CN207537374U - 间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置及其生产工艺，装置中酯化反应釜顶部连接酯化分离柱，酯化分离柱顶部连接酯化精馏塔下部，酯化精馏塔底部连接酯化反应釜上部，酯化精馏塔顶部经酯化冷凝器连接酯化回流比分配器,酯化回流比分配器连接聚结分相器,聚结分相器上部连接酯化精馏塔上部，水相接收罐连接聚结分相器下部，油相接收罐连接酯化回流比分配器，萃取精馏塔连接水相接收罐，萃取塔顶冷凝器连接萃取精馏塔顶部，萃取塔顶回流罐连接萃取塔顶冷凝器,萃取塔顶回流罐底部连接酯化反应釜顶部。本实用新型提高了粗酯的收率，降低了能源消耗，共沸剂、萃取剂能够回收使用。

Description

间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置

技术领域

本实用新型属于连续生产工艺的合成工艺，特别涉及的为一种间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置及利用所述精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物的装置进行精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物的工艺。

背景技术

氰乙酸乙酯是一种重要的化工中间体，用于合成酯类、酰胺类、酸类、腈类化合物。日本主要用作氰基丙烯酸酯类快干胶的中间体，用于汽车零件、家用电器组装件的粘接，另外还用于维生素B6、合成染料等领域。氰乙酸乙酯与甲氧基乙酰丙酮及氨水环合可制得5-氰基-6-羟基-4-甲氧甲基-2-甲基吡啶。经硝化、氯化、催化加氢可得3-氨基-5-氨甲基-4-甲氧甲基-2-甲基吡啶。再进一步重氮化、水解、成盐可得微生素B6。

酯化反应，是一类有机化学反应，是醇跟羧酸或含氧无机酸生成酯和水的反应。羧酸跟醇的酯化反应是可逆的，并且一般反应极缓慢，故常用浓硫酸作催化剂。酯化反应属于可逆反应，一般情况下反应进行不彻底，依照反应平衡原理，要提高酯的产量，需要用从产物分离出一种成分或使反应物其中一种成分过量的方法使反应正方向进行。传统的酯化技术是用酸和醇在酸(常为浓硫酸)催化下加热回流反应。这个反应也称作费歇尔酯化反应。浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂，它可以将羧酸的羰基质子化，增强羰基碳的亲电性，使反应速率加快；也可以除去反应的副产物水，提高酯的产率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述存在的缺点，提供一种反应彻底、反应时间短的精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置。

本实用新型的技术方案是：

一种间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置，包括酯化反应釜、酯化分离柱、酯化精馏塔、酯化回流比分配器、聚结分相器、水相接收罐、油相接收罐；酯化反应釜顶部连接酯化分离柱，酯化分离柱顶部连接酯化精馏塔下部，酯化精馏塔底部连接酯化反应釜上部，酯化精馏塔顶部经酯化冷凝器连接酯化回流比分配器,酯化回流比分配器连接酯化精馏塔上部，酯化回流比分配器连接聚结分相器,聚结分相器上部连接酯化精馏塔上部，水相接收罐连接聚结分相器下部，油相接收罐连接酯化回流比分配器，油相接收罐下端连接到酯化反应釜顶部。

作为优选的技术方案，所述装置进一步包括萃取精馏塔、萃取塔顶冷凝器、萃取塔顶回流罐，所述萃取精馏塔连接所述水相接收罐，所述萃取塔顶冷凝器连接萃取精馏塔顶部，所述萃取塔顶回流罐连接萃取塔顶冷凝器,所述萃取塔顶回流罐底部连接酯化反应釜顶部、萃取精馏塔上部。

作为优选的技术方案，所述的酯化反应釜顶部与酯化分离柱的底部连接，酯化分离柱的顶部与酯化精馏塔的中下部连接，酯化精馏塔的底部与酯化反应釜的顶部连接。

作为优选的技术方案，所述酯化冷凝器包括酯化一级冷凝器和酯化二级冷凝器，酯化精馏塔的顶部与酯化一级冷凝器连接，酯化一级冷凝器与酯化二级冷凝器连接，酯化二级冷凝器的顶部与放空管线或抽真空管线连接，酯化二级冷凝器的底部与酯化回流比分配器的顶部连接；所述酯化回流比分配器的采出管线与聚结分相器底部进料管线和油相接收罐顶部连接，酯化回流比分配器的回流管线与酯化精馏塔的塔顶回流管线连接；所述聚结分相器的上部油相采出管线与酯化精馏塔的塔顶回流管线连接，聚结分相器的底部水相采出管线与水相接收罐的顶部连接。

作为优选的技术方案，所述油相接收罐、水相接收罐与放空总管连接，油相接收罐的底部与酯化反应釜共沸剂的进料管线连接，水相接收罐的底部与萃取精馏塔的中下部连接，萃取剂进料管线与萃取精馏塔的中上部连接。

作为优选的技术方案，所述萃取精馏塔的底部与萃取塔再沸器底部连接，萃取塔再沸器的顶部与萃取精馏塔的下部连接，萃取精馏塔的顶部与萃取塔顶冷凝器连接萃取塔顶冷凝器顶部与萃取塔顶捕集器连接，萃取塔顶捕集器顶部与放空管线连接，萃取塔顶冷凝器底部与萃取塔顶回流罐的顶部连接，萃取塔顶回流罐的底部与萃取精馏塔顶部回流管线、酯化反应釜共沸剂进料管线连接，萃取精馏塔的底部与萃取剂回收工段连接。

本实用新型还提供一种利用所述精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物的装置进行精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物的工艺。

本实用新型的技术方案是：

利用间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置进行精馏的工艺，包括步骤：

1)向酯化反应釜中加入定量的氰乙酸醇溶液、共沸剂、醇类溶液，然后将催化剂定量的加入到酯化反应釜内；

2)在催化剂的作用下，原料氰乙酸与醇类在酯化反应釜内发生酯化反应生成水，水与共沸剂以共沸的形式进入酯化分离柱，然后上升到酯化精馏塔塔顶，塔顶蒸汽经酯化一级冷凝器、酯化二级冷凝器冷凝，再经酯化回流比分配器控制，全部采出至聚结分相器，经聚结分相器分相后，水相收集在水相接收罐中，油相高位回流至酯化精馏塔塔顶作为回流，连续不断的将酯化反应产生的水带出；

3)酯化反应完成，停止向聚结分相器采料，打开油相接收罐的采料口，通过酯化回流比分配器控制采出速度，将酯化反应釜内残留的醇类、共沸剂全部采出，可以根据实际情况，对***抽真空，将反应釜内的大部分的轻组分采出；

4)将酯化反应釜内的粗酯输送至粗酯冷却器冷却降温后采出；

5)油相接收罐内的共沸剂醇溶液通过油相转料泵返回至酯化反应釜接着进行下一批的酯化反应；

6)水相接收罐内的水相输送至萃取精馏塔的中下部进料，落入塔釜的液相经萃取塔再沸器加热汽化，气相经萃取剂萃取后，经萃取塔顶冷凝器、萃取塔顶捕集器冷凝后一部分作为回流返回至萃取精馏塔塔顶，实现塔顶的热质传递，另一部分输送至酯化反应釜继续进行下一釜的酯化反应；

7)萃取剂进料在萃取塔的中上部，萃取塔塔釜的物料输送至萃取剂回收塔进行萃取剂回收后，返回至萃取塔循环使用。

作为优选的技术方案，所述的酯化反应釜采用间歇反应精馏的工艺，利用共沸剂，带出酯化反应产生的水，使酯化反应向正反应方向进行，提高反应速度与效率。

作为优选的技术方案，所述的步骤1)中醇类溶液的加入量大于酯化反应所需量，由于酯化反应属于可逆反应，一般情况下反应进行不彻底，依照反应平衡原理，要提高酯的产量，需要用从产物分离出一种成分或使反应物其中一种成分过量的方法使反应向正方向进行。而氰乙酸的生产比较繁琐，需要的投入的资金量比较大，所以为了保证反应能够向正反应方向进行，需要加入过量的醇类溶液，使氰乙酸的转化率大大的提高，减少氰乙酸的损失，增加酯的收率。

作为优选的技术方案，所述酯化反应在酯化进行时是常压进行的，酯化反应完后需要将反应釜内的残余的共沸剂、醇类脱除，为保证反应釜的温度，对***进行真空操作。

本实用新型中氰乙酸进料与醇类溶液混合在一起进料，主要是酯化反应所用的氰乙酸中不含水，而氰乙酸在常温下为固体，为防止氰乙酸堵塞管道，向氰乙酸中加入一定量的无水醇类溶液溶解，以氰乙酸醇溶液的形式进入酯化反应釜。酯化反应釜设有搅拌装置，添加搅拌装置会使反应釜内的物料混合均匀，增加酯化反应的反应速度与反应效率，提高收率。

本实用新型中酯化反应釜顶部连接酯化分离柱，通过分离柱将反应釜内的蒸汽带出的酸性催化剂分离出来，降低蒸汽对精馏塔的腐蚀。酯化回流比分配器连接聚结分相器,通过聚结分相器将油相与水相进行彻底分离，减少共沸剂的投入量，降低能耗。酯化工段连接萃取工段，回收酯化工段水相中的共沸剂醇类溶液，萃取工段连接萃取剂回收工段，回收萃取工段产生的含水萃取剂废液中的萃取剂。本实用新型的酯化反应精馏的工艺方法提高了粗酯的收率，降低了能源消耗，同时使加入的共沸剂、萃取剂能够回收重复使用，减少了共沸剂、萃取剂的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型本实用新型的工艺方法示意图。

图中：1-催化剂、2-氰乙酸乙醇溶液、3-无水乙醇、4-共沸剂、5-酯化反应釜、6-酯化分离柱、7-酯化精馏塔、8-酯化一级冷凝器、9-酯化二级冷凝器、10-酯化回流比分配器、11-聚结分相器、12-水相接收罐、13-油相接收罐、14-酯化釜出料泵、15-粗酯冷却器、16-油相转料泵、17-水相出料泵、18-萃取精馏塔、19-萃取塔再沸器、20-萃取塔顶冷凝器、21-萃取塔顶捕集器、22-萃取塔顶回流罐、23-萃取塔顶回流泵、24-萃取塔釜采出泵。

具体实施方式

如图1所示，一种间歇酯化反应精馏工艺生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物的工艺方法及装置,本装置及工艺生产的氰乙酸酯化物可以为氰乙酸乙酯、氰乙酸甲酯，丙二酸酯化物可以为丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯。该装置包括酯化反应釜5、酯化分离柱6、酯化精馏塔7、酯化回流比分配器10、聚结分相器11、水相接收罐12、油相接收罐13；酯化反应釜5顶部连接酯化分离柱6，酯化分离柱6顶部连接酯化精馏塔7下部，酯化精馏塔7底部连接酯化反应釜5上部，酯化精馏塔7顶部经酯化冷凝器连接酯化回流比分配器10,酯化回流比分配器10连接酯化精馏塔7上部，酯化回流比分配器10连接聚结分相器11,聚结分相器11上部连接酯化精馏塔7上部，水相接收罐12连接聚结分相器11下部，水相接收罐12经水相出料泵17连接至下一工序，油相接收罐13连接酯化回流比分配器10，油相接收罐13下端经油相转料泵16连接到酯化反应釜5顶部。

间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置的一个实施例中，所述装置进一步包括萃取精馏塔18、萃取塔顶冷凝器20、萃取塔顶回流罐22，所述萃取精馏塔18连接所述水相接收罐12，所述萃取塔顶冷凝器20连接萃取精馏塔18顶部，所述萃取塔顶回流罐22连接萃取塔顶冷凝器20,所述萃取塔顶回流罐22底部连接酯化反应釜5顶部、萃取精馏塔18上部。

间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置的一个实施例中，所述的酯化反应釜5顶部与酯化分离柱6的底部连接，酯化分离柱6的顶部与酯化精馏塔7的中下部连接，酯化精馏塔7的底部与酯化反应釜5的顶部连接。

间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置的一个实施例中，所述酯化冷凝器包括酯化一级冷凝器8和酯化二级冷凝器9，酯化精馏塔7的顶部与酯化一级冷凝器8连接，酯化一级冷凝器8与酯化二级冷凝器9连接，酯化二级冷凝器9的顶部与放空管线或抽真空管线连接，酯化二级冷凝器9的底部与酯化回流比分配器10的顶部连接；所述酯化回流比分配器10的采出管线与聚结分相器11底部进料管线和油相接收罐13顶部连接，酯化回流比分配器10的回流管线与酯化精馏塔7的塔顶回流管线连接；所述聚结分相器11的顶部油相采出管线与酯化精馏塔7的塔顶回流管线连接，聚结分相器11的底部水相采出管线与水相接收罐12的顶部连接。

间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置的一个实施例中，所述油相接收罐13、水相接收罐12与放空总管连接，所述聚结分相器11经U型弯顶部放空管线与放空总管连接，油相接收罐13的底部与油相转料泵16的进料管线连接，油相转料泵16的出料管线与酯化反应釜5共沸剂的进料管线连接，水相接收罐12的底部与水相出料泵的进料管线连接，水相出料泵的出料管线与萃取精馏塔18的中下部连接，萃取剂进料管线与萃取精馏塔18的中上部连接。

间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置的一个实施例中，所述萃取精馏塔18的底部与萃取塔再沸器19底部连接，萃取塔再沸器19的顶部与萃取精馏塔18的下部连接，萃取精馏塔18的顶部与萃取塔顶冷凝器20连接萃取塔顶冷凝器20顶部与萃取塔顶捕集器21连接，萃取塔顶捕集器21顶部与放空管线连接，萃取塔顶冷凝器20底部与萃取塔顶回流罐22的顶部连接，萃取塔顶回流罐22的底部与萃取塔顶回流泵23的进料管线连接，萃取塔顶回流泵23的出口管线与萃取精馏塔18顶部回流管线、酯化反应釜5共沸剂进料管线连接，萃取精馏塔18的底部与萃取塔釜采出泵24进口连接，萃取塔釜采出泵24与萃取剂回收工段连接。

向酯化反应釜5中加入定量的氰乙酸乙醇溶液2、共沸剂4环己烷、无水乙醇3，然后将催化剂1加入到酯化反应釜5内。开启酯化反应釜的搅拌，同时向酯化反应釜夹套内通入蒸汽，当酯化反应釜升到反应温度，氰乙酸与乙醇开始发生酯化反应生成水，水、环己烷、乙醇以三元共沸的形式进入酯化分离柱6，然后上升到酯化精馏塔7塔顶，塔顶蒸汽经酯化一级冷凝器8、酯化二级冷凝器9冷凝，再经酯化回流比分配器10控制，全部采出至聚结分相器11，经聚结分相器分相后，水相收集在水相接收罐12中，油相高位回流至酯化精馏塔塔顶作为回流，连续不断的将酯化反应产生的水带出。酯化反应完成后，停止向聚结分相器采料，打开油相接收罐13的采料口，通过酯化回流比分配器10控制采出速度，将酯化反应釜内残留的乙醇、环己烷全部采出，为了控制反应釜内的温度，减少副反应的进行，对***抽真空，将反应釜内的大部分的轻组分采出。将酯化反应釜内的粗酯经过酯化釜出料泵14输送至粗酯冷却器15冷却降温后采出。油相接收罐13内的环己烷、乙醇溶液通过油相转料泵16返回至酯化反应釜接着进行下一批的酯化反应。而水相接收罐内的水相通过水相出料泵17输送至萃取精馏塔18的中下部进料，落入塔釜的液相经萃取塔再沸器19加热汽化，蒸汽经萃取剂萃取后，再经萃取塔顶冷凝器20、萃取塔顶捕集器21冷凝收集在萃取塔顶回流罐22中，萃取塔顶回流罐22中的物料经萃取塔顶回流泵23输送，一部分作为回流返回至萃取精馏塔18塔顶，实现塔顶的热质传递。另一部分输送至酯化反应釜继续进行下一釜的酯化反应。萃取剂进料在萃取塔的中上部。萃取塔塔釜的物料经萃取塔釜采出泵24采出至萃取剂回收塔进行萃取剂回收后，返回至萃取塔循环使用。萃取塔顶捕集器21顶部设有放空口，为防止未被冷凝的气体放出污染环境，可以采用液封吸收装置将放空尾气用液封吸收后放空。

具体举例分析，该装置适用于大部分的酯化反应：

1mol氰乙酸与过量的乙醇在浓硫酸的作用下反应生成将近1mol的水，生成的水通过共沸剂环己烷共沸精馏采出，塔顶共沸带出的油相回流至塔顶，反复带出生成的水，带出的水相经过萃取精馏回收到不含水的烷醇返回去接着进行酯化反应，而生成将近1mol的氰乙酸乙酯与未反应完的氰乙酸、催化剂浓硫酸自塔釜采出。

1mol氯乙酸与过量的乙醇在浓硫酸的作用下反应生成将近1mol的水，生成的水通过共沸剂环己烷共沸精馏采出，塔顶共沸带出的油相回流至塔顶，反复带出生成的水，带出的水相经过萃取精馏回收到不含水的烷醇返回去接着进行酯化反应，而生成将近1mol的氯乙酸乙酯与未反应完的氯乙酸、催化剂浓硫酸自塔釜采出。

1mol丁酸与过量的乙醇在浓硫酸的作用下反应生成将近1mol的水，生成的水通过共沸剂环己烷共沸精馏采出，塔顶共沸带出的油相回流至塔顶，反复带出生成的水，带出的水相经过萃取精馏回收到不含水的烷醇返回去接着进行酯化反应，而生成将近1mol的丁酸乙酯与未反应完的丁酸、催化剂浓硫酸自塔釜采出。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置，其特征在于：所述装置包括酯化反应釜、酯化分离柱、酯化精馏塔、酯化回流比分配器、聚结分相器、水相接收罐、油相接收罐；酯化反应釜顶部连接酯化分离柱，酯化分离柱顶部连接酯化精馏塔下部，酯化精馏塔底部连接酯化反应釜上部，酯化精馏塔顶部经酯化冷凝器连接酯化回流比分配器,酯化回流比分配器连接酯化精馏塔上部，酯化回流比分配器连接聚结分相器,聚结分相器上部连接酯化精馏塔上部，水相接收罐连接聚结分相器下部，油相接收罐连接酯化回流比分配器，油相接收罐下端连接到酯化反应釜顶部。

2.如权利要求1所述的间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置，其特征在于：所述装置进一步包括萃取精馏塔、萃取塔顶冷凝器、萃取塔顶回流罐，所述萃取精馏塔连接所述水相接收罐，所述萃取塔顶冷凝器连接萃取精馏塔顶部，所述萃取塔顶回流罐连接萃取塔顶冷凝器,所述萃取塔顶回流罐底部连接酯化反应釜顶部、萃取精馏塔上部。

3.如权利要求1所述的间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置，其特征在于：所述酯化反应釜顶部与酯化分离柱的底部连接，酯化分离柱的顶部与酯化精馏塔的中下部连接，酯化精馏塔的底部与酯化反应釜的顶部连接。

4.如权利要求1所述的间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置，其特征在于：所述酯化冷凝器包括酯化一级冷凝器和酯化二级冷凝器，酯化精馏塔的顶部与酯化一级冷凝器连接，酯化一级冷凝器与酯化二级冷凝器连接，酯化二级冷凝器的顶部与放空管线或抽真空管线连接，酯化二级冷凝器的底部与酯化回流比分配器的顶部连接；所述酯化回流比分配器的采出管线与聚结分相器底部进料管线和油相接收罐顶部连接，酯化回流比分配器的回流管线与酯化精馏塔的塔顶回流管线连接；所述聚结分相器的上部油相采出管线与酯化精馏塔的塔顶回流管线连接，聚结分相器的底部水相采出管线与水相接收罐的顶部连接。

5.如权利要求1所述的间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置，其特征在于：所述油相接收罐、水相接收罐与放空总管连接，油相接收罐的底部与酯化反应釜共沸剂的进料管线连接，水相接收罐的底部与萃取精馏塔的中下部连接，萃取剂进料管线与萃取精馏塔的中上部连接。

6.如权利要求5所述的间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置，其特征在于：所述萃取精馏塔的底部与萃取塔再沸器底部连接，萃取塔再沸器的顶部与萃取精馏塔的下部连接，萃取精馏塔的顶部与萃取塔顶冷凝器连接萃取塔顶冷凝器顶部与萃取塔顶捕集器连接，萃取塔顶捕集器顶部与放空管线连接，萃取塔顶冷凝器底部与萃取塔顶回流罐的顶部连接，萃取塔顶回流罐的底部与萃取精馏塔顶部回流管线、酯化反应釜共沸剂进料管线连接，萃取精馏塔的底部与萃取剂回收工段连接。

7.如权利要求6所述的间歇反应精馏生产氰乙酸酯化物、丙二酸酯化物装置，其特征在于：所述的酯化反应釜采用间歇反应精馏的工艺，利用共沸剂，带出酯化反应产生的水，使酯化反应向正反应方向进行。