1、丁辛醇合成工艺评价及选择摘要:本文介绍了合成丁辛醇技术,对丁辛醇装置主要专利技术的特点做了评价,并举例炼油化工一体化企业中建设丁辛醇装置技术选择及总体平衡。 关键词:羰基法 丁辛醇 工艺技术 炼化一体化 一、概述 丁辛醇是重要的基本有机原料,包括正丁醇、异丁醇和辛醇(或称2-乙基己醇)三个重要品种。正丁醇可作溶剂、生产邻苯二甲酸二丁脂、醋酸丁脂、磷酸脂类增塑剂、丁醛、丁酸、丁胺和和乳酸丁酯等化工产品。异丁醇可以用于生产石油添加剂、抗氧剂、醋酸异丁酯等有机产品;辛醇主要用于制造邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和对苯二甲酸二辛酯,还用于柴油添加剂、合成润滑剂、抗氧剂、溶剂、消泡剂等。 二、丁辛醇生产工艺
2、情况 丁辛醇的工业化生产方法主要有乙醛缩合法、发酵法、齐格勒法和羰基合成法等。 1.乙醛缩合法 二战期间,德国开发了乙醛缩合法(Aldol)法。利用乙醛在碱性条件下进行缩合和脱水,生产丁烯醛(巴豆醛) ,丁烯醛加氢制得丁醇,丁醇经选择性加氢得到丁醛,丁醛经醇醛缩合、加氢制得辛醇。由于此方法工艺流程长、收率低、生产成本高,现已基本被淘汰。 2.发酵法 利用粮食或其它淀粉农副产品,经水解得到发酵醇,然后在丙酮-丁醇菌作用下,经发酵制得丁醇、丙酮及乙醇的混合物,再经精馏得到相应的产品。由于近几十年石油化工的高速发展,发酵法已经难于以丙烯为原料的羰基合成法竞争,因此近年来很少采用该方法生产丁辛醇产品。
3、3.齐格勒法 该方法以乙烯为原料,利用齐格勒法(Ziegler)生产高级脂肪醇,同时副产丁醇的方法。 4.羰基合成法 羰基合成法主要以丙烯与合成气(一氧化碳和氢气)为原料生产丁辛醇,其主要工艺过程为丙烯氢甲酰化反应,粗醛精制得到正丁醛和异丁醛;正丁醛和异丁醛加氢得到产品正丁醇和异丁醇;正丁醛经缩合,加氢得到产品辛醇。进行反应生成丁醛,加氢得到丁醇。丙烯羰基合成法又分为高压法、中压法和低压法。 4.1 高压法 高压法羰基合成技术是四十年代开发成功的,六十年代建了大量装置,主要技术专利商有鲁尔(Ruhr)技术、巴斯夫(BASF)技术、三菱(MCC)技术、壳牌(Shell)技术。此方法反应温度高,反
4、应需要在2030MPa 的高压下操作,反应产物的正、异构比只有 34:1,设备腐蚀严重,因此该法自上个世纪七十年代中后期,几乎全部被低压羰基合成法取代。 4.2 中压法 六十年代出现的壳牌公司的中压改性钴法技术,日本三菱化学公司在七十年代成功开发了铹法的中压羰基合成技术,八十年代鲁尔化学(RuhrChemic)也研制出以水溶性铑催化剂的羰基合成技术。中压法在世界上未得到广泛应用。 4.3 低压法 低压羰基合成法主要有巴斯夫(BASF)合成法、三菱化成合成法和联碳/戴维(UCC/DAVY)合成法。 4.3.1 巴斯夫合成法 德国 BASF 公司的低压羰基合成工艺采用铑的络合物为催化剂,采用液相循
5、环工艺,每年抽出 1015的催化剂送专业工厂再生,同时补充新鲜催化剂。 在羰基合成过程中,铑催化剂溶剂、丙烯、合成气送入鼓泡塔式反应器,在约 100、2.0Mpa 条件下反应,丙烯转化率约 99。产物正异构比为 981。 此法具有催化剂活性高、丙烯转化率高、消耗定额低、反应压力低、设备少,检修方便等优点。 4.3.2 三菱化成合成法 三菱化成合成法由日本三菱化成公司开发,采用的催化剂是铑络合物,催化剂在回收循环中,用少量废催化剂需抽出待处理,同时连续将催化剂注入反应器中,以补充所减少的量。 4.3.3 联碳/戴维合成法 三、炼油化工一体化工厂中丁辛醇装置的建设 某炼油化工一体化企业,建有 IG
6、CC 装置做为全厂的公用工程岛,在该装置中,脱油沥青进行部分氧化,生产粗合成气,部分粗合成气经耐酸变换后经甲醇洗,经 PSA 分离,产出氢气供全厂氢气管网,另外一部分粗合成气经甲醇洗后送燃气轮机发电副产蒸汽。 合成气发电及副产蒸汽,价值不高,根据市场的电价和蒸汽价格进行反算,每吨合成气的价值只有 1100 元左右。为此,考虑利用部分合成气,生产高附加值的产品,如丁辛醇等。 该企业另外有 80 万吨/年的乙烯装置,每年约可生产 43.8 万吨丙烯,生产丁辛醇的原料丙烯、合成气、氢气都具备,因此考虑建设一套 25 万吨/年的丁辛醇装置的可能性。 巴斯夫(BASF)工艺技术具有收率高、能耗低、投资低
7、、化学级丙烯和聚合级丙烯都能适用、副产品丙烷可返回乙烯装置、正/异构物比例有较大的变化弹性等优点2,因此考虑选择 BASF 的低压羰基合成工艺。25 万吨丁辛醇装置与乙烯装置、IGCC 装置之间的集成及物料关系如图 1,该装置建成后,可以降低该厂合成气发电的负荷 10,按照原油每桶 100 美元的价格基础进行计算,丁辛醇装置可以创制利润 6 亿元人民币。 四、结束语 炼油化工一体化企业中,已经有合成气、氢气、丙烯等原材料,考虑利用低压羰基合成法生产丁辛醇,具有配套投资小、原料产品可以互供等优点,可以大大提高炼油化工一体化企业的经济效益。 参考文献 1邓德胜.丁辛醇生产技术与发展J.化工科技市场,2003,26(1). 2李仕超.孔艳.丁辛醇工艺技术进展及选择,四川化工,2009 (3).