CN109942420A - 一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法 - Google Patents

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戴江英
庞宝华
许国荣
王海明
田美丽
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Abstract

本发明公开了一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，采用反应精馏装置，其结构包括：反应精馏塔，反应精馏塔的顶部设置有带取样阀的输出管，输出管与冷凝器的输入端相连接，冷凝器的输出端分别与分液罐和成品罐相连接，分液罐上设置有回流管和排水管，回流管与反应精馏塔的顶部相连接，排水管与回收罐相连接；采用丙酸和一元醇为反应原料、以硫酸氢盐为催化剂；在冷凝器的输出端取样，当馏份中丙酸酯的含量低于99%时，反应精馏塔输出的馏份经输送管、冷凝器进入至分液罐中；当馏份中丙酸酯的含量大于等于99%时，反应精馏塔输出的馏份则被输送至成品罐中储存。本发明的优点是：反应、精馏集于一体，反应效率高，选择性好。

Description

一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法
技术领域
本发明涉及丙酸酯制备的技术领域。
背景技术
丙酸酯可用作食品添加剂、天然树脂以及合成树脂的溶剂、各种化学试剂、以及锂电池电解液溶剂等等，其运用十分广泛。丙酸酯的制备方法比较多，如杂多酸均相催化法、固体酸H催化法等，这些制备方法都采用先反应后分离的工艺路线，可参考CN207944042U、CN102976939B、CN106146302A。
目前的，采用先反应后分离的丙酸酯的制备工艺，其缺陷在于：能耗高、设备投资大，反应过程种选择性差、收率低。
发明内容
本发明的目的是：提供一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其转化率高、选择性好、纯度高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，采用反应精馏装置，其结构包括：反应精馏塔，反应精馏塔的顶部设置有输出管，所述的输出管与冷凝器的输入端相连接，冷凝器的输出端分别与分液罐和成品罐相连接，分液罐上设置有回流管和排水管，回流管与反应精馏塔的顶部相连接，排水管与回收罐相连接；采用丙酸和一元醇为反应原料、以硫酸氢盐为催化剂，反应温度控制在60℃~130℃，其中丙酸和硫酸氢盐从反应精馏塔的顶部进料，一元醇从反应精馏塔的底部进料；在冷凝器的输出端对馏份取样，当馏份中丙酸酯的质量分数低于99%时，反应精馏塔输出的馏份不断经输送管、冷凝器进入至分液罐中，分液罐中的有机相则不断通过回流管回流至反应精馏塔内，分液罐中的水相则排入至回收罐中；当馏份中丙酸酯的质量分数大于等于99%时，反应精馏塔输出的馏份则被输送至成品罐中储存。
进一步地，前述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其中，所述的硫酸氢盐为硫酸氢钠，硫酸氢钠的使用量为丙酸和一元醇质量总和的0.5%。
进一步地，前述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其中，硫酸氢盐配置成质量分数为50%的水溶液后进行投料。
进一步地，前述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其中，丙酸和一元醇的投料的摩尔比为1:（1~1.3）。
进一步地，前述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其中，一元醇分批次间隔投料。
进一步地，前述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其中，反应精馏塔内的底部设置有搅拌器，搅拌器用于对反应精馏塔底部的物料进行搅拌。
进一步地，前述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其中，分液罐中的有机相从回流管回流至反应精馏塔内时，反应精馏塔输出管与回流管内的流量比为1:1。
进一步地，前述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其中，冷凝器的输出端设置有取样阀。
本发明的优点是：一、采用硫酸氢盐作为催化剂，尤其是以硫酸氢钠作为催化剂，其反应温和，副产少，酸性低，对设备的腐蚀性小。二、一元醇分批次加入，使反应正向进行，加快反应进程，更高效率的得到高含量的丙酸酯。三、反应、精馏集于一体，反应效率高，选择性好。
附图说明
图1是本发明所述的种制备高纯度丙酸酯的方法中采用的反应精馏装置的结构示意图。
具体实施方式
下面对一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法做详细说明。
一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，采用反应精馏装置，采用丙酸和一元醇为反应原料、以硫酸氢盐为催化剂。
反应精馏装置包括：反应精馏塔1，反应精馏塔是集反应和精馏为一体的塔釜，反应精馏塔1内的底部设置有搅拌器11，搅拌器11用于对反应精馏塔1底部的物料进行搅拌。反应精馏塔1的顶部设置输出管6，所述的输出管6与冷凝器2的输入端相连接，冷凝器2的输出端分别与分液罐3和成品罐5相连接，为了便于取样，冷凝器2的输出端还设有取样阀7。分液罐3上设置有回流管31和排水管32，回流管31与反应精馏塔1的顶部相连接，排水管32与回收罐4相连接。
采用丙酸和一元醇为反应原料、以硫酸氢盐为催化剂。反应温度控制在60℃~130℃。丙酸和一元醇投料的摩尔比为1:（1~1.3），一元醇分批次投料，通常采用三批次。其中，丙酸和硫酸氢盐从反应精馏塔1的顶部进料，一元醇从反应精馏塔1的底部进料。反应过程中一元醇向上运动，丙酸和硫酸氢盐向下运动，丙酸和一元醇接触即快速发生反应。硫酸氢盐配置成质量分数为50%的水溶液进行投料，硫酸氢盐优选为硫酸氢钠，硫酸氢钠的使用量为丙酸和一元醇质量总和的0.5%。
在取样阀7处对馏份取样，当馏份中丙酸酯的质量分数低于99%时，反应精馏塔1输出的馏份经输出管6、冷凝器2进入至分液罐3中，馏份在分液罐3中分层，分液罐3中的有机相则不断通过回流管31回流至反应精馏塔1内，回流比控制在1:1，即反应精馏塔1的输出管6的流量与回流管31内的流量比控制在1:1。由于反应体系复杂，会产生多种共沸物，经检测如果馏份中产品含量较低时，就将馏份中的有机相回送至反应精馏塔内进一步反应，这能使得反应正向进行，同时能提高反应效率，降低反应能耗。
分液罐3中的水相则通过排水管32排入至回收罐4中。当馏份中丙酸酯的质量分数大于等于99%时，将馏份输入至成品罐5中储存。
下面通过具体实施例对本发明所述的反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法做进一步说明。
实施例1。
将丙酸（300 kg）和硫酸氢钠水溶液（含硫酸氢钠2.34 kg，质量分数为50%）从1000L的反应精馏塔1的顶部投料，甲醇（168.86 kg）由反应精馏塔1的底部投料，其中甲醇分三批次投料。反应温度控制在76.5℃~80.5℃，反应时间4 h，反应精馏塔1底部的搅拌器11的搅拌速度为700 r/min。监控馏分，当馏份中丙酸酯的质量分数低于99%时，从反应精馏塔1顶部蒸出的馏分经冷凝器2，进入至分液罐3内，分液罐3中分出水相至回收罐4，有机相回流至反应精馏塔1内继续反应，回流比为1：1。检测到馏分中丙酸酯的质量分数为99.70%时，将馏分收集在至成品罐5，得成品350.01 kg，摩尔收率：97.70%。
实施例2。
将丙酸（300 kg）和硫酸氢钠水溶液（含硫酸氢钠2.71 kg，质量分数为50%）从1000L的反应精馏塔1的顶部投料，乙醇（242.56 kg）由反应精馏塔1的底部投料，其中乙醇分三批次投料。反应温度控制在98.6℃~100.8℃，反应时间5 h，反应精馏塔1底部的搅拌器11的搅拌速度为600 r/min。监控馏分，当馏份中丙酸酯的质量分数低于99%时，从反应精馏塔1顶部蒸出的馏分经冷凝器2进入至分液罐3内，分液罐3中的水相进入至回收罐4，有机相回流至反应精馏塔1内继续反应，回流比为1：1。检测到馏分中丙酸酯的质量分数为99.75%时，将馏分收集在至成品罐5，得成品406.05 kg，摩尔收率：97.92%。
实施例3。
将丙酸（300 kg）和硫酸氢钠水溶液（含硫酸氢钠3.08 kg，质量分数为50%）从1000L的反应精馏塔1的顶部投料，正丙醇（316.42 kg）由反应精馏塔1的底部投料，其中正丙醇分三批次投料。反应温度控制在121.3℃~124.8℃，反应时间6 h，反应精馏塔1底部的搅拌器的搅拌速度为500 r/min。监控馏分，当馏份中丙酸酯的质量分数低于99%时，从反应精馏塔1顶部蒸出的馏分，经冷凝器2，进入至分液罐3内，分液罐3中分出水相至回收罐4，有机相回流至反应精馏塔1内继续反应，回流比为1：1。检测到馏分中丙酸酯的质量分数为99.78%时，将馏分收集在至成品罐5，得成品462.95 kg，摩尔收率：98.19%。
实施例4。
将丙酸（400 kg）和硫酸氢钠水溶液（含硫酸氢钠3.62 kg，质量分数为50%）从1000L的反应精馏塔1的顶部投料，乙醇（323.74 kg）由反应精馏塔1的底部投料，其中乙醇分三批次投料。反应温度控制在98.6℃~100.8℃，反应时间4 h，反应精馏塔1底部搅拌器的搅拌速度为800 r/min。监控馏分，当馏份中丙酸酯的质量分数低于99%时，从反应精馏塔1顶部蒸出的馏分经冷凝器2，进入至分液罐3内，分液罐3中的水相进入至回收罐4，有机相回流至反应精馏塔1内继续反应，回流比为1：1。检测到馏分中丙酸酯的质量分数为99.8%时，将馏分收集在至成品罐5，得成品542.29 kg，摩尔收率：98.24%。
由上可知，本发明的优点是：一、采用硫酸氢盐，尤其是硫酸氢钠作为催化剂，其反应温和，副产少，酸性低，对设备的腐蚀性小。二、一元醇分批次加入，使反应正向进行，加快反应进程，更高效率的得到高含量的丙酸酯。三、反应、精馏集于一体，反应效率高，选择性好。

Claims (8)

1.一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其特征在于：采用反应精馏装置，其结构包括：反应精馏塔，反应精馏塔的顶部设置有输出管，输出管与冷凝器的输入端相连接，冷凝器的输出端分别与分液罐和成品罐相连接，分液罐上设置有回流管和排水管，回流管与反应精馏塔的顶部相连接，排水管与回收罐相连接；采用丙酸和一元醇为反应原料、以硫酸氢盐为催化剂，反应温度控制在60℃~130℃，其中丙酸和硫酸氢盐从反应精馏塔的顶部进料，一元醇从反应精馏塔的底部进料；在冷凝器的输出端对馏份取样，当馏份中丙酸酯的质量分数低于99%时，反应精馏塔输出的馏份不断经输送管、冷凝器进入至分液罐中，分液罐中的有机相则不断通过回流管回流至反应精馏塔内，分液罐中的水相则排入至回收罐中；当馏份中丙酸酯的质量分数大于等于99%时，反应精馏塔输出的馏份则被输送至成品罐中储存。
2.根据权利要求1所述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其特征在于：所述的硫酸氢盐为硫酸氢钠，硫酸氢钠的使用量为丙酸和一元醇质量总和的0.5%。
3.根据权利要求1所述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其特征在于：硫酸氢盐配置成质量分数为50%的水溶液后进行投料。
4.根据权利要求1所述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其特征在于：丙酸和一元醇的投料的摩尔比为1:（1~1.3）。
5.根据权利要求1所述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其特征在于：一元醇分批次间隔投料。
6.根据权利要求1所述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其特征在于：反应精馏塔内的底部设置有搅拌器，搅拌器用于对反应精馏塔底部的物料进行搅拌。
7.根据权利要求1所述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其特征在于：分液罐中的有机相从回流管回流至反应精馏塔内时，反应精馏塔输出管与回流管内的流量比为1:1。
8.根据权利要求1所述的一种反应精馏法制备高纯度丙酸酯的方法，其特征在于：冷凝器的输出端设置有取样阀。
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