一种制备丙炔醇的系统和方法与流程

本发明涉及工业化制备丙炔醇的领域，尤其涉及一种制备丙炔醇的系统和方法。

背景技术：

1、丙炔醇是一种重要的有机合成中间体：①在医药行业中，丙炔醇是合成磷霉素钠、磷霉素钙、磺胺嘧啶的重要中间体，也用于生产丙烯醇、丙烯醛、维生素ａ等医药产品；在农药行业中，用于合成炔螨特农药。②电镀行业的光亮剂，丙炔醇衍生物因其具有良好的整平性和光亮性，在镀镍过程中作为一种优良的镀镍快光剂使用，丙炔醇衍生物基本是丙炔醇与环氧乙烷或环氧丙烷等环氧化合物的缩合物如丙氧基丙炔醇、乙氧基丙炔醇，丙炔醇衍生物的阻化作用较大，不仅光亮度较高、而且整平能力很好、出光速度快，是优良的镀镍快光剂，它和吡啶衍生物、炔胺类化合物组合成典型的第四代镀镍光亮剂，在电镀行业应用十分广泛。③重要的除锈剂，丙炔醇及其下游化合物能抑制乙酸、磷酸、硫酸、盐酸等酸性物质对铁、铜、镍等金属的腐蚀，被广泛应用在钢铁行业中。④用于石油开采，作为油气井中高温高压、高浓盐酸下的高效酸化缓蚀剂的关键有效组分被广泛应用在石油开采行业中。⑤可用作溶剂、氯代烃类的稳定剂，已用于生产一些除草剂、杀菌剂等的原料。

2、目前，丙炔醇合成的生产工艺是以乙炔、甲醛为原料，铜系催化剂催化加成，然后经过固液分离，得炔丙醇水溶液，再经回收甲醛、甲醇，脱水后，精馏得丙炔醇。在此合成工艺中，一般副产50％左右的丁炔二醇，导致丙炔醇收率约37％，该工艺存在的问题是高压安全性低、产品选择性差。

3、cn108503505a公开了一种利用丁炔二醇制备丙炔醇的方法，该方法采用旋转蒸发仪将丁炔二醇水溶液蒸馏提浓，一定温度下，将真空泵打开，逐渐加大真空度，直至馏出物占蒸馏前丁炔二醇水溶液的40%以上，釜内液体不再沸腾，关闭旋转蒸发装置，将丁炔二醇取出，备用；将精制好的丁炔二醇、溶剂、催化剂按比例加入，升温至一定温度后开始计时，控制温度恒定，反应一段时间，将馏出产物进行水分分析和色谱分析，计算丙炔醇产率和浓度，其间歇反应周期取4h。该方法克服了高压乙炔系统中联产丁炔二醇和丙炔醇存在的安全隐患，降低了相关运行的费用。然而该方法具有制备条件苛刻、容易存在安全隐患、反应效率低、收率低、选择性差等缺点，限制了该方法的工业化应用，例如丁炔二醇分解会发生二次放热，如果想通过升温来提高反应效率容易发生爆炸，存在安全隐患；催化剂在高温条件下会被破坏等。

4、由此可见，在提高丁炔二醇反应效率的过程中，催化剂高温失活、反应器存在安全隐患等不利于工业化实施的情况，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决所述技术问题，本发明提供一种制备丙炔醇的系统和方法，该系统及方法通过对丁炔二醇反应阶段的装置的调整以及反应条件的优化，本发明能够同时解决丁炔二醇反应效率提高和生产安全管控的问题。

2、本发明提供一种制备丙炔醇的系统，包括依次连接的反应系统和提纯系统，其中，所述反应系统按进料方向依次包括：再生反应釜、管式反应器和分解反应釜；所述提纯系统按进料方向依次包括：脱醛塔、脱水塔、萃取塔、粗产品塔和精产品塔。

3、进一步地，所述再生反应釜，用于乙炔铜催化剂的再生以及循环回收物料的再混合，初始反应发生时，丁炔二醇、n-甲基吡咯烷酮溶剂、乙炔铜催化剂以及乙炔气体在所述再生反应釜中混合形成初始反应物料，所述初始反应物料继续进入到所述管式反应器，所述循环回收物料包括：再生的乙炔铜催化剂物料和/或回收的甲醛物料。

4、进一步地，所述管式反应器，用于使所述初始反应物料进行一次分解反应，所述一次分解反应得到的第一分解物料继续进入到所述分解反应釜。

5、进一步地，所述分解反应釜，用于使所述第一分解物料进行二次分解反应，所述二次分解反应得到的第二分解物料继续进入到提纯系统，其中，当所述分解反应釜的液位达到30-50%时，所述循环回收物料通过管道回到所述再生反应釜，进行所述乙炔铜催化剂的再生以及所述丁炔二醇的合成。

6、进一步地，所述脱醛塔，用于将所述第二分解物料进行脱醛处理，得到脱醛物料，所述脱醛物料继续进入到所述脱水塔。

7、进一步地，所述脱水塔，用于将所述脱醛物料进行脱水处理，得到脱水物料，所述到脱水物料继续进入到所述萃取塔。

8、进一步地，所述萃取塔，用于将所述脱水物料进行萃取处理，得到萃取物料，所述萃取物料继续进入到所述粗产品塔。

9、进一步地，所述粗产品塔，用于将所述萃取物料进行粗制处理，得到丙炔醇粗品，所述丙炔醇粗品继续进入到所述精产品塔。

10、进一步地，所述精产品塔，用于将所述丙炔醇粗品进行精制处理，得到丙炔醇精品。

11、本发明提供一种制备丙炔醇的方法，所述方法包括反应方法和提纯方法，

12、在所述反应方法中，依次包括以下步骤：

13、步骤1.1：所述初始反应物料在所述管式反应器中进行所述一次分解反应，得到所述第一分解物料；

14、步骤1.2：所述第一分解物料在所述分解反应釜中进行所述二次分解反应，得到所述第二分解物料，

15、在所述提纯方法中，依次包括以下步骤：

16、步骤2.1：所述第二分解物料在所述脱醛塔中进行所述脱醛处理，得到所述脱醛物料；

17、步骤2.2：所述脱醛物料在所述脱水塔中进行所述脱水处理，得到所述脱水物料；

18、步骤2.3：所述脱水物料在所述萃取塔中进行所述萃取处理，得到所述萃取物料；

19、步骤2.4：所述萃取物料在所述粗产品塔中进行所述粗制处理，得到所述丙炔醇粗品；

20、步骤2.5：所述丙炔醇粗品在所述精产品塔中进行所述精制处理，得到所述丙炔醇精品，

21、其中，所述丙炔醇的产出速率为500-800kg/h；所述丙炔醇的收率为66-88%；所述丁炔二醇的单耗为630-870kg/t；蒸汽的单耗为10-40t/t；所述乙炔铜催化剂的单耗为7-22kg/t；所述丙炔醇的纯度为99.9%。

22、进一步地，在所述步骤1.1中，所述初始反应发生时，先将所述丁炔二醇、所述n-甲基吡咯烷酮溶剂和所述乙炔铜催化剂加入所述再生反应釜中，同时向所述再生反应釜中通入所述乙炔气体，将所述再生反应釜中的物料加热、混合后，形成所述初始反应物料。

23、进一步地，在所述步骤1.1中，以所述n-甲基吡咯烷酮溶剂的质量为百分比基准，所述初始反应物料中所述丁炔二醇与所述n-甲基吡咯烷酮溶剂的质量比为35-55%。

24、进一步地，在所述步骤1.1中，以反应液总质量为百分比基准，所述乙炔铜催化剂的用量为所述反应液总质量的10-30%，所述反应液为所述丁炔二醇与所述n-甲基吡咯烷酮溶剂的混合物。

25、进一步地，在所述步骤1.2中，当所述分解反应釜的液位达到30-50%时，所述分解反应釜启动循环回收，所述循环回收物料通过所述管道回到所述再生反应釜，所述循环回收物料中的所述乙炔铜催化剂与所述再生反应釜中的所述乙炔反应得到再生，所述循环回收物料中的所述甲醛与所述再生反应釜中的所述乙炔反应生成所述丁炔二醇；以所述丁炔二醇从所述管式反应器进出口的质量差/所述丁炔二醇从所述管式反应器进口的质量=所述丁炔二醇的转化率，当所述丁炔二醇的转化率低于20%时，需向所述再生反应釜中补充所述乙炔铜催化剂与所述n-甲基吡咯烷酮溶剂，同时，还要按照所述乙炔铜催化剂与所述n-甲基吡咯烷酮溶剂的质量比为20-40%进行补充，所述再生反应釜中的所述丁炔二醇与所述乙炔气体则保持持续进料。

26、进一步地，在所述步骤1.2中，所述再生反应釜的液位为50-60%。

27、进一步地，所述再生反应釜的加热温度为70-90℃；所述管式反应器的加热温度为160-220℃；所述分解反应釜的加热温度为130-160℃。

28、进一步地，在所述步骤2.1中，所述脱醛塔的温度为92-98℃，所述脱醛塔用于脱除所述第二分解物料中的所述甲醛，得到所述脱醛物料。

29、进一步地，在所述步骤2.1中，所述脱醛塔脱除的所述甲醛通过所述管道回到所述再生反应釜。

30、进一步地，在所述步骤2.2中，所述脱水塔的温度为90-110℃，所述脱水塔用于脱除所述脱醛物料中的水分，得到所述脱水物料。

31、进一步地，在所述步骤2.3中，所述萃取塔的温度为30-45℃，所述萃取塔用于萃取所述脱水物料，得到所述萃取物料。

32、进一步地，在所述步骤2.4中，所述粗产品塔的温度为55-90℃，所述粗产品塔用于脱除所述萃取物料中的重组分，得到所述丙炔醇粗品。

33、进一步地，在所述步骤2.5中，所述精产品塔的温度为56-78℃，所述精产品塔用于精制所述丙炔醇粗品，得到所述丙炔醇精品。

34、本发明的有益效果

35、1、现有技术普遍采用单一反应釜的方式来进行，为了提高反应效率必须增加反应温度，这就存在安全隐患和催化剂易失活等缺陷，不利于工业化；而本发明通过在分解反应釜前加装管式反应器和再生反应釜，实现了在相对低温的条件下提高反应效率、并且适时对催化剂进行再生，实现了提高反应效率的同时、又能考虑安全性以及催化剂使用寿命等问题，兼顾了工业生产的安全性以及反应效率，适合大规模工业化生产。

36、2、现有技术中由于丁炔二醇容易发生二次放热，所以要控制加热温度不能过高，故而会影响反应效率；而本发明的物料在分解反应釜前加装管式反应器，由于物料在管式反应器中停留的时间较短，积蓄的热量相对较少，对催化剂的破坏也相对较小，物料带来管式反应器的升温也同样较少，因此在同等加热温度下，管式反应器中的安全隐患以及催化剂的使用安全性更好，这样既提高了丁炔二醇的反应效率，又降低了生产过程中的安全风险。

37、3、本发明在管式反应器前再加装再生反应釜，通过使用再生反应釜不仅实现了乙炔铜催化剂的再生，同时在乙炔铜催化剂的作用下使甲醛和乙炔在再生反应釜中生成了丁炔二醇，从而在不外加原料的情况下在系统内部能够直接生成用于制备丙炔醇的反应原料，在同等情况下进一步提高丙炔醇的产量；在再生反应釜中，乙炔铜催化剂也可以实现在线添加与活化，反应过程中系统不需要停车，就能够实现持续化反应，本发明采用合成＋分解的模式，根据反应原料的价格，可以选择甲醛和乙炔作为反应原料，也可以选择丁炔二醇作为反应原料，有利于工业上的大规模生产，平衡了成本。

38、4、本发明的分解反应釜以及脱醛塔中乙炔铜催化剂、甲醛等物料通过管道的循环回收，综合提高了物料的利用率，使整个反应体系的反应效率、转化率、收率都有所提升，同时极大的节约了成本。