醇类液相脱氢制醛/酮类是一种相对温和、安全的方法,适合某些结构简单的醛/酮类化合物制备。以环戊醇制备环戊酮为例,对该方法的优缺点进行实验研究,并提出改进方法。常规反应精馏脱氢制环戊酮方法实际反应选择性约84%,主要副产物为1-环戊基-环戊醇(半缩酮)以及1-羟基-双环戊基-2-酮、2-亚环戊基-环戊酮、2-环戊基-环戊酮(羟醛缩合及连锁反应产物),实验结果表明,反应液中环戊酮含量过高和反应温度过高是主要的促进副反应原因。本文利用环戊酮-水、环戊醇-水形成最低共沸物的特性,通过加入第三组分水,将反应温度降低至110℃;利用反应蒸馏方法及时提取出产生的环戊酮,将反应液中环戊酮含量降低至10%左右。经过改进后,本工艺的产品环戊酮纯度达到99.9%以上,反应选择性提高至97.2%。另外,收集副产物氢气,经压缩-冷却-脱水-纯化工序,得到含量99.6%的工业氢(一级品,杂质主要为水汽、空气),并作为原料成功用于加氢反应。此外,设计一条完整工艺流程,它包含反应精馏、气体加工、共沸脱水、气液分离等工序。同时,使用Aspen Plus软件进行计算机模拟。模拟选用Peng-Rob、NRTL两个物性方程,包含15个设备模型、28股物流、2个循环嵌套。全流程进行迭代计算至完全收敛,模拟结果与小试实验数据相符。基于实验和计算机模拟成果,在中试设备上进行放大生产。结果表明,控制反应温度110℃、催化剂占反应液1.5%、环戊醇与水投料比1.36:1、回流比R=5、理论塔板30块左右、脱水温度134℃、氢气压缩比21、压缩后冷却至2℃时,得到环戊酮纯度约99.7%,氢气纯度约99.3%,回收水纯度99.99%,综合收率约90.0%。相比原工艺,改进后工艺可节约生产成本24.68%。