[发明专利]一种丙酮一步法生产甲基异丁基酮的方法

说明书

本发明公开了一种丙酮一步法生产甲基异丁基酮的方法。该方法包括（1）反应采用筒式绝热反应器，反应器内装填Pd/树脂催化剂；（2）丙酮与汽化取热剂混合后，与氢气一起通过筒式绝热反应器，与Pd/树脂催化剂接触反应；（3）反应流出物经过分离、分馏和/或萃取后，得到甲基异丁基酮。本发明利用汽化取热剂相变潜热大于显热的特点，提高了取热效率，消除或降低了反应过程的热点或温峰，从而提高了反应过程的转化率、选择性，为筒式绝热反应器的工业应用提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种丙酮合成甲基异丁基酮的生产技术，特别是一种丙酮一步法生产甲基异丁基酮的工艺方法。

背景技术

甲基异丁基酮（也称甲基异丁酮、4-甲基-2-戊酮、4-甲基戊酮-2，methylisobutyl ketone简称MIBK）。为无色有愉快气味液体。性质稳定。微溶于水，与多数有机溶剂互溶。蒸气与空气形成爆炸性混合物。具强的局部刺激性和毒性。常用作溶剂（用于溶解四环素、除虫菊酯和滴滴涕以及用于油品脱蜡等）、无机盐分离剂、选矿剂、粘合剂、橡胶胶水、蒙布漆和有机合成原料等。在电子束光刻技术中用作对PMMA的显影溶剂。

1970年以前，MIBK均采用传统的三步法生产方法。在国外，上个世纪七十年代~八十年代，丙酮一步生产MIBK技术逐渐成熟，所以上个世纪八十年代之前建设的MIBK生产装置多是丙酮三步法技术，这之后建设的MIBK生产装置多是丙酮一步法技术。

丙酮一步法合成MIBK反应，从该项反应来说是一个快速、强放热反应；转化率受反应平衡限制较重；从催化剂（Pd/树脂催化剂）角度来说，最佳的反应温度为90~120℃，如果超温催化剂寿命要受影响。

我国是从上个世纪八十年代中期开始探索使用国内技术建设丙酮一步法合成MIBK生产装置。目前，国内MIBK生产装置全是近20年建设的，全是丙酮一步法合成MIBK技术，所用催化剂也全是Pd/树脂催化剂，初期催化剂的使用温度上限在120℃左右。上个世纪九十年代末期抚顺石油化工研究院开发的使用温度上限近于155℃M-3催化剂，该催化剂所用阳离子交换树脂为DNM-3丹东明珠特种树脂催化剂厂生产的商品耐温型树脂。

初期工业生产MIBK使用的是筒式绝热反应器，其优点是：（1）结构简单，进料不需要特殊的气-液分配器，因而制造成本较低；（2）催化剂装填较简单、快速；（3）反应器体积有效利用率较高。缺点是（1）反应区入口段存在“温峰”且较高，催化剂床层温差大，极易超温，造成副产物多，目的产物选择性下降，产品收率低；副产物多也造成后续产品分离困难，难以得到大于99.5%的产品；（2）反应放热量大，采用筒式绝热反应器，反应热不能及时取出来，一旦超温，形成正反馈，造成催化剂结焦，寿命缩短。

另外，在采用筒式绝热反应器MIBK生产中，解决反应装置超温常规的方法有两种。其一是，如果超温10℃左右，则采用调低进料的预热温度。这种方法单独使用时调整时间较长，如果超温较高，反应的热效应较大，还只使用此方法，手段明显有滞后，调整耗时长。其二是：如果超温大于20℃，则采用采用注入冷氢的方法，因氢气热容值小，如果冷气量注入小了，降温效果较差；如果冷氢量注入大了，则因气体线速度过大，造成反应区物料真实的反应停留时间过小，反应快速“熄火”。该方法优点是效果显现迅速；缺点是反应也会迅速“熄火”，又得重新缓慢升温，建立新反应传质、传热平衡。

上个世纪九十年代末期工业生产MIBK开始使用列管式反应器，比如专利：CN200910188160.2，其管程装的是Pd/树脂催化剂，壳程走的是循环水，反应热是由循环水取出，以此控制反应温度。列管式反应器优点是：（1）反应区入口段存在“温峰”得到一定的控制，催化剂床层温差较小；（2）反应放热也能较好的移出。缺点是（1）反应器结构复杂，制造成本较高；（2）催化剂装填复杂、繁琐且装填时间较长；（3）反应区入口段 “温峰”虽然有缓解，但仍然存在，长时间运行后，反应区入口段“温峰”区结焦问题还比较突出，同时又造成目的产物选择性下降较快，产品收率降低；（4）反应器体积有效利用率较低，不得于设备大型化。