[发明专利]一种丁醛液相加氢生成丁醇的方法

说明书

技术领域

一种丁醛液相加氢生成丁醇的方法，属于有机加氢还原反应技术领域，具体涉及一种丁醇的制备方法。

背景技术

正丁醇是一种重要的化工原料，主要用于制造邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、磷酸酯类增塑剂，也用作溶剂、脱水剂、抗乳化剂以及油脂、香料、抗菌素、激素、维生素等的萃取剂，醇酸树脂涂料的添加剂，硝基喷漆的助溶剂、消泡剂、选矿剂等，具有广泛的工业用途和广阔的市场前景。

正丁醇的生产工艺通常采用丙烯与羰基合成气在铑派克催化剂的作用下反应生成丁醛，再经丁醛加氢生成丁醇。丁醛加氢对丁醇的产品质量和生产过程的经济性有很大的影响，生产工艺分为气相加氢和液相加氢两种。气相加氢法由于操作压力相对较低，工艺设备简单而被广泛应用，缺点为原料需预汽化、副产物较多、能耗较高。目前工业上丁辛醇装置大多采用铜系催化剂气相加氢工艺。气相加氢反应采用等温列管式反应器，反应过程中产生的热量一部分由过量的氢气带走，另一部分由壳程的冷却水产生低压蒸汽。反应过程一般采用2台固定床反应器串联加氢，即目前的工业装置采取气相加氢配合液相加氢的方式。在125~195℃、0.4~0.6 Mpa、2200 h^-1、氢醛比（摩尔）20~26：1的条件下，丁醛转化率为100%，正丁醇选择性为98%。

液相加氢法具有能耗低、处理量大、产品纯度高等优点，但需要较高的反应压力，设备投资高，国外使用的较多。液相醛加氢催化剂可分为镍系、钯系、镍-铜系三种，钯系催化剂的活性很高但价格较贵；镍-铜系催化剂的操作温度及压力较高；镍系催化剂具有活性高、操作温度低的特点，在醛加氢领域得到了广泛应用，国外一些化工企业在1990年前后先后开发了一系列以镍为主要活性组分的醛类加氢催化剂。液相加氢反应采用多段绝热固定床反应器，由于液相热容量较大，反应器内不用设置换热器。根据反应条件，段间设置换热器移走反应热，防止醛的缩合反应。

BASF公司曾经采用过高压液相加氢，加氢的压力为25.33MPa，高压加氢的优点是氢气耗量较少，所用的液相催化剂含70%Ni、25%Cu、5%Mn（均为重量百分比），该催化剂要求氢气分压不低于3.5MPa。但采用高压工艺，原料氢气必须高压压缩，电耗大，设备费用大，目前已被淘汰。BASF公司和三菱化成工艺中醛的加氢采用中压液相加氢工艺，加氢压力为4.0~5.0MPa，加氢反应器形式采用填充床。

中国专利CN1358701涉及加氢甲酰化混合物的氢化方法，即在水存在下，在液相中通过醛的氢化制备醇的方法。液相中含有0.05~10%（重量百分比）的水，进料中的醛浓度为1~35 %（重量百分比）。该反应可以使用一个反应器，也可以使用多个串联的反应器。所用氢化催化剂活性组分镍含量在0.3%~40%，空速0.1~10.0h^-1，加氢的温度为120~220℃。

丁醛气相加氢工艺原料需要预汽化、能耗高、反应副产物多，容易引起丁醛的缩合、聚合等副反应，生成一些副产的重组分，降低了产物丁醇的质量和收率。

现有的丁醛液相加氢工艺不灵活，反应条件相对苛刻，不能分段控制反应所需程度和反应转化率，不利于提高催化剂的寿命。现有的丁醛液相加氢工艺，由于反应物（丁醛）浓度较高，在反应温度较高时，容易发生缩合、聚合等副反应，从而降低了反应选择性，并相应降低了催化剂的使用寿命。

为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的丁醛液相加氢工艺，有效地解决了上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种具有反应温度低、催化剂寿命长、工艺灵活、反应选择性高、可以分段控制反应所需程度和反应转化率等优点的一种丁醛液相加氢生成丁醇的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该丁醛液相加氢生成丁醇的方法，其特征在于，具体工艺过程为：反应进行装置为串联的一段加氢反应器和二段加氢反应器，两反应器内工艺条件分别控制，反应所需程度和反应转化率分别控制；

其中一段加氢反应器丁醛转化率为80%~95%、生成丁醇反应选择性为99%~99.8%；二段加氢反应器丁醛转化率为60%~95%，生成丁醇反应选择性为98.5%~99.7%，丁醛总转化率为95%~99.8%，丁醇总反应选择性为99~99.6%；

一段加氢反应器内采用镍质量百分比含量为40%~65%的加氢催化剂，二段加氢反应器内采用镍质量百分比含量为15%~40%的加氢催化剂；

二段加氢反应器的反应产物送至气液分离器分离得到的氢气送回一段加氢反应器继续反应，所得液相即为产物丁醇。