一種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲基-2-丁烯腈的分離系統的制作方法
【專利摘要】一種2?甲基?3?丁烯腈異構化生產3?戊烯腈過程中副產物2?甲基?2?丁烯腈的分離系統，本實用新型提出2?甲基?3?丁烯腈異構化生成3?戊烯腈過程中會副產2?甲基?2?丁烯腈，且2?甲基?2?丁烯腈會不斷在系統中積累，抑制異構化反應的進行，通過本實用新型所述萃取劑增加2?甲基?2?丁烯腈和2?甲基?3?丁烯腈的相對揮發度，在同一個帶有隔板的精餾塔中完成2?甲基?2?丁烯腈和2?甲基?3?丁烯腈的分離及萃取劑的循環利用，大大降低了設備成本和操作難度，并可以獲得高純度的2?甲基?2?丁烯腈和2?甲基?3?丁烯腈產品。
【專利說明】
一種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲基-2-丁烯腈的分離系統
技術領域
[0001] 本實用新型屬于化工分離技術領域，尤其涉及一種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產 3-戊烯腈過程中副產物2-甲基-2-丁烯腈的分離系統。
【背景技術】
[0002] 3-戊烯腈(3PN)是制備己二腈的中間體，可以繼續氫氰化為己二腈，而己二腈是尼 龍66中間體，屬于重要的化工產品。2-甲基-3-丁烯腈(2M3BN)異構化生產3-戊烯腈(3PN)過 程中會副產2-甲基-2-丁烯腈(2M2BN)，且2-甲基-2-丁烯腈會不斷在反應系統中積累，造成 反應轉化率和選擇性降低，因此需要將2-甲基-2-丁烯腈從反應系統中連續分離采出。然 而，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的常壓沸點差太小，不到5°C，用普通精餾方法需 要高塔徑和大回流比，造成操作費用和運行費用較高。
[0003] 專利CN201410052580.9-種烯腈混合液直接異構化合成3-戊烯腈的方法提出在 2-甲基-3-丁烯腈和3-戊烯腈中加入零價鎳催化劑，含磷配體和路易斯酸，2-甲基-3-丁烯 腈可以異構化為3-戊烯腈，2-甲基-3-丁烯腈的轉化率大于95%，3_戊烯腈的選擇性大于 95%，專利中沒有提出異構化反應會產生2-甲基-2-丁烯腈副產物。
[0004] 專利CN201410052751.8-種烯腈混合液直接異構化合成2-甲基-2-丁烯腈的方法 提出在2-甲基-3-丁烯腈和3-戊烯腈中加入含鈣無機堿，可發生異構化反應生成2-甲基-2-丁烯腈，該專利僅表明無機堿可使2-甲基-3-丁烯腈異構化生成3-戊烯腈反應朝副反應2-甲基-2-丁烯腈方向發生，并未提及2-甲基-3-丁烯腈與2-甲基-2-丁烯腈的分離方法。
【發明內容】
[0005] 本實用新型提出了使用萃取劑，增加 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的沸點 差，再利用特定結構的精餾塔進行連續精餾，從而實現2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯 腈的分離，采用的具體技術方案如下：
[0006] -種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲基-2-丁烯腈的分 離方法，包括如下步驟：
[0007]步驟1:精餾塔內設置隔板，將塔體內側上部分為左右兩個區域，塔體下部為未分 隔的公共區域，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物料從精餾塔左側區域中下部進 料，萃取劑從精餾塔左側區域頂部進料；
[0008]步驟2:精餾塔左側區域頂部獲得2-甲基-2-丁烯腈，2-甲基-3-丁烯腈隨萃取劑進 入塔釜公共區域；
[0009]步驟3:在公共區域進行循環加熱，進入精餾塔的右側區域，將2-甲基-3-丁烯腈與 萃取劑分離，精餾塔右側區域頂部獲得2-甲基-3-丁烯腈，萃取劑回到塔釜公共區域進行循 環利用。
[0010] 精餾塔塔頂壓力為10_50kPaA，塔底溫度為100-120°C，精餾塔直徑300mm，塔高不 低于6000mm，精饋塔內設置隔板后的公共區域所占尚度不超過精饋塔塔尚的20%。
[0011]所述萃取劑為磷酸三甲酯或二甲基亞砜中的一種。萃取劑對兩種組分的溶解度差 別較大，對2-甲基-3-丁烯腈的溶解性遠大于2-甲基-2-丁烯腈的溶解性，而且萃取劑比2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的揮發性差，通過萃取精餾方法可以將2-甲基-2-丁烯 腈從異構化反應系統中分離出來。
[0012] 所述2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物中，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3_ 丁稀腈按照質量比1:1配比。
[0013] -種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊稀腈過程中副產物2-甲基-2-丁烯腈的分 離系統，包括塔底再沸器、塔頂2-甲基-3-丁烯腈冷卻器、塔頂2-甲基-2-丁烯腈冷卻器、精 餾塔、進料罐、進料栗，進料罐通過進料栗與精餾塔連接，精餾塔底部設置塔底再沸器，精餾 塔內設置隔板，將塔體內側上部分為左右兩個區域，塔體下部為未分隔的公共區域，左側區 域塔頂設置塔頂2-甲基-2-丁烯腈冷卻器，右側區域塔頂設置塔頂2-甲基-3-丁烯腈冷卻 器，精餾塔左側區域頂部設置萃取劑進料口。
[0014] 所述精餾塔內設置隔板后的公共區域所占高度不超過精餾塔塔高的20%。精餾塔 直徑300mm，塔高不低于6000_。進料罐通過進料栗與精餾塔左側區域中下部連接。
[0015]本實用新型中2-甲基_3_ 丁稀臆表不的是2-甲基_3_ 丁稀臆，3-戊稀臆表不的是3-戊烯腈，2-甲基-2-丁烯腈表示的是2-甲基-2-丁烯腈。本實用新型采用中間設置隔板的精 餾塔，隔板將塔中區域分成左側區域，右側區域以及底部公共區域。左側區域實現2-甲基-2_ 丁烯腈的萃取精餾，右側區域實現2-甲基-3-丁烯腈的精餾，底部公共區域為提餾區域， 完成萃取劑的回收。2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈從塔中左側中部進入，萃取劑從 左側塔頂部加入，由于萃取劑對2-甲基-3-丁烯腈的溶解性遠大于2-甲基-2-丁烯腈，左側 頂部可獲得純的2-甲基-2-丁烯腈，2-甲基-3-丁烯腈隨萃取劑進入塔釜公共區域，在公共 區域被循環加熱，進入塔的右側區域，實現2-甲基-3-丁烯腈同磷酸三甲酯的分離。
[0016] 本實用新型的有益效果是:本實用新型提出2-甲基-3-丁烯腈異構化生成3-戊烯 臆過程中會副廣2-甲基_2_丁稀臆，且2-甲基_2_丁稀臆會不斷在系統中積累，抑制異構化 反應的進行，通過本實用新型所述萃取劑增加2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的相對 揮發度，在同一個帶有隔板的精餾塔中完成2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的分離及 萃取劑的循環利用，大大降低了設備成本和操作難度，并可以獲得高純度的2-甲基-2-丁烯 臆和2-甲基_3_ 丁稀臆廣品。
【附圖說明】
[0017] 圖1為2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中產生副產物2-甲基-2-丁烯腈 積累不意圖
[0018] 圖2為本實用新型所述2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲 基-2-丁烯腈分離系統結構圖
[0019] 圖例說明：1、塔底再沸器，2、塔頂2-甲基-3-丁烯腈冷卻器，3、塔頂2-甲基-2-丁烯 腈冷卻器，4、精餾塔，5、進料罐，6、進料栗，7、隔板，8、左側區域，9、右側區域，10、公共區域， 11、萃取劑進料口
[0020] A、2_甲基_3_丁稀臆，B、2_甲基_2_丁稀臆，C、3_戊稀臆，D、催化劑，E、萃取劑，F、 左側區域頂部產品，G、右側區域頂部產品
【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下 面對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明，但不限定本實用新型的保護范圍，需要說 明的是，在不沖突的情況下，本實用新型創造中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。 [0022] 如圖1所示，在直徑600mm，高度800mm的碳鋼反應器中連續加入2-甲基-3-丁烯腈A 和催化劑D，催化劑D進料量lkg/h，2-甲基-3-丁稀腈A進料量100kg/h，開啟攪拌，反應停留 時間約2h。在出口分析取樣，發現產物中有未反應的2-甲基-3-丁烯腈，副產物2-甲基-2-丁 烯腈B和反應產物3-戊烯腈C，2-甲基-2-丁烯腈B含量約5w. t %，未反應的2-甲基-3-丁烯腈 含量約30w.t%，3-戊烯腈C含量65w.t%，由此可以說明反應中有2-甲基-2-丁烯腈B的生 成。
[0023]另進行如圖1所示的反應，在直徑600mm，高度800mm的碳鋼反應器中加入2-甲基-3_丁烯腈A，控制2-甲基-3-丁烯腈A加入量200kg，同時加入催化劑D，控制催化劑D加入量 2kg，開啟攪拌，測量不同反應時間下，2-甲基-2-丁烯腈含量，2-甲基-3-丁烯腈含量，3-戊 稀腈含量，測量數據如表1所示。
[0024]表1測量數據列表
[0025]
[0026] 由表1可以發現，隨著反應時間的延長，反應系統中2-甲基-2-丁烯腈的含量在不 斷增加，且副產物2-甲基-2-丁烯腈會抑制2-甲基-3-丁烯腈異構化反應，且隨著時間延長 3 -戊稀臆會逆向轉化為2-甲基_2_ 丁稀臆。
[0027] 實施例1:
[0028] -種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲基-2-丁烯腈的分 離系統，包括塔底再沸器1、塔頂2-甲基-3-丁烯腈冷卻器2、塔頂2-甲基-2-丁烯腈冷卻器3、 精餾塔4、進料罐5、進料栗6，進料罐5通過進料栗6與精餾塔4連接，精餾塔4底部設置塔底再 沸器1，精餾塔4內設置隔板7,將塔體內側上部分為左側區域8與右側區域9,塔體下部為未 分隔的公共區域10,左側區域8塔頂設置塔頂2-甲基-2-丁烯腈冷卻器3,右側區域9塔頂設 置塔頂2-甲基-3-丁烯腈冷卻器2,精餾塔4左側區域8頂部設置萃取劑進料口 11。
[0029]精餾塔4直徑300mm，塔高6000mm，內設置隔板7,將塔體內側上部分為左側區域8與 右側區域9,塔體下部為未分隔的公共區域10,精餾塔4底部公共區域10所占高度為總塔高 的20%，將2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈按照質量比1:1在進料罐5中配比，通過進 料栗6送入該精餾塔4左側區域8中下部，萃取劑E磷酸三甲酯由精餾塔4左側區域8頂部進 料，控制精餾量200kg/h，控制塔底蒸餾溫度100°C，塔頂壓力lOkPaA，采用連續精餾方法，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物料從塔左側中下部加入，萃取劑E磷酸三甲酯從 塔左側區域8頂部加入，控制萃取劑加入量300kg/h，由于萃取劑E磷酸三甲酯對2-甲基-3-丁烯腈的溶解性遠大于2-甲基-2-丁烯腈，左側區域8頂部可獲得純的2-甲基-2-丁烯腈，2-甲基-3-丁烯腈隨萃取劑E磷酸三甲酯進入塔釜公共區域10,在公共區域10被塔底再沸器1 循環加熱，進入精餾塔的右側區域9,實現2-甲基-3-丁烯腈同磷酸三甲酯的分離。分別對塔 頂左側區域8和右側區域9頂部產品進行分析，發現左側區域頂部產品F中2-甲基-2-丁烯腈 含量超過99.99w. t %，右側區域頂部產品G中2-甲基-3-丁烯腈含量超過99.99wt %，表明在 該精餾塔4中成功實現了 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的分離，且萃取劑E磷酸三 甲酯不會夾帶到產品2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈中。塔釜內的萃取劑E磷酸三甲 酯可以回輸到萃取劑進料口 11，進行循環利用。
[0030] 實施例2:
[0031] -種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲基-2-丁烯腈的分 離系統，包括塔底再沸器1、塔頂2-甲基-3-丁烯腈冷卻器2、塔頂2-甲基-2-丁烯腈冷卻器3、 精餾塔4、進料罐5、進料栗6，進料罐5通過進料栗6與精餾塔4連接，精餾塔4底部設置塔底再 沸器1，精餾塔4內設置隔板7,將塔體內側上部分為左側區域8與右側區域9,塔體下部為未 分隔的公共區域10,左側區域8塔頂設置塔頂2-甲基-2-丁烯腈冷卻器3,右側區域9塔頂設 置塔頂2-甲基-3-丁烯腈冷卻器2,精餾塔4左側區域8頂部設置萃取劑進料口 11。
[0032]精餾塔4直徑300mm，塔高7000mm，內設置隔板7,將塔體內側上部分為左側區域8與 右側區域9,塔體下部為未分隔的公共區域10,精餾塔4底部公共區域10所占高度不超過總 塔尚的20%，將2_甲基_2_丁稀臆和2_甲基_3_丁稀臆按照質量比1:1在進料罐5中配比，通 過進料栗6送入該精餾塔4左側區域8中下部，萃取劑E二甲基亞砜由精餾塔4左側區域8頂部 進料，控制精餾量200kg/h，控制塔底蒸餾溫度120°C，塔頂壓力50kPaA，采用連續精餾方法， 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物料從塔左側中下部加入，萃取劑E二甲基亞砜 從塔左側區域8頂部加入，控制萃取劑加入量300kg/h，由于萃取劑E二甲基亞砜對2-甲基-3_ 丁烯腈的溶解性遠大于2-甲基-2-丁烯腈，左側區域8頂部可獲得純的2-甲基-2-丁烯腈， 2-甲基-3-丁烯腈隨萃取劑E二甲基亞砜進入塔釜公共區域10,在公共區域10被塔底再沸器 1循環加熱，進入精餾塔的右側區域9,實現2-甲基-3-丁烯腈同二甲基亞砜的分離。分別對 塔頂左側區域8和右側區域9頂部產品進行分析，發現左側區域頂部產品F中2-甲基-2-丁烯 腈含量超過99.99w. t %，右側區域頂部產品G中2-甲基-3-丁烯腈含量超過99.99wt %，表 明在該精餾塔4中成功實現了 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的分離，且萃取劑E二甲 基亞砜不會夾帶到產品2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈中。塔釜內的萃取劑E二甲基 亞砜可以回輸到萃取劑進料口 11，進行循環利用。
[0033] 實施例3:
[0034] -種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲基-2-丁烯腈的分 離系統，包括塔底再沸器1、塔頂2-甲基-3-丁烯腈冷卻器2、塔頂2-甲基-2-丁烯腈冷卻器3、 精餾塔4、進料罐5、進料栗6，進料罐5通過進料栗6與精餾塔4連接，精餾塔4底部設置塔底再 沸器1，精餾塔4內設置隔板7,將塔體內側上部分為左側區域8與右側區域9,塔體下部為未 分隔的公共區域10,左側區域8塔頂設置塔頂2-甲基-2-丁烯腈冷卻器3,右側區域9塔頂設 置塔頂2-甲基-3-丁烯腈冷卻器2,精餾塔4左側區域8頂部設置萃取劑進料口 11。
[0035]精餾塔4直徑300mm，塔高6500mm，內設置隔板7,將塔體內側上部分為左側區域8與 右側區域9,塔體下部為未分隔的公共區域10,精餾塔4底部公共區域10所占高度不超過總 塔尚的20%，將2_甲基_2_丁稀臆和2_甲基_3_丁稀臆按照質量比1:1在進料罐5中配比，通 過進料栗6送入該精餾塔4左側區域8中下部，萃取劑E磷酸三甲酯由精餾塔4左側區域8頂部 進料，控制精餾量200kg/h，控制塔底蒸餾溫度110°C，塔頂壓力在30kPaA范圍，采用連續精 餾方法，2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈混合物料從塔左側中下部加入，萃取劑E磷酸 三甲酯從塔左側區域8頂部加入，控制萃取劑加入量300kg/h，由于萃取劑E磷酸三甲酯對2-甲基-3-丁烯腈的溶解性遠大于2-甲基-2-丁烯腈，左側區域8頂部可獲得純的2-甲基-2-丁 烯腈，2-甲基-3-丁烯腈隨萃取劑E磷酸三甲酯進入塔釜公共區域10,在公共區域10被塔底 再沸器1循環加熱，進入精餾塔的右側區域9,實現2-甲基-3-丁烯腈同磷酸三甲酯的分離。 分別對塔頂左側區域8和右側區域9頂部產品進行分析，發現左側區域頂部產品F中2-甲 基-2-丁烯腈含量超過99.99w.t%，右側區域頂部產品G中2-甲基-3-丁烯腈含量超過 99.99wt%，表明在該精餾塔4中成功實現了 2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈的分離， 且萃取劑E磷酸三甲酯不會夾帶到產品2-甲基-2-丁烯腈和2-甲基-3-丁烯腈中。塔釜內的 萃取劑E磷酸三甲酯可以回輸到萃取劑進料口 11，進行循環利用。
[0036]本實用新型所述的分離方法及系統已經通過具體的實施例進行了描述。本領域技 術人員可以借鑒本實用新型的內容適當改變精餾塔結構等環節來實現相應的其它目的，其 相關改變都沒有脫離本實用新型的內容，凡在本實用新型創造的精神和原則之內，所作的 任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型創造的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲基-2-丁烯腈的分離 系統，其特征在于，精餾塔內設置隔板，將塔體內側上部分為左右兩個區域，塔體下部為未 分隔的公共區域，左側區域塔頂設置塔頂2-甲基-2-丁烯腈冷卻器，右側區域塔頂設置塔頂 2-甲基-3-丁烯腈冷卻器，精餾塔左側區域頂部設置萃取劑進料口。2. 根據權利要求1所述一種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲 基-2-丁烯腈的分離系統，其特征在于，所述精餾塔內設置隔板后的公共區域所占高度不超 過精餾塔塔高的20 %。3. 根據權利要求1所述一種2-甲基-3-丁烯腈異構化生產3-戊烯腈過程中副產物2-甲 基-2-丁烯腈的分離系統，其特征在于，所述精餾塔直徑300_，塔高不低于6000_。
【文檔編號】C07C255/07GK205501166SQ201520999503
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年12月4日
【發明人】蘭杰, 王聰, 趙敏偉, 李 榮, 梁軍湘, 楊克儉, 閆偉, 劉晶, 趙麗麗, 趙斌, 郭啟迪, 屈閣, 許景洋, 謝蕊, 張紅柳, 霍瑜姝
【申請人】中國天辰工程有限公司, 天津天辰綠色能源工程技術研發有限公司