CN113493380A - 高纯度醋酸甲酯制备方法和其制备*** - Google Patents
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Abstract
本专利申请提供了一种高纯度醋酸甲酯制备方法和其制备***。其中高纯度醋酸甲酯制备方法,醋酸和甲醇在固体催化剂的催化作用下,于预反应器中先行反应,再于催化蒸馏塔继续催化反应,其中催化蒸馏塔在其反应段中部补充醋酸、反应段上部增加萃取剂,所述的萃取剂为乙二醇、丙二醇中至少一种。本高纯度醋酸甲酯制备方法的制备***,其组成包括物料流动方向依次连接的预反应器和催化蒸馏塔,催化蒸馏塔之后串联设置有脱轻的第一精馏塔、回收醋酸的第二精馏塔和回收萃取剂的第三精馏塔。本技术方案实现高纯度醋酸甲酯出品,同时缩短了分离流程设置,减轻了后序分离处理的压力,且运行能耗低,具有可观的经济效益。
Description
技术领域
本专利申请涉及有机物酯化合成的制备方法及制备***,尤其涉及醋酸甲酯的制备方法及制备***。
背景技术
醋酸甲酯是一种重要的溶剂和有机化工原料。醋酸甲酯作为有机化工原料,主要用于油漆涂料、醋酸纤维素、人造革、油脂萃取剂、人造纤维等产品制造;作为溶剂,主要用于代替丙酮、丁酮、醋酸乙酯、环戊烷等;作为提取剂,用于医药、有机酸等产品生产;醋酸甲酯还被用作纺织工业的清洗剂,或天然香料的萃取剂,是制药工业和有机合成工业的重要原料。市场销售醋酸甲酯的成品纯度大多为90~95%,浓度再高的醋酸甲酯市场售价较为昂贵。
醋酸甲酯由甲醇和醋酸在酸性催化剂作用下反应生成,其反应条件较为温和,但由于本反应为可逆反应,反应中,生成的醋酸甲酯还会与甲醇、水相互会生成二元或三元恒沸物,分离难度大,因此,常规制备方法难以制备高纯度醋酸甲酯,也造成产品精制***极其复杂;另外,由于受化学平衡制约,其反应转化率较低;再者,未反应的甲醇和醋酸要回收循环使用,其分离流程复杂、设备投资大、且运行能耗高。
发明内容
本专利申请的发明目的在于使反应始终向正向推进、从而提高甲醇转化率、简化分离工艺、简化制备***组成,更重要的是提高醋酸甲酯制备纯度,提供一种高纯度醋酸甲酯制备方法和其制备***。
本专利申请提供的高纯度醋酸甲酯制备方法技术方案,其主要技术内容是:一种高纯度醋酸甲酯制备方法,醋酸和甲醇按摩尔比1~2:1混合,在固体催化剂的催化作用下,于预反应器中先行反应,再于催化蒸馏塔继续催化反应,预反应器的产物连接至催化蒸馏塔的反应段下部,催化蒸馏塔在其反应段中部补充醋酸、反应段上部增加萃取剂中,于反应条件:塔顶常压、塔顶温度56±2℃、反应段温度60~140℃、塔回流比为0.5~10中继续反应,其中醋酸补充量与甲醇原料的摩尔比为1~2:1,萃取剂与预反应器产物出料量的摩尔比为1:1,所述的萃取剂为乙二醇、丙二醇中至少一种。
上述整体技术方案的之一优选技术手段,预反应器的反应条件是:压力0.2~0.5MPa、温度为70~90℃、空速1.0~10h-1、反应原料和反应产物均为液相。
上述整体技术方案的之一优选技术手段,预反应器和催化蒸馏塔中装填固体催化剂为阳离子树脂催化剂、杂多酸催化剂或分子筛催化剂,优选磺酸系列大孔的阳离子交换树脂催化剂。
上述整体技术方案的之一优选技术手段,所述的预反应器为固定床反应器。
上述整体技术方案的之一优选技术手段,催化蒸馏塔塔釜物料依次经由串联的第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔,由常压运行的第一精馏塔先行脱除催化蒸馏塔塔釜物料的二甲醚、甲醇的轻组份杂质,由常压运行的第二精馏塔、于第一精馏塔之后脱离回收醋酸,由第三精馏塔为萃取剂回收塔,在-0.090~-0.095MPa减压运行,从催化蒸馏塔塔釜物料中回收萃取剂。
本专利申请还提供一种实施上述高纯度醋酸甲酯制备方法的制备***,本醋酸甲酯制备***,其组成包括物料流动方向依次连接的预反应器和催化蒸馏塔,预反应器为固定床反应器,预反应器的底部产物出料管连接至催化蒸馏塔的反应段下部,反应段中部连接有醋酸补料管、反应段上部连接有萃取剂进料管,催化蒸馏塔塔顶连接有回流支路和醋酸甲酯料管。
上述制备***技术方案的之一优选技术手段,催化蒸馏塔塔釜物料管之后串联设置有第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔,常压运行的第一精馏塔为脱轻塔,常压运行的第二精馏塔为脱醋酸塔,塔顶醋酸回收管连接至醋酸原料管,减压运行的第三精馏塔为萃取剂回收塔,塔顶的萃取剂回收管并入催化蒸馏塔萃取剂进料管。
本专利申请公开的高纯度醋酸甲酯制备方法和其制备***技术方案,醋酸和甲醇于预反应器中先行反应,再进入催化蒸馏塔继续反应,使预反应后未反应的甲醇和醋酸充分反应,而且催化蒸馏塔采取萃取剂加入,通过改变物料的相对挥发度、打破二元或三元恒沸物生成条件,促使水从醋酸甲酯中分离,将水和醋酸带出反应体系,为获得高纯度醋酸甲酯产品创造了条件,实践证明,本申请的醋酸甲酯出品纯度达到了98%以上;本技术方案将反应和分离有机耦合于一塔中进行,使较难分离的甲醇充分反应完全,解决了物料多次沸腾冷却能量消耗大的技术问题,同时,促使醋酸与甲醇的可逆反应平衡倾斜于正向,能够轻松的提高反应效率、提高转化率;并大大缩短了分离流程设置,减轻了后序分离处理的压力,催化蒸馏塔之后的脱轻第一精馏塔,脱除二甲醚、甲醇等轻组分后,实施醋酸和萃取剂回收和循环使用,其分离工艺简单、分离效率高、使各种原料得到高效回收利用,本高纯度醋酸甲酯制备方法及制备***具有可观的经济效益。
附图说明
图1为本专利申请制备***的构成图。
具体实施方式
本专利申请的高纯度醋酸甲酯制备***实施完成高纯度醋酸甲酯的制备。
本高纯度醋酸甲酯制备***,其基本组成包括按物料流动方向依次连接设置的预反应器11和催化蒸馏塔12,预反应器11为固定床反应器,预反应器11的底部产物出料管3连接至催化蒸馏塔12的反应段下部,催化蒸馏塔12反应段中部连接有醋酸补料管4、反应段上部连接有萃取剂进料管5,醋酸甲酯料管6由催化蒸馏塔12塔顶引出。预反应器11和催化蒸馏塔12中均装填有固体催化剂,所述的固体催化剂为阳离子树脂催化剂、杂多酸催化剂或分子筛催化剂,其中优选磺酸系列大孔的阳离子交换树脂催化剂。
醋酸2和甲醇1按摩尔比1~2:1混合,在固体催化剂的催化作用下,于预反应器中先行反应,预反应器的反应条件是:压力0.2~0.5MPa、温度为70~90℃、空速1.0~10h-1、反应原料和反应产物均为液相;预反应器的产物连接至催化蒸馏塔的反应段下部,再于催化蒸馏塔12中,在反应段中部补充醋酸、反应段上部增加萃取剂继续反应:塔顶常压、塔顶温度56±2℃、反应段温度60~140℃、塔回流比为0.5~10,其中醋酸补充量与甲醇原料的摩尔比为1~2:1,萃取剂与预反应器产物出料量的摩尔比为1:1,所述的萃取剂为乙二醇、丙二醇中至少一种。
催化蒸馏塔12塔釜物料管之后连接管线串联的第一精馏塔13、第二精馏塔14和第三精馏塔15,第一精馏塔13为常压运行的脱轻塔,用于先行脱除催化蒸馏塔12塔釜物料的二甲醚、甲醇等轻组份杂质,之后进入常压运行的第二精馏塔,脱除、回收醋酸,由塔顶引出的醋酸回收管8最好回送连接至醋酸原料管或醋酸原料罐;第三精馏塔15在-0.090~-0.095MPa中减压运行,从催化蒸馏塔塔釜物料回收萃取剂,由塔顶引出的萃取剂回收管9并入催化蒸馏塔萃取剂进料管。
在总制备工艺中,下表给出了七份具体工艺条件实施例,可知所获得的醋酸甲酯纯度可高达99.6%。
Claims (7)
1.一种高纯度醋酸甲酯制备方法,其特征在于,醋酸和甲醇按摩尔比1~2:1混合,在固体催化剂的催化作用下,于预反应器中先行反应,再于催化蒸馏塔继续催化反应,预反应器的产物连接至催化蒸馏塔的反应段下部,催化蒸馏塔在其反应段中部补充醋酸、反应段上部增加萃取剂中,于反应条件:塔顶常压、塔顶温度56±2℃、反应段温度60~140℃、塔回流比为0.5~10中继续反应,其中醋酸补充量与甲醇原料的摩尔比为1~2:1,萃取剂与预反应器产物出料量的摩尔比为1:1,所述的萃取剂为乙二醇、丙二醇中至少一种。
2.根据权利要求1所述的高纯度醋酸甲酯制备方法,其特征在于,预反应器的反应条件是:压力0.2~0.5MPa、温度为70~90℃、空速1.0~10h-1、反应原料和反应产物均为液相。
3.根据权利要求1或2所述的高纯度醋酸甲酯制备方法,其特征在于,预反应器和催化蒸馏塔中装填固体催化剂为阳离子树脂催化剂、杂多酸催化剂或分子筛催化剂。
4.根据权利要求3所述的高纯度醋酸甲酯制备方法,其特征在于,固体催化剂为磺酸系列大孔的阳离子交换树脂催化剂。
5.根据权利要求1或2所述的高纯度醋酸甲酯制备方法,其特征在于,催化蒸馏塔塔釜物料依次经由串联的第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔,由常压运行的第一精馏塔先行脱除催化蒸馏塔塔釜物料的二甲醚、甲醇的轻组份杂质,由常压运行的第二精馏塔、于第一精馏塔之后脱离回收醋酸,由第三精馏塔为萃取剂回收塔,在-0.090~-0.095MPa减压运行,从催化蒸馏塔塔釜物料中回收萃取剂。
6.一种实施权利要求1-5任一所述高纯度醋酸甲酯制备方法的制备***,其特征在于,其组成包括物料流动方向依次连接的预反应器(11)和催化蒸馏塔(12),预反应器(11)为固定床反应器,预反应器(11)的底部产物出料管(3)连接至催化蒸馏塔(12)的反应段下部,反应段中部连接有醋酸补料管(4)、反应段上部连接有萃取剂进料管(5),催化蒸馏塔(12)塔顶连接有回流支路和醋酸甲酯料管(6)。
7.根据权利要求6所述的所述的高纯度醋酸甲酯制备方法,其特征在于,催化蒸馏塔塔釜物料管之后串联设置有第一精馏塔(13)、第二精馏塔(14)和第三精馏塔(15),常压运行的第一精馏塔(13)为脱轻塔,常压运行的第二精馏塔(14)为脱醋酸塔,塔顶醋酸回收管(8)连接至醋酸原料管,减压运行的第三精馏塔(15)为萃取剂回收塔,塔顶的萃取剂回收管(9)并入催化蒸馏塔萃取剂进料管(5)。
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