[发明专利]一种高温费托合成反应水中有机物的分离回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离方法，尤其涉及一种高温费托合成反应水中有机物的分离回收方法。具体的说，高温费托合成反应水中乙醛含量0.19％～0.52％，丙酮含量0.67％～1.38％，丁酮含量0.65％～1.33％，乙醇含量2.22％～4.96％，丙醇含量0.45％～0.99％时，采用系列精馏方法从中分离回收得到高回收率及纯度的乙醛、乙醇、正丙醇、丙酮、丁酮产品。

背景技术

发展煤炭液化已成为我国解决石油供需矛盾的长远战略措施。费托合成反应是煤炭间接液化的核心反应，高温费托合成反应温度在340℃～360℃，高温间接液化合成油的同时产生大量反应水以及含氧有机物，生产一桶油伴生一桶多水，即为高温费托合成反应水。高温费托合成反应水中溶有多种含氧有机物。年产百万吨级油的间接液化装置，就有百万吨级的费托合成反应水，对这部分含氧有机物的有效分离回收，无论是对装置的经济效益，还是对满足环保要求无疑都具有重要意义。

高温费托反应水中含氧有机物组分有30余种，总量在6％～13％之间，含量相对多的组分有：乙醛、丙酮、丁酮、乙醇、正丙醇、酸等且以醇、酸为主；醇类主要是乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇，酸类主要是乙酸、丙酸。另外含有少量的醛类和酮类，如乙醛、丙酮等。有些有机物是微量的，如丁醛、乙酸甲酯、乙酸乙酯、2-戊酮、正辛醇、异丁酸、正庚酸等。有机酸如乙酸和水有很强的缔和作用，使得物系性质变得更为复杂，另外很多有机物和水形成恒沸物。总之，高温费托合成反应水具有如下特点：(1)物系组成复杂；(2)非理想性强，有多种恒沸物存在的可能；(3)物系含有酸类，具有腐蚀性。这些特点使高温反应水中主要有机物的分离回收工作难度增大，需要找出一种分离回收高温费托反应水中主要有机物的经济有效的办法。

有关费托反应水的处理，目前公开的有两种工艺，一是南非Sasol-I厂工艺(舒歌平等.煤炭液化技术[M].北京：煤炭工业出版社，2003)，另一是中科院山西煤化所工艺(李云华.费托合成水相副产物馏分切割工艺的技术开发[D].天津大学硕士学位论文，2003.)。由于F-T反应条件的不同所生成反应水的组成差别很大，因此有机物的分离路线也不同.Sasol-I厂回收工艺目标产品：甲醇、乙醇、酮类、C3与C4(丙醇、丁醇等)混合醇。Sasol-I厂反应水中含氧有机物占6wt％，分离流程如图2所示。反应水首先进入蒸馏塔，塔顶馏出物为含水25％的醇、醛、酮、酯的水溶液，塔底则为有机酸水溶液。其塔顶馏出物进醛汽提塔，醛汽提塔顶馏出物包括醛、酮、酯送溶剂回收系统，塔底排出醇和水，送醇脱水塔，在醇脱水塔内与苯进行共沸蒸馏。醇脱水塔底则为脱水醇，送加氢反应器，将醇中微量的醛和酮转化为醇。加氢产品送常压乙醇分馏塔，塔顶可以在不同条件下生产两种产品，一种为乙醇，另一种为乙醇和丙醇混合物，可以作为加入汽油的动力醇使用；塔底则出C₃以上的醇，送溶剂回收装置(流程图中虚线部分)处理。

溶剂回收包括3个部分：第一部分把醛汽提塔顶产品分离成醛、酮、醇；第二部分为醛的加氢；第三部分为甲醇分离。具体流程见流程图中虚线框中的溶剂回收处理部分。

从醛分离塔顶馏出的混合醛含乙醛、丙醛及少量酮，加压至3.8Mpa，与H₂混合，与反应生成物换热后，用蒸汽预热至150℃后进入加氢反应器，反应后醛及少量酮都转化为醇。反应生成物经冷却至38℃，然后进入分离器，分离出氢气经循环压缩机重新回到反应系统。经反应生产的醇送乙醇蒸馏塔。

该工艺具体给出了甲醇、乙醇、酮类的回收流程，其特点是中间设有加氢反应器，将醛类及微量酮转化为醇。但该工艺甲醇产品纯度为91％，还有进一步提高余地。

山西煤化所回收工艺目标产品：乙醛、丙酮、甲醇、乙醇、丁醇、有机酸，分离流程如图3所示。反应水原料液首先经混酸切割塔，塔顶馏出乙醛、丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇等，另外含有10～50％的水。塔底分出混酸溶液。塔顶馏分进入乙醛塔，塔顶馏出乙醛，塔底分出醇、酮的混合物，进入甲醇～乙醇切割塔。塔顶馏出丙酮、甲醇的混合物，塔底分出乙醇、丙醇的混合液。