技术领域
本发明涉及一种仲丁醇气相脱氢生产甲乙酮的生产工艺与装置，尤其涉及一种膜脱水-精馏耦合分离提纯工艺，属膜分离应用领域。
背景技术：
甲乙酮是一种优良的有机溶剂，具有优异的溶解性和干燥特性，溶解能力与丙酮相当，具有沸点较高、蒸汽压较低的优点，对各种天然树脂( 如樟脑、松香等) 、纤维素酯类(如硝化纤维素、醋酸纤维素等) 、合成树脂(如酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂等) 具有良好的溶解性能。它还能作为有机合成原料的中间体，用于生产氧化甲乙酮、甲乙酮肟、甲基甲紫罗兰酮等化工产品，广泛应用于油漆、涂料、炼油、染料、医药、润滑油脱蜡、磁带、印刷油墨等领域。
在仲丁醇气相脱氢生产中，从反应器出来的产品除了甲乙酮外，还有副产物丁烯、水、C8酮类。甲乙酮与水共沸，为了除去粗酮中的水，一般采用共沸精馏的方法，水通过形成共沸物而被除去，使粗酮中的产品达到要求。但加入第三组分进行脱水，能耗较大，操作严格，第三组分可能给产品带来污染等缺点。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种仲丁醇气相脱氢生产甲乙酮的生产工艺与装置。
仲丁醇气相脱氢生产甲乙酮的生产工艺，包括如下步骤：
第1步，原料仲丁醇预热、蒸发、过热后进入反应器中进行脱氢反应生成甲乙酮，反应器中的气相产物经过冷凝之后，再送入至气液分离器，得到气相和液相；
第2步，气相再经过冷凝、吸附之后，主要是氢气的不凝气采出，而液相则送入渗透汽化膜进行脱水；
第3步，脱水后得到的甲乙酮粗产品再送入精馏塔进一步精制，塔顶得到甲乙酮产品，塔底得到重组分。
所述的第2步中，渗透汽化膜的料液侧的表压为0～0.4 MPa；渗透侧与真空系统相连，渗透侧绝压为100～4000 Pa。
所述的第2步中，渗透汽化膜脱水系统进行脱水时，待脱水的物料可以是以气相方式脱水，也可以为液相方式脱水。
所述的第2步中，渗透汽化膜采用的膜为优先透水膜，可以为聚乙烯醇、聚酰亚胺、壳聚糖、二氧化硅、无机分子筛膜，最优是分子筛膜。
渗透汽化膜是由1～200个渗透汽化膜分离器串联、并联或混联连接。
所述的第3步中，甲乙酮粗产品是采血气相或者液相方式进入精馏塔。
所述的第3步中，重组分返回至反应器中进行脱氢反应。
一种仲丁醇气相脱氢生产甲乙酮的生产装置，包括有依次连接的预热器、蒸发器、过热器和反应器，在蒸发器的底部设置有加热器，反应器的反应产物出料口通过第一冷凝器与气液分离器连接，气液分离器的气相出口依次与第二冷凝器、吸附塔连接，气液分离器的液相出口与渗透汽化膜分离机组连接，渗透汽化膜分离机组的截留侧与精馏塔连接，渗透汽化膜分离机组的渗透侧上连接有第三冷凝器和真空泵；精馏塔的塔顶设置有第四冷凝器，在精馏塔的塔底设置有再沸器。
所述的渗透汽化膜分离机组中采用的膜为优先透水膜，可以为聚乙烯醇、聚酰亚胺、壳聚糖、二氧化硅、无机分子筛膜，最优是分子筛膜。
所述的渗透汽化膜分离机组中安装的膜是由1～200个渗透汽化膜分离器串联、并联或混联连接而成。
精馏塔的塔底再与反应器连接。
有益效果
1、本发明脱水采用渗透汽化膜或蒸汽渗透膜分离装置，不受共沸限制，工艺过程简单，自动化程度高，操作简便，设备占地面积少，该过程不需要引入第三种组分，避免了第三种组分对环境和产品造成的污染；
2、本发明采用膜脱水-精馏耦合工艺，膜系统出来的产品不经冷凝，以气相或液相形式进入精制塔，降低系统内的冷热负荷；
3、本发明热量优化配置，预热器、过热器相当于冷凝器，减少了整个系统的固定设备投资。
附图说明
图1是本发明提供的仲丁醇气相脱氢制备甲乙酮的工艺流程示意图。
1、预热器；2、蒸发器；3、过热器；4、加热器；5、反应器；6、第一冷凝器；7、气液分离器；8、第二冷凝器；9 、吸附塔； 10、渗透汽化膜分离机组；11、第三冷凝器；12、真空泵；13、精馏塔；14、再沸器；15、第四冷凝器。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0.1%至约5%的浓度，还包括有所指范围内的单个浓度（如，1%、2%、3%和4%）和子区间（例如，0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%）。本发明中所述的百分比在无特别说明的情况下，是指重量百分比。
在本说明书中所述及到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施方式”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本申请所要保护的范围内。
实施例1
一种仲丁醇气相脱氢制备甲乙酮的工艺，如图1所示，包括下列步骤：原料仲丁醇和氢气经预热器1加热后进入蒸发器2、蒸发成气相后进入过热器3，从过热器3出来后进入反应器5，在350℃、0.34MPa反应条件下进行脱氢反应，反应产物经过热器3、预热器1、第一冷凝器6三级冷凝后进入气液分离器7。从气液分离器7中出来的气相组分经第二冷凝器8、吸附塔9（填充有活性炭）提纯后不凝气氢气采出；液相组分加热至120℃，进入到由10个渗透汽化膜（每个膜组件面积为40 m2）串联构成的渗透汽化膜分离机组10进行脱水，膜系统中料液侧压力为0.3 MPa，渗透侧压力控制在2000 Pa，渗透侧在真空泵12的抽吸下，得到的渗透液经第三冷凝器11冷凝后排掉，原料侧经膜组件多级分离后得到含水量低于0.1wt.%的粗品甲乙酮，继续进入精馏塔13进行进一步精制，塔底得到重组分返回至反应器5中使原料回用，塔顶得到成品甲乙酮。
实施例2
一种仲丁醇气相脱氢制备甲乙酮的工艺，如图1所示，包括下列步骤：原料仲丁醇和氢气经预热器1加热后进入蒸发器2、蒸发成气相后进入过热器3，从过热器3出来后进入反应器5，在350℃、0.34MPa反应条件下进行脱氢反应，反应产物经过热器3、预热器1、第一冷凝器6三级冷凝后进入气液分离器7。从气液分离器7中出来的气相组分经第二冷凝器8、吸附塔9（填充有活性炭）提纯后不凝气氢气采出；液相组分加热至120℃，进入到由8个NaA分子筛渗透汽化膜（每个膜组件面积为10 m2）串联构成的渗透汽化膜分离机组10进行脱水，膜系统中料液侧压力分别为0.05、0.10、0.15、0.20MPa，渗透侧压力控制在1000 Pa，渗透侧在真空泵12的抽吸下，得到的渗透液经第三冷凝器11冷凝后排掉，原料侧经膜组件多级分离后得到含水量低于0.1wt.%的粗品甲乙酮，继续进入精馏塔13进行进一步精制，塔底得到重组分返回至反应器5中使原料回用，塔顶得到成品甲乙酮。
实施例3
一种仲丁醇气相脱氢制备甲乙酮的工艺，如图1所示，包括下列步骤：原料仲丁醇和氢气经预热器1加热后进入蒸发器2、蒸发成气相后进入过热器3，从过热器3出来后进入反应器5，在350℃、0.34MPa反应条件下进行脱氢反应，反应产物经过热器3、预热器1、第一冷凝器6三级冷凝后进入气液分离器7。从气液分离器7中出来的气相组分经第二冷凝器8、吸附塔9（填充有活性炭）提纯后不凝气氢气采出；液相组分加热至120℃，进入到由8个NaA分子筛渗透汽化膜（每个膜组件面积为10 m2）串联构成的渗透汽化膜分离机组10进行脱水，膜系统中料液侧压力分别为0.05、0.10、0.15、0.20MPa，渗透侧压力控制在1000 Pa，渗透侧在真空泵12的抽吸下，得到的渗透液经第三冷凝器11冷凝后排掉，原料侧经膜组件多级分离后得到含水量低于0.1wt.%的粗品甲乙酮，继续进入精馏塔13进行进一步精制，塔底得到重组分弃去，塔顶得到成品甲乙酮。