ИТС 31-2017 Производство продукции тонкого органического синтеза

     2.22 Бутанол

Сырье для процесса: ацетальдегид.

Целевой продукт: н-бутанол.

Краткое описание технологического процесса:

Метод производства н-бутилового спирта основан на получении альдоля посредством альдольной конденсации ацетальдегида, дегидратации полученного альдоля в кротоновый альдегид с его последующим гидрированием в н-бутиловый спирт и представляет собой многостадийный процесс (см. рисунок 2.19):

- альдольная конденсация ацетальдегида в альдоль;

- дегидратация альдоля, с получением кротонового альдегида;

- ректификация смеси продуктов дегидратации с целью выделения кротонового альдегида;

- гидрирование кротонового альдегида в паровой фазе на меднохромовом катализаторе, с получением бутанола-сырца;

- азеотропная осушка бутанола-сырца;

- гидрирование обезвоженного бутанола под давлением на хромоникелевом катализаторе (жидкофазное гидрирование);

- ректификация прогидрированного бутанола;

- отпарка фузельных вод (кубовых остатков) от органики (кротонового альдегида и бутанола) и очистка газовых выбросов;

- гидрирование "легкой фракции";

- ректификация прогидрированной "легкой фракции".

Первая стадия процесса. Альдольная конденсация ацетальдегида

Сущность технологического процесса альдолизации ацетальдегида заключается в использовании реакции альдольной конденсации ацетальдегида в водном растворе, в присутствии катализатора - раствора едкого натра (NaOH) в альдолизаторе колонного типа. Температура в зоне реакции - 40°C-50°C.

Вторая стадия. Процесс дегидратации альдоля с получением кротонового альдегида

Сущность процесса получения кротонового альдегида заключается в использовании реакции дегидратации (отщепления молекулы воды) альдоля в кислой среде под давлением Р=2,5 кгс/см, при температуре 125°C-138°C в кротонизаторе колонного типа с колпачковыми тарелками. Катализатором процесса является уксусная кислота и ее соли (кислая среда). В результате реакции дегидратации (температура - 125°C-138°C, давление - 2,5 кгс/см) образуется ненасыщенное (непредельное) соединение - кротоновый альдегид. В результате воздействия высоких температур образуются "осмолы" - продукты глубокой конденсации и полимеризации альдоля и ацетальдегида.

Разделение смеси ацетальдегида, кротонового альдегида и воды осуществляется в ректификационной колонне. Полученный азеотроп "кротоновый альдегид-вода" разделяется методом отстоя - используется разность удельных весов кротонового альдегида и воды.

Третья стадия. Процесс гидрирования кротонового альдегида

Сущность процесса заключается в использовании реакции гидрирования (присоединения молекулы водорода к молекуле кротонового альдегида и масляного альдегида) в паровой фазе, на медно-хромовом катализаторе с получением бутанола-сырца. Побочная реакция: неполное гидрирование кротонового альдегида. Бутанол-сырец поступает на узел азеотропной осушки для отделения воды и низкокипящих компонентов от бутанола. Сущность процесса заключается в использовании способности бутанола образовывать азеотропную смесь с водой, которая выводится из колонны ректификации. Разделение азеотропа "бутанол-вода" осуществляется методом отстоя и расслоения, на основе разницы в удельных весах и различной растворимости друг в друге воды и бутанола.

Четвертая стадия. Гидрирование непредельных и карбонильных соединений, содержащихся в обезвоженном бутаноле

Восстановление непредельных и карбонильных соединений - гидрирование обезвоженного бутанола проводится в жидкой фазе под давлением 7-15 кгс/см и при температуре 115°С-155°С на хромоникелевом катализаторе (жидкофазное гидрирование). Очищенные от органических примесей (бутилового спирта и др.) и охлажденные водородные отдувки с узлов гидрирования поступают на всос водокольцевой газодувки и направляются на утилизацию (использование) в производстве ацетилена.

Отпарка фузельных вод (кубовых остатков) от органики (кротонового альдегида и бутанола) и очистка газовых выбросов

Отпарка органических примесей из кубовой жидкости колонны ректификации кротонового альдегида осуществляется в отпарной колонне. Отпаренная от органики вода через смолоотстойники отводится по органически загрязненной канализации на биохимическую очистку. Водные слои, содержащие бутанол, из аппаратов узла гидрирования кротонового альдегида, из кубовой части отпарной колонны, отводятся по органически загрязненной канализации на биохимическую очистку. Азотные отдувки из аппаратов и емкостей узла дегидратации альдоля и ректификации ацетальдегида из хранилищ ацетальдегида и со сливо-наливной эстакады склада сырья и готовой продукции поступают на очистку в отмывную колонну, где происходит отмывка азотных отдувок от ацетальдегида путем его растворения в воде. Очищенные от ацетальдегида сдувки через гидрозатвор сбрасываются в атмосферу.

     
Рисунок 2.19 - Принципиальная технологическая схема производства бутанола