專利名稱：哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法，還涉及一種 哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純裝置。
背景技術：
如圖1所示的傳統的哌啶醇(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇)生產工藝是先用丙酮 作為基礎原料，經反應后得到哌啶酮，再將哌啶酮(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶酮)加氫后得 到哌啶醇粗品，即本發明所涉及的一種哌啶醇、哌啶酮及丙酮寧等組分混合溶液，經過簡單 脫除酒精后(此時哌啶醇質量百分含量約90%左右)，進行第一次結晶，得到95% -97%的 哌啶醇。然后，再經過二次結晶才能最終得到99. 5%以上的產品。由于結晶單元操作流程 長、設備多、物料損失大、勞動強度大的等缺點，造成兩次結晶過程后結晶母液帶走的哌啶 醇產品較多，必然降低產品的單循環收率，噸產品的丙酮消耗量較大。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種原材料消耗少、產品純度高并 且排污量小的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法。本發明的另一目的在于提供一種具有高效節能、安全穩定優勢的哌啶酮加氫反應 液提純哌啶醇產品的分離提純裝置。本發明的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法，它包括以下步驟(a)將哌啶醇粗品原料液通入哌啶酮回收蒸餾塔中部進料口，哌啶酮和丙酮寧等 輕組分從所述哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂排出后經回收冷凝器冷凝后部分回流同時部分作 為哌啶酮產品采出；所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂操作壓力為-0. 090 0. OSOMPa，塔頂 與塔底的壓差為1 3kPa ；(b)從所述哌啶酮回收蒸餾塔底部采出的物料送入哌啶醇精餾塔的中部進料口， 在所述的哌啶醇精餾塔塔頂采出氣相哌啶醇，氣相哌啶醇經冷凝器冷凝后部分回流同時另 一部分作為產品采出，在所述的哌啶醇精餾塔塔底排出的釜殘部分經哌啶醇精餾塔的塔底 再沸器加熱后形成氣相返回塔內同時部分作為廢液排放，所述的哌啶醇精餾塔頂操作壓力 為-0. 090 -0. 080MPa，塔頂與塔底的壓差為2 3kPa。本發明的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純裝置，它包括哌啶酮回收 蒸餾塔和哌啶醇精餾塔，在所述的哌啶酮回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔的塔頂連接有冷凝和 回流裝置并且在哌啶酮回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔的塔下部分別連接有再沸器，在哌啶酮 回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔塔體的中部分別開有進料口，所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔底 出料口通過管線與所述的哌啶醇精餾塔的進料口相連，在所述的哌啶醇精餾塔的塔底連接 有廢液管線。采用本發明方法和裝置的有益效果是1)由傳統的結晶分離提純工藝改進為本發明的雙塔連續減壓蒸餾技術，一次可以獲得高純度的哌啶醇產品(質量百分數99. 5%以上)，并回收哌啶酮產品；2)縮短了分離流程，提高了分離效率；減少了工人勞動強度，減少了污染物的排 放。3)采用“蒸發_冷凝”式冷凝器的設計方法，節約了冷卻水的消耗量，回收了蒸餾 余熱，降低了生產成。4)采用低壓力降規整填料和強制循環再沸器，減少了蒸餾釜殘熱敏結焦量，提高 了產品收率。
圖1是傳統結晶分離流程簡圖；圖2是本發明的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法的流程簡圖；圖3是本發明方法中哌啶醇精餾塔塔頂采用的“蒸發-冷凝”式冷凝器的結構示 意圖。
具體實施例方式下面結合具體的實施例，并參照附圖，對本發明做進一步的說明如圖2所示的本發明的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法，它包 括以下步驟(a)將哌啶醇粗品原料液通常加熱至70°C左右后通入哌啶酮回收蒸餾塔1中 部進料口，哌啶酮和丙酮寧等輕組分從所述哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂排出后經回收冷凝器 3冷凝后部分回流同時部分作為哌啶酮產品采出；所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂操作壓 力為-0. 090 0. 080MPa (絕壓)，塔頂與塔底的壓差為1 3kPa ； (b)從所述哌啶酮回收 蒸餾塔底部采出的物料送入哌啶醇精餾塔4的中部進料口，在所述的哌啶醇精餾塔塔頂采 出氣相哌啶醇，氣相哌啶醇經冷凝器冷凝后部分回流同時另一部分作為產品采出，在所述 的哌啶醇精餾塔塔底排出的釜殘部分經哌啶醇精餾塔的塔底再沸器加熱后形成氣相返回 塔內同時部分作為廢液排放，所述的哌啶醇精餾塔頂操作壓力為-0. 090 -0. OSOMPa(絕 壓)，塔頂與塔底的壓差為2 3kPa。在本發明方法中哌啶酮回收蒸餾塔塔頂的回收冷凝器是通過氣相管線與塔頂相 連，被冷凝器冷凝下來的液體物料進入回流罐，一部分作為蒸餾塔必需的回流液體，該液體 通過回流泵進入塔頂回流分布器內，從回流泵出口出來的物料除回流一部分外，另外一部 分進入哌啶酮產品罐。從哌啶酮回收塔的底部的液體采出口采出的液相物料大部分是哌啶 醇，只有極少部分的比哌啶醇沸點更高些的重組分雜質，該股物料被輸送到哌啶醇精餾塔 的中間進料口作為哌啶醇精餾塔的進料。優選的所述的哌啶醇精餾塔的塔底再沸器采用強制循環，這樣可以加快物料的流 速，從而避免塔底物料凝固，堵塞再沸器換熱管。哌啶酮回收塔回收冷凝器可以選用傳統的固定管板式換熱器，冷媒用一股循環冷 卻水即可，但要控制哌啶酮被冷凝的溫度不能低于45°C，因為哌啶酮凝固點是39°C。低于 這個溫度時，哌啶酮將被凝固，堵塞換熱器，嚴重時造成事故停車。優選的所述的(b)步驟 中的哌啶醇精餾塔的塔頂回流采用內回流并且塔頂冷凝器采用軟水作為冷媒。哌啶醇精餾 塔塔頂冷凝器是被直接設計在塔頂，與塔體靠筒體法蘭連接在一起，這樣氣相物料能更迅捷地進入冷凝器換熱管內通道，被冷凝器冷凝下來的液體物料直接回到該塔的最上部、冷 凝器換熱管下部的收集器內，一部分作為蒸餾塔必需的回流液體，該液體通過液體導管進 入塔頂液體回流分布器內，另外部分的液體從塔頂靠近收集器地方的采出管引出塔外，進 入哌啶醇產品罐。哌啶醇精餾塔塔頂“軟水蒸發_冷凝式”冷凝器被用在哌啶醇塔頂，該冷凝器優選 采用40-50°C軟水作為初始冷媒，進入該冷凝器的殼程。當軟水在一定壓力下吸熱汽化后， 通過焊接在殼程上部的蒸汽管線被排出冷凝器殼程，該蒸汽壓力在0. 3-0. 4MPa,這樣可以 保證哌啶醇精餾塔頂操作壓力在-0. 090 -0. OSOMPa0之所以用軟水是因為它不易結垢， 保證冷凝器的傳熱系數較高。本發明的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純裝置，它包括哌啶酮回收 蒸餾塔1和哌啶醇精餾塔4，在所述的哌啶酮回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔的塔頂連接有回 流裝置并且在哌啶酮回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔的塔下部分別連接有再沸器2、5，在哌啶 酮回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔塔體的中部分別開有進料口，所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔 底出料口通過管線與所述的哌啶醇精餾塔的進料口相連，在所述的哌啶醇精餾塔的塔底連 接有廢液管線。所述的哌啶酮回收蒸餾塔的回流裝置為外回流裝置。優選的所述的哌啶醇精餾塔的冷凝和回流裝置為內冷凝和回流裝置6。所述的內 冷凝和回流裝置可以包括殼體，在所述的殼體內上部沿豎直方向設置有多個換熱管6-1并 且在該處殼體上開有進水口 6-3和蒸汽出口 6-2，在所述的換熱管下部的殼體內裝有折流 板，收集器沿殼體內壁的圓周方向設置并且收集器的底壁與所述的殼體內壁相連，靠近殼 體內壁設置的折流板的導流壁位于所述的收集器頂部的上方以使導流液能夠流入所述的 收集器，位于所述的收集器位置處的殼體上開有物料采出口 6-4，在所述的殼體內下部設置 有液體回流分布器6-6，所述的收集器的底部通過導流管6-5與所述的液體回流分布器相 連通，所述的殼體底部與哌啶醇精餾塔4的塔頂通過筒體法蘭相連接。優選的所述的哌啶醇精餾塔的塔底再沸器為強制循環再沸器。優選的在哌啶酮回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔的塔體外設置有保溫夾套或保溫盤 管，這樣對裝置開、停車時比較合適。實施例1將哌啶醇粗品原料液加熱至70°C通入哌啶酮回收蒸餾塔1中部進料口，哌 啶酮和丙酮寧等輕組分從所述哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂排出后經回收冷凝器3冷凝 后部分回流同時部分作為哌啶酮產品采出；所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂操作壓力 為-0. 090MPa(絕壓，下同)，塔頂與塔底的壓差為2kPa ； (b)從所述哌啶酮回收蒸餾塔底部 采出的物料送入哌啶醇精餾塔4的中部進料口，在所述的哌啶醇精餾塔塔頂采出氣相哌啶 醇，氣相哌啶醇經冷凝器冷凝后部分回流同時另一部分作為產品采出，在所述的哌啶醇精 餾塔塔底排出的釜殘部分經哌啶醇精餾塔的塔底再沸器加熱后形成氣相返回塔內同時部 分作為廢液排放，所述的哌啶醇精餾塔頂操作壓力為-0. 085MPa(絕壓，下同)，塔頂與塔底 的壓差為2. 5kPa。所述的哌啶醇精餾塔的塔底再沸器采用強制循環。經檢測哌啶醇產品質量百分純度為99. 5%以上，并回收哌啶酮產品。實施例2
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將哌啶醇粗品原料液加熱至72°C通入哌啶酮回收蒸餾塔1中部進料口，哌啶酮和 丙酮寧等輕組分從所述哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂排出后經回收冷凝器3冷凝后部分回流 同時部分作為哌啶酮產品采出；所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂操作壓力為0. OlMPa(絕 壓)，塔頂與塔底的壓差為IkPa ;(b)從所述哌啶酮回收蒸餾塔底部采出的物料送入哌啶醇 精餾塔4的中部進料口，在所述的哌啶醇精餾塔塔頂采出氣相哌啶醇，氣相哌啶醇經冷凝 器冷凝后部分回流同時另一部分作為產品采出，在所述的哌啶醇精餾塔塔底排出的釜殘部 分經哌啶醇精餾塔的塔底再沸器加熱后形成氣相返回塔內同時部分作為廢液排放，所述的 哌啶醇精餾塔頂操作壓力為-0. OSOMPa，塔頂與塔底的壓差為3kPa。所述的哌啶醇精餾塔 的塔底再沸器采用強制循環。哌啶醇精餾塔塔頂采用“軟水蒸發-冷凝式”冷凝器，冷凝器 采用45°C軟水作為初始冷媒，進入該冷凝器的殼程。當軟水在一定壓力下吸熱汽化后，通過 與焊接在殼程上部的蒸汽管線被排出冷凝器殼程，該蒸汽壓力在0. 4MPa。經檢測哌啶醇產品質量百分純度為99. 5%以上，并回收哌啶酮產品，副產蒸汽 150kg/hr。實施例3將哌啶醇粗品原料液加熱至68°C通入哌啶酮回收蒸餾塔1中部進料口，哌啶酮和 丙酮寧等輕組分從所述哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂排出后經回收冷凝器3冷凝后部分回流 同時部分作為哌啶酮產品采出；所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂操作壓力為0. 040MPa(絕 壓)，塔頂與塔底的壓差為3kPa ； (b)從所述哌啶酮回收蒸餾塔底部采出的物 料送入哌啶醇 精餾塔4的中部進料口，在所述的哌啶醇精餾塔塔頂采出氣相哌啶醇，氣相哌啶醇經冷凝 器冷凝后部分回流同時另一部分作為產品采出，在所述的哌啶醇精餾塔塔底排出的釜殘部 分經哌啶醇精餾塔的塔底再沸器加熱后形成氣相返回塔內同時部分作為廢液排放，所述的 哌啶醇精餾塔頂操作壓力為-0. 090MPa，塔頂與塔底的壓差為2kPa。所述的哌啶醇精餾塔 的塔底再沸器采用強制循環。哌啶醇精餾塔塔頂采用“軟水蒸發-冷凝式”冷凝器，冷凝器 采用50°C軟水作為初始冷媒，進入該冷凝器的殼程。當軟水在一定壓力下吸熱汽化后，通過 與焊接在殼程上部的蒸汽管線被排出冷凝器殼程，該蒸汽壓力在0. 3MPa。經檢測哌啶醇產品質量百分純度為99. 5%以上，并回收哌啶酮產品，副產蒸汽 150kg/hr。實施例4將哌啶醇粗品原料液加熱至70°C通入哌啶酮回收蒸餾塔1中部進料口，哌啶酮和 丙酮寧等輕組分從所述哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂排出后經回收冷凝器3冷凝后部分回流 同時部分作為哌啶酮產品采出；所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂操作壓力為0. OSOMPa(絕 壓)，塔頂與塔底的壓差為1. 5kPa ； (b)從所述哌啶酮回收蒸餾塔底部采出的物料送入哌啶 醇精餾塔4的中部進料口，在所述的哌啶醇精餾塔塔頂采出氣相哌啶醇，氣相哌啶醇經冷 凝器冷凝后部分回流同時另一部分作為產品采出，在所述的哌啶醇精餾塔塔底排出的釜殘 部分經哌啶醇精餾塔的塔底再沸器加熱后形成氣相返回塔內同時部分作為廢液排放，所述 的哌啶醇精餾塔頂操作壓力為-0. 092MPa，塔頂與塔底的壓差為2kPa。所述的哌啶醇精餾 塔的塔底再沸器采用強制循環。哌啶醇精餾塔塔頂采用“軟水蒸發-冷凝式”冷凝器，冷凝 器采用40°C軟水作為初始冷媒，進入該冷凝器的殼程。當軟水在一定壓力下吸熱汽化后，通 過與焊接在殼程上部的蒸汽管線被排出冷凝器殼程，該蒸汽壓力在0. 35MPa。
經檢測哌啶醇產品質量百分純度為99. 5%以上，并回收哌啶酮產品，副產蒸汽 150kg/hr。
權利要求
哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法，其特征在于它包括以下步驟(a)將哌啶醇粗品原料液通入哌啶酮回收蒸餾塔中部進料口，哌啶酮和丙酮寧等輕組分從所述哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂排出經回收冷凝器冷凝后部分回流同時部分作為哌啶酮產品采出；所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂操作壓力為 0.090～0.080MPa，塔頂與塔底的壓差為1～3kPa；(b)從所述哌啶酮回收蒸餾塔底部采出的物料送入哌啶醇精餾塔的中部進料口，在所述的哌啶醇精餾塔塔頂采出氣相哌啶醇，氣相哌啶醇經冷凝器冷凝后部分回流同時另一部分作為產品采出，在所述的哌啶醇精餾塔塔底排出的釜殘部分經哌啶醇精餾塔的塔底再沸器加熱后形成氣相返回塔內同時部分作為廢液排放，所述的哌啶醇精餾塔頂操作壓力為 0.090～ 0.080Mpa，塔頂與塔底的壓差為2～3kPa。
2.根據權利要求1所述的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法，其特征 在于所述的哌啶醇精餾塔的塔底再沸器采用強制循環。
3.根據權利要求1所述的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法，其特征 在于所述的(b)步驟中的哌啶醇精餾塔的塔頂回流采用內回流并且塔頂冷凝器采用軟水 作為冷媒。
4.哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純裝置，其特征在于它包括哌啶酮回 收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔，在所述的哌啶酮回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔的塔頂連接有冷凝 和回流裝置并且在哌啶酮回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔的塔下部分別連接有再沸器，在哌啶 酮回收蒸餾塔和哌啶醇精餾塔塔體的中部分別開有進料口，所述的哌啶酮回收蒸餾塔的塔 底出料口通過管線與所述的哌啶醇精餾塔的進料口相連，在所述的哌啶醇精餾塔的塔底連 接有廢液管線。
5.根據權利要求4所述的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純裝置，其特征 在于所述的哌啶酮回收蒸餾塔的回流裝置為外回流裝置，所述的哌啶醇精餾塔的冷凝和 回流裝置為內冷凝和回流裝置。
6.根據權利要求4所述的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純裝置，其特征 在于所述的內冷凝和回流裝置包括殼體，在所述的殼體內上部沿豎直方向設置有多個換 熱管并且在殼體上開有進水口和蒸汽出口，在所述的換熱管下部的殼體內裝有折流板，收 集器沿殼體內壁的圓周方向設置并且收集器的底壁與所述的殼體內壁相連，靠近殼體內壁 設置的折流板的導流壁位于所述的收集器頂部的上方以使導流液能夠流入所述的收集器， 位于所述的收集器位置處的殼體上開有物料采出口在所述的殼體內下部設置有液體回流 分布器，所述的收集器的底部通過導流管與所述的液體分布器相連通，所述的殼體底部與 哌啶醇精餾塔的塔頂通過筒體法蘭相連接。
7.根據權利要求4所述的哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純裝置，其特征 在于所述的哌啶醇精餾塔的塔底再沸器為強制循環再沸器。
全文摘要
本發明公開了哌啶酮加氫反應液提純哌啶醇產品的分離提純方法及裝置，本方法包括以下步驟(a)將哌啶醇粗品原料液通入哌啶酮回收蒸餾塔進料口，哌啶酮和丙酮寧等輕組分從哌啶酮回收蒸餾塔的塔頂排出后經回收冷凝器冷凝后部分回流同時部分作為哌啶酮產品采出；(b)從哌啶酮回收蒸餾塔底部采出的物料送入哌啶醇精餾塔的進料口，在哌啶醇精餾塔塔頂采出氣相哌啶醇，氣相哌啶醇經冷凝器冷凝后部分回流同時另一部分作為產品采出，在哌啶醇精餾塔塔底排出的釜殘部分經哌啶醇精餾塔的塔底再沸器加熱后形成氣相返回塔內同時部分作為廢液排放。采用本方法一次可以獲得高純度的哌啶醇產品(質量百分數99.5％以上)，并回收哌啶酮產品。
文檔編號C07D211/46GK101891672SQ201010219820
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月7日 優先權日2010年7月7日
發明者任新, 馮惠生, 單純, 徐世昌 申請人:天津大學