一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法与流程

一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法
【技术领域】
1.本发明属于化工反应分离纯化领域，具体涉及一种采用两段式反应分离精制1,4-丁二醇的方法。


背景技术：

2.1,4-丁二醇是一种重要的有机化工和精细化工原料，可生成多种衍生物如四氢呋喃(thf)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、γ-丁内酯(gbl)等。1,4-丁二醇及其衍生物可广泛应用于pbt塑料、氨纶、聚氨酯、制药、化妆品等领域。因此，作为重要的化工中间体，对1,4-丁二醇的需求正在逐渐增加。
3.目前，国内外1,4-丁二醇的工业化生产主要有甲醛乙炔化反应法(reppe法)、马来酸酐法、烯丙醇法和丁二烯法。reppe法是合成1,4-丁二醇最广泛使用的方法。与其他方法相比，reppe工艺具有工艺路线短、收率高、副产物少、易于扩大生产等优点。该过程包括两个步骤：(1)甲醛和乙炔反应合成1,4-丁炔二醇，然后(2)1,4-丁炔二醇被氢化为1,4-丁二醇。


技术实现要素：

4.[要解决的技术问题]
[0005]
本发明的目的是提供一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，实现1,4-丁二醇反应与分离精制的工艺设计与节能控制。
[0006]
[技术方案]
[0007]
本发明提出了一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，乙炔和甲醛在催化剂的条件下反应制1,4-丁炔二醇，将多余原料采出并循环利用；1,4-丁炔二醇在催化剂条件下进行加氢制1,4-丁二醇，加氢的温度为100-120℃，对氢气进行循环利用，经两塔将副产物处理并精制1,4-丁二醇。
[0008]
本发明所提出的一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，其特征在于用于1,4-丁二醇的反应及分离的装置主要包含以下部分：
[0009]
精馏塔(t1)、精馏塔(t2)、精馏塔(t3)、精馏塔(t4)；混合器(m1)、混合器(m2)、混合器(m3)、混合器(m4)、混合器(m5)；气液分离器(sep)；物料分流器(fs)；冷凝器(cl1)、冷凝器(cl2)、冷凝器(cl3)；加热器(heat)；冷凝器(col1)、冷凝器(col2)；再沸器(h1)、再沸器(h2)、再沸器(h3)、再沸器(h4)；加压泵(p1)、加压泵(p2)、加压泵(p3)；压缩机(com1)、压缩机(com2)；反应器(r1)、反应器(r2)。
[0010]
所发明的一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，主要包括如下步骤：
[0011]
(1)乙炔和37wt％甲醛水溶液分别通过压缩机(com1)和泵(p1)加压进入混合器(m1)，经加热器(heat)预热后，进入反应器(r1)。反应器(r1)的出口流含有溶解的乙炔和甲醛，需要进一步分离。精馏塔(t1)顶部的物流由蒸发的甲醛、水、甲醇和少量乙炔组成。精馏
塔(t1)底部的产品通过泵(p2)进入精馏塔(t2)。
[0012]
(2)反应液中未反应的甲醛和水从精馏塔(t2)顶部采出，精馏塔(t1)和精馏塔(t2)顶部采出物料进入混合器(m2)，然后返回到混合器(m1)循环利用。在精馏塔(t2)塔底采出51wt％的1,4-丁炔二醇用于下一步反应。
[0013]
(3)51wt％1,4-丁炔二醇用水稀释成30wt％溶液。30wt％1,4-丁炔二醇经泵(p2)加压和经压缩机(com2)加压氢气共同进入到混合器(m5)中，然后经冷凝器(col1)冷却进入反应器(r2)。反应器出口流经冷凝器(col2)冷却后，多余的氢气在气液分离器(sep)中分离，氢气循环利用。精馏塔(t3)顶部蒸出正丁醇与水的共沸物与微量氢气。
[0014]
(4)精馏塔(t3)底部的产物进入精馏塔(t4)，剩余的水在精馏塔(t4)顶部采出，部分水通过物料分流器(fs)回收，从塔底得到99.52wt％的1,4-丁二醇产品。
[0015]
精馏塔(t1)操作压力为1.8bar，理论塔板数为4～10块，进料位置为第一块板；精馏塔(t2)的操作压力为1bar，理论板数为25～35块，进料位置为第七块板；精馏塔(t3)的操作压力为1bar，理论板数为15～25块，进料位置为第四块板；精馏塔(t4)的操作压力为1bar，理论板数为3～7块，进料位置为第三块板。
[0016]
精馏塔(t1)顶部温度范围为85.23～97.23℃，底部温度范围为116.15～125.23℃；精馏塔(t2)顶部温度范围为93.00～100.60℃，底部温度范围为100.67～115.67℃；精馏塔(t3)顶部温度范围为72.14～80.32℃，底部温度范围为95.65～110.32℃；精馏塔(t4)顶部温度范围为95.56～110.23℃，底部温度范围为152.41～160.21℃。
[0017]
[有益效果]
[0018]
本发明与现有技术相比，具有取下有益效果：
[0019]
(1)本发明的有益效果是采用两段式合成1,4-丁二醇方法实现了1,4-丁二醇的反应及高效分离。
[0020]
(2)本发明分为两段式连续工艺，反应与分离集成一体，工艺简单，操作灵活。
【附图说明】
[0021]
图1为两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化示意图。
[0022]
图中，t1-精馏塔、t2-精馏塔、t3-精馏塔、t4-精馏塔；m1-混合器、m2-混合器、m3-混合器、m4-混合器、m5-混合器；sep-气液分离器；fs-物料分流器；cl1-冷凝器、cl2-冷凝器、cl3-冷凝器；heat-加热器；col1-冷凝器、col2-冷凝器；h1-再沸器、h2-再沸器、h3-再沸器、h4-再沸器；p1-加压泵、p2-加压泵、p3-加压泵；com1-压缩机、com2-压缩机；r1-反应器、r2-反应器；数字代表各物流。
【具体实施方式】
[0023]
以下结合附图进一步说明，并非限制本发明所涉及的范围。
[0024]
实施例1：
[0025]
将进料温度为25℃，进料流量为7366kg/h，压力为1bar的37％(质量分数)甲醛水溶液与进料温度为25℃，进料流量为1667kg/h，压力为1bar乙炔混合后经加热haet、反应器r1，塔1操作压力为1.8bar，理论板数为6，进料位置为第1块板，塔顶温度87.23℃，塔底温度118.15℃；塔2操作压力为1bar，理论板数为29，进料位置为第7块板，塔顶温度93.60℃，塔
底温度为103.67℃。塔3操作压力为1bar，理论板数为18，进料位置为第4块板，塔顶温度74.41℃，塔底温度为100.91℃。塔4操作压力为1bar，理论板数为5，进料位置为第3块板，塔顶温度99.56℃，塔底温度为157.41℃。分离后的1,4-丁二醇的质量分数为99.5％；分离后的水的质量分数为99.6％。

技术特征：
1.一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，其特征在于实现该方法的装置主要包括以下部分：精馏塔(t1)、精馏塔(t2)、精馏塔(t3)、精馏塔(t4)；混合器(m1)、混合器(m2)、混合器(m3)、混合器(m4)、混合器(m5)；气液分离器(sep)；物料分流器(fs)；冷凝器(cl1)、冷凝器(cl2)、冷凝器(cl3)；加热器(heat)；冷凝器(col1)、冷凝器(col2)；再沸器(h1)、再沸器(h2)、再沸器(h3)、再沸器(h4)；加压泵(p1)、加压泵(p2)、加压泵(p3)；压缩机(com1)、压缩机(com2)；反应器(r1)、反应器(r2)；采用上述装置进行一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，包括以下步骤：(1)乙炔和37wt％甲醛水溶液分别通过压缩机(com1)和泵(p1)加压进入混合器(m1)，经加热器(heat)预热后，进入反应器(r1)。反应器(r1)的出口流含有溶解的乙炔和甲醛，需要进一步分离。精馏塔(t1)顶部的物流由蒸发的甲醛、水、甲醇和少量乙炔组成。精馏塔(t1)底部的产品通过泵(p2)进入精馏塔(t2)。反应液中未反应的甲醛和水从精馏塔(t2)顶部采出，精馏塔(t1)和精馏塔(t2)顶部采出物料进入混合器(m2)，然后返回到混合器(m1)循环利用。在精馏塔(t2)塔底采出51wt％的1，4-丁炔二醇用于下一步反应；(2)51wt％1,4-丁炔二醇用水稀释成30wt％溶液。30wt％1,4-丁炔二醇经泵(p2)加压和经压缩机(com2)加压氢气共同进入到混合器(m5)中，然后经冷凝器(col1)冷却进入反应器(r2)。反应器出口流经冷凝器(col2)冷却后，多余的氢气在气液分离器(sep)中分离，氢气循环利用。精馏塔(t3)顶部蒸出正丁醇与水的共沸物与微量氢气。精馏塔(t3)底部的产物进入精馏塔(t4)，剩余的水在精馏塔(t4)顶部采出，部分水通过物料分流器(fs)回收，从塔底得到99.52wt％的1,4-丁二醇产品。2.根据权利要求1所述的一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，其特征在于：反应器(r1)温度为80～100℃，体积为30～40cum，反应器(r2)温度为100～120℃。3.根据权利要求1所述的一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，其特征在于：精馏塔(t1)操作压力为1.8bar，理论塔板数为4～10块。精馏塔(t2)、精馏塔(t3)、精馏塔(t4)操作压力为常压，理论板数分别为25～35块、15～25块、3～7块。4.根据权利要求1所述的一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，其特征在于：精馏塔(t4)底部采出的1,4-丁二醇纯度高于99.5wt％。

技术总结
本发明涉及一种两段式反应精制1,4-丁二醇的方法，本发明提出了一种两段式合成1,4-丁二醇的反应及分离纯化方法，乙炔和甲醛在催化剂的条件下反应制1,4-丁炔二醇，将多余原料采出并循环利用；1,4-丁炔二醇在催化剂条件下进行加氢制1,4-丁二醇，加氢的温度为100-120℃，对氢气进行循环利用，经两塔将副产物处理并精制1,4-丁二醇。本发明分离后的1,4-丁二醇的质量分数大于99.5％，工艺流程紧凑，能量利用合理。理。理。


技术研发人员：朱兆友 王先龙 徐学勇 魏来
受保护的技术使用者：洪泽县恒泰科工贸有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/12