1 概述
中文名称:甲基异丁基甲酮 (MIBK)
产品别名:4-甲基-2-戊酮
产品英文名:Methyl isobutyl ketone
分子式: (CH3) 2CHCH2COCH3
物理性质:无色稳定可燃液体, 有愉快气味。分子量100, 相对密度0.8020 (20/4℃) 。沸点114℃、凝固点-84.7℃、折射率n D (20℃) 1.3962、闪点16℃、自燃点460℃, 微溶于水, 可与多数有机溶剂互溶。蒸气与空气形成爆炸性混合物, 爆炸极限1.4%~7.5% (V%) 。
主要用途是作为基本有机化工原料及其衍生物生产, 主要用于生产精细化工产品。如甲基异丁基甲醇、橡胶防老剂、环氧树脂固化剂、偶氮二异庚腈、抗生素医药中间体、特种表面活性剂和香料等。
市场使用情况表明, MIBK在以下领域具有不可替代性:MIBK的衍生物如甲基异丁基醇 (MIBC) 、聚合物偶氮二庚腈;引发剂、甲基丁基甲叉树脂固化剂;生产橡胶抗氧剂4020;替代甲乙酮作为炼油厂油品脱腊剂、有色金属冶炼选矿剂;高档汽车、高档家具高级油漆的溶剂;半导体器件清洗、船舶用漆溶剂;医药行业中四环素、青霉素、除虫菊酯等的提取溶剂。
2 工艺技术的选择
2.1 生产工艺技术方法及其特点
2.1.1 异丙醇法:
原料为异丙醇, 以Cu/Si O2-Al2O3或Cu/Al2O3为催化剂, 脱氢、脱水缩合后制得MIBK, 副产品为二丙酮醇。采用异丙醇法的生产装置有壳牌公司。
2.1.2 丙酮合成法:
丙酮是生产MIBK最理想的原料, 合成法分为一步法和三步法。
(1) 丙酮三步法:丙酮在碱性催化剂的作用下发生缩合反应, 生成DAA。DAA在酸性催化剂作用下发生脱水反应生成MO。最后MO在加氢催化剂的作用下生成MIBK。
第一步:缩合
第二步:催化脱水
第三步:选择加氢
工艺流程简图如下:
丙酮和Na OH以连续加料方式进入反应器, 反应完成后用磷酸进行老化。老化后解吸丙酮, 余下的为含二丙酮醇的混合物。将二丙酮醇与磷酸混合后进行脱水, 然后精馏。丙酮从顶部分离出来, 底部为异丙叉丙酮。精馏后将异丙叉丙酮送入加氢柱中进行加氢和精馏。
(2) 丙酮一步法工艺:采用此方法的公司主要有美国伊士曼化学和日本三菱等。丙酮和氢气在催化剂的作用下, 在固定床反应器中发生反应生成MIBK。缩合、脱水和加氢反应同时发生。
反应方程式如下:
一步法生产工艺流程短, 对于仅以MIBK为目的的生产者, 一步法工艺具有一定优势。工艺流程简图如下:
先预热原料氢和丙酮, 固定床反应器中进行反应。反应后的产物和循环气体经冷凝, 在低温下分离进入第一精馏塔中, 未反应的丙酮在第二精馏塔中分离, 在第三精馏塔中分离出轻组分水, 在第四精馏塔的顶部得到纯MIBK产品, 塔釜含较高的缩合物。
2.2 工艺技术说明
2.2.1 生产方法
主反应:
副反应:
2.2.2 工艺流程简述
(1) 反应系统
丙酮通过丙酮供料泵, 经预热器预热后, 进入MIBK反应器的顶部。从烧碱装置来的氢气, 与氢气循环压缩机来的氢气一起进入MIBK反应器顶部。
反应是强放热反应, 反应器管束温度通过壳程的循环水来控制。循环后的热水进入MIBK反应器冷却剂缓冲罐, 然后经泵加压后送入MIBK反应器冷却剂冷却器, 冷却后回到MIBK反应器。
从反应器底部液相中分离出来的过量氢气通过冷却器冷却后, 经氢气循环压缩机组循环回到氢气进料管。粗MIBK在热交换器内被冷却, 通过加碱系统中和后去低压闪蒸系统, 在此将溶解在液相中的氢气和惰性气体分离出来, 并夹杂少量丙酮和轻沸点烃一起送至放空系统。粗MIBK液体被送往丙酮精馏系统。
(2) 丙酮精馏系统
来自反应系统的粗MIBK液体进入丙酮轻组份塔, 在塔内进行丙酮和轻组份的分离。从塔顶采出的含少量丙酮的轻组份被送到丙酮抽提塔进行丙酮和轻组份的进一步分离。
从丙酮轻组分塔分离出的惰性气体送入回收冷凝系统后去活性炭吸附。
丙酮轻组分塔塔底产品进入丙酮回收塔, 从塔顶获得的精制丙酮送至丙酮储罐。
从丙酮回收塔底部得到的粗MIBK经冷却器冷却后, 在相分离器内进行粗MIBK和水的分离。
(3) MIBK精馏系统
由丙酮回收塔塔底送来的粗MIBK进入MIBK轻组份塔内进行精馏。塔顶采出的轻组份循环回丙酮回收塔。
从塔上侧线采出的富水物料经侧线采出冷却器冷却后, 通过塔侧线相分离器分离出富含MIBK的物料返回到塔上部。水相被送至设在丙酮回收系统的水清洗塔进行丙酮回收。
(4) 丙酮回收及DIBK精馏系统
含有丙酮和水的混合液在水清洗塔内被分离成丙酮和水。塔顶采出的丙酮去丙酮回收塔, 塔底采出的水经换热器冷却后去丙酮抽提塔, 塔底残留物排至生产污水管。
2.3 结语
通过上述对工艺技术的比较, 可以看出丙酮一步法生产工艺达到国际先进水平。
丙酮一步法技术特点:工艺流程较短、设备台数偏少、总投资也较少。作为主要原料的丙酮的消耗定额比较低, 该工艺方法先进, 运行成本低。反应中采用的催化剂相对活性较高、选择性较好, 可达到94%以上。产品质量较好, 可以满足不同领域需要。
摘要：MIBK, 工艺技术的选择, 工艺技术说明
关键词：MIBK,异丙醇法,丙酮合成法