1万吨/年左右。
随着我国建筑业、家俱业、家电及汽车工业的篷勃发展,对高档油漆的需求量将不断增加,据不完全统计,我国已有数十个油漆厂开始在高档油漆的生产中使用MIBK。
此外,在磁带生产,油墨生产,石油脱蜡,环氧树脂及橡防老剂生产等领域的应用有待进一步开发。
据权威部门对MIBK的应用前景所做的分析预测,到2000年,涂料行业的MIBK消耗量将达到1000~1500吨/年,磁带行业将达到5600吨/年,用做粘合剂的溶剂将达到4500吨/年,用做油墨的溶剂将达到5500吨/年,医药行业的用量将达到5500吨/年,4020的用量将达到2000吨/年,其总量将达到30000~35000吨/年。
所以在不远的将来,我国MIBK的消费量将急剧增加。
三工艺技术方案1 国内外技术概况生产MIBK有多种方法,主要有丙酮三步法和丙酮一步法。
目前一步法生产的MIBK占总产量的80%以上。
在70年代以前,主要用丙酮三步法生产MIBK,但80年代后建成的MIBK生产装置均采用丙酮一步法生产工艺。
1.1 丙酮三步法该方法是以丙酮为原料,经液相缩合、催化脱水和催化加氢后生成MIBK。
整个生产工艺过程由上述三个工序组成,故称之为丙酮三步法。
主要反应方程如下:液相缩合2CH3COCH3CH3C(CH3)OHCH2COCH3催化脱水CH3C(CH3)OHCH2COCH3 CH3C(CH3)CHCOCH3+H2O催化加氢CH3C(CH3)CHCOCH3CH3CH(CH3)CH2COCH3由于各步反应条件不同,所用催化剂也不一样,单程转化率低(一般约15%)因此整个工艺流程长,能耗高,设备要求防腐,设备单位体积生产能力低,但该工艺也有其优点,既产品方案灵活,其中间产物双丙酮醇和异丙义丙酮都可作商品。
1.2 丙酮一步法这是一种较先进的工艺路线。
其主要特点是利用高性能的催化剂一步完成丙酮缩合、脱水和加氢等反应过程,得到目的产物MIBK。
其反应式如下:2CH3COCH3CH3CH(CH3)CH2COCH3+H2O该工艺具有流程短,投资少,转化率高,成本较低等优点,是目前各国竟相发展的工艺。
从应用普遍的Veba,Taxaco一步法及本项目中采用的工艺与三步法进行原材料、动力消耗比较可以看出,一步法在经济上具有明显的优势。
表2 各种方法原材料和动力消耗对照(以每吨MIBK计)2. 工艺路线的确定本项目采用丙酮一步法生产MIBK。
其技术来源于××××已工业化的成套技术。
因此工艺的可靠性和安全性会得到有力的保障。
3、生产规模及工艺流程(1) 生产规模和产品方案:根据目前国内市场情况,确定本装置生产规模为年产MIBK5000吨,全部作为商品出售。
其产品质量指标如表3中所示:装置年开工7000小时装置年需求丙酮6750吨装置年需求氢气1200000Nm3表3、MIBK质量指标如下:(2) 生产工艺流程4000吨/年MIBK工业装置的简化工艺流程图见图1,以丙酮为原料生产MIBK的反应条件及结果:温度℃110~150压力MPa 5.0~6.0空速h-1 1.0氢/油(V) 400~700丙酮单程转化率mol%≥35MIBK选择性mol%≥92催化剂采用×××××生产的催化剂,其寿命为半年,年需求6.70m3。
4、工艺流程及主要控制方案说明4.1 工艺流程简述工艺流程图见图1,主要工艺装置、设备的简要规格、数量及材质见表5、表6、表7:原料丙酮和氢气经预热到100℃后进入装有B621催化剂的固定床反应器中进行反应,反应温度控制在110~150℃。
反应液经冷却后分离,气相为氢气经循环机增压后循环使用。
液相则进入分离系统进行分离。
首先进入轻组分塔,塔顶为低沸物2-甲基戊烷,集中装桶后送去焚烧;塔釜液被送入丙酮塔,从塔顶得到丙酮,其纯度大于99%被循环使用;丙酮塔釜液进入脱水塔,塔顶得到废水去废水塔蒸馏,回收其中的有机物后排放,塔釜液主要含MIBK和重组分,被送入产品塔,从产品塔顶得到纯度大于99%的MIBK产品,塔釜液可作溶剂外售或送去焚烧。
4.2 主要控制方案说明整个生产工艺中自控有两个重点,一是反应温度和压力的控制,二是丙酮塔的操作控制。
合成MIBK的反应是个较强的放热反应,而催化剂的使用温度不得超过145℃,一般控制床温在115~135℃。
工艺中通过热水循环实现床温的控制。
为了尽可能的消除反应器的轴向温差和保证床温的平稳,设计时一般采用较大的循环热水量。
反应床压为6.0MPa 将由补充的新鲜氢气来控制,低压新氢被增压至8.0MPa,然后减压至6.0MPa后进入反应床以维持床压在6.0MPa,这种控制方案在现行的MIBK工业生产装置上证明是行之有效的。
丙酮塔的操作控制与一般塔的控制一样,通过调节塔釜采出量控制塔釜液位,通过调节再沸器的加热蒸汽量控制塔釜温度,通过回流量和温度来控制塔顶组成。
从工艺要求来看,可采用III型仪表。
5、原、辅材料及动力消耗供应表4 原、辅材料及动力消耗供应6 主要设备选型该项目中主要设备是反应器和氢压机。
反应器根据该项目工业化的经验,可采用列管式固定床。
列管内径和长度可选用与目前的工业化装置一致。
这样就消除了因列管几何尺寸变化所引起的放大效应。
从目前工业装置的使用情况来看,反应器的设计满足了反应工艺的要求。
氢压机和氢气循环机这两台设备也都是由国内有经验的专业厂家制作,从工业装置的使用情况看出其性能良好。
表5 反应器、压缩机、塔类表6 换热器类表7 主要容器和泵类四、环境保护1 主要污染源及污染物本装置的废液来源是反应生成的副产物及反应生成的水。
反应经分离分别产生四股废液:(1)少量轻组分(2)少量重组分(3)废水(4)废催化剂。
2 资源的综合利用和三废治理方案根据国家有关政策,应尽量考虑到资源的综合利用。
轻组份主要是2-甲基戊烷和丙酮,是一种良好的溶剂,也是一种很好的燃料,可焚烧处理,也可外售。
重组分主要是二异丁基酮和均三甲苯的混合物,是一种较好的油墨溶剂,可直接作为商品出售。
也可掺入重油燃烧作燃料用。
废水是由合成反应本身产生的。
脱水塔产生的废水含有大量的有机物,因此为保证环保的要求,在工艺上专门增设一废水塔进行处理。
该废水经共沸蒸馏后,可使塔釜废水中的有机物含量小于0.1%,COD<100ppm,达到国家排放标准(GB8978-88)的要求。
废催化剂中含有贵金属可外售给冶炼厂回收。
设计中对装置排水采用清污分流的原则,以减少工业污水的排放量。
在工艺设计中考虑在易挥发液体如丙酮和MIBK等贮罐上加喷淋降温设施,以减少挥发损失,尽可能地降低因物料挥发对环境造成的污染,这也有利于工业卫生本着节约能源和资源综合利用这个指导思想,装置中设有水的循环系统,从而大大降低了水的消耗;同时蒸汽冷凝水部分做反应器冷却水的补充水,也可作冬季车间采暖热源,使冷凝水得到了利用。
通过共沸蒸馏不仅使废水达到国家排放标准,同时也回收其中的有机物减低了原材料的消耗。