專利名稱：：生產(chǎn)高純度醋酸甲酯的工藝方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及生產(chǎn)高純度醋酸甲酯的工藝方法和裝置，具體涉及采用立體傳質(zhì)塔板與催化劑相結(jié)合的反應(yīng)精餾塔制備高純度醋酸甲酯的工藝。技術(shù)背景高純度醋酸甲酯是生產(chǎn)多種聚酯產(chǎn)品的重要中間體，同時(shí)是羰基化生產(chǎn)醋酐的重要原料。用甲醇和醋酸合成醋酸甲酯的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，醋酸甲酯、甲醇和水會形成二元或三元恒沸物，所以獲得高純度的醋酸甲酯非常困難。常規(guī)生產(chǎn)工藝采用l個(gè)反應(yīng)器和9個(gè)精餾塔，該工藝的主要缺點(diǎn)是反應(yīng)平衡常數(shù)較小(為5.20)，轉(zhuǎn)化率低，分離系統(tǒng)復(fù)雜，需要多個(gè)精餾塔才能得到純組分；并且有大量未反應(yīng)的甲醇與醋酸需循環(huán)，加上復(fù)雜的分離流程，故設(shè)備投資大，分離能耗高。反應(yīng)精餾是一種具有廣泛應(yīng)用前景的新型分離工藝?；瘜W(xué)反應(yīng)和精餾分離過程在反應(yīng)精餾塔內(nèi)同時(shí)完成，塔板上的持液量決定液體在塔內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間。由于工藝要求液體在塔內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，采用普通塔板時(shí)均需要提高溢流堰高度，使板上液層高度達(dá)到反應(yīng)時(shí)間的要求，但此時(shí)塔板存在壓降大、操作彈性小、處理能力低、塔板效率低等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種生產(chǎn)高純度醋酸甲酯的工藝方法和裝置，該方法是高純度醋酸甲酯的生產(chǎn)方法和采用大持液量、立體傳質(zhì)塔板與催化劑相結(jié)合的反應(yīng)精餾塔裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明提供的生產(chǎn)高純度醋酸甲酯的工藝方法是將甲醇和醋酸在催化劑的作用下合成醋酸甲酯溶液，然后經(jīng)過分離、萃取、精餾、甲醇回收步驟1)醋酸從反應(yīng)精餾塔上部加入，甲醇從反應(yīng)精餾段底部加入，反應(yīng)精餾塔頂部得到較高純度的醋酸甲酯；2)將得到較高純度的醋酸甲酯從中部加入精制塔，精制塔底部采出成品醋酸甲酯(純度》99.5%)，頂部物料返回反應(yīng)精餾塔；3)反應(yīng)精餾塔底部物料進(jìn)入回收塔的中下部，回收塔頂部物料返回反應(yīng)精餾塔，回收塔底部的水排放。甲醇與醋酸在反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)精餾段反應(yīng)生成醋酸甲酯，醋酸在反應(yīng)精餾塔的萃取段破壞醋酸甲酯、甲醇、水形成的二元和三元共沸物(使醋酸甲酯、甲醇和水不能形成二元或三元共沸物)；醋酸與醋酸甲酯在反應(yīng)精餾塔塔頂部至醋酸的精餾段分離；甲醇、醋酸甲酯與水在反應(yīng)精餾塔的提餾段分離。所述的催化劑為C100型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。所述的反應(yīng)精餾塔101回流比為0.82:1。所述的甲醇與醋酸的摩爾比為0.51.5:1。所述的反應(yīng)精餾塔操作過程的條件是0.10.2Mpa(絕對壓力)，3015(TC，并優(yōu)選0.1~0.15Mpa(絕對壓力)、5095°C。本發(fā)明所述的生產(chǎn)高純度醋酸甲酯的工藝方法的裝置主要包括反應(yīng)精餾塔101，精制塔102，回收塔103;所述的反應(yīng)精餾塔101包括塔體、塔板、降液板、溢流堰、噴射罩、催化劑填料；所述的塔板為水平塔板，水平塔板上開有規(guī)則的升氣孔，升氣孔上裝有升氣管，每個(gè)升氣管相配合安裝一個(gè)噴射罩，噴射罩上開有噴射孔，噴射罩的上方安裝氣液分離板，稱之為噴射單元；噴射單元之間裝有填料框；所述的催化劑填料裝在填料框內(nèi)；所述的降液板與塔板垂直安裝，溢流堰是降液板高出塔板的部分。所述的反應(yīng)精餾塔(101)包括精餾段、萃取段、反應(yīng)精餾段和提餾段；精餾塔頂部至醋酸加入段為精餾段，醋酸加入口至催化劑填料的最上部為萃取段，裝有催化劑填料的部分為反應(yīng)精餾段，甲醇加入口以下為提餾段。所述的反應(yīng)精餾塔(101)精餾段的塔板是520層，萃取段的塔板是1030層，反應(yīng)精餾段的塔板是550層，提餾段的塔板是520層。所述的塔板上開有規(guī)則排列的矩形、圓形板孔，其中，孔的排數(shù)為l-20;塔板上的每個(gè)板孔上安裝相應(yīng)的矩形或圓形升氣管，升氣管與塔板之間所夾的角度為60-85°。所述的溢流堰高度20400mm，優(yōu)選100400mm。本發(fā)明是通過醋酸和甲醇在大持液量、立體傳質(zhì)塔板與催化劑相結(jié)合的反應(yīng)精餾塔進(jìn)行催化反應(yīng)生成醋酸甲酯溶液，塔板持液量明顯提高，塔板上清液層高度可以在20-400mm范圍內(nèi)任意調(diào)整，以滿足反應(yīng)精餾對持液量的要求。試驗(yàn)證明在此液層高度范圍內(nèi)，單層塔板壓力降小于0.6KPa。單塔的轉(zhuǎn)化率明顯提高，精制塔102底部可得到純度》99.5%的醋酸甲酯。本發(fā)明具有設(shè)備投資少、成本低、操作簡單、操作彈性大、處理能力高等特點(diǎn)，同時(shí)使用催化劑可再生，對環(huán)境無污染，實(shí)用性強(qiáng)。圖1為本發(fā)明立體傳質(zhì)塔板與催化劑相結(jié)合塔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明圖l俯視圖。圖3為本發(fā)明工藝流程裝置圖。具體實(shí)施方式如圖所示，1降液板，2塔板，3升氣管，4噴射罩，5分離板，6塔體，7受液盤，8填料框。本發(fā)明主要包括反應(yīng)精餾塔IOI,精制塔102，回收塔103;反應(yīng)精餾塔101包括塔體、塔板、降液板、溢流堰、噴射罩、催化劑填料；催化劑裝在立體傳質(zhì)塔板上。噴射單元的結(jié)構(gòu)是在塔板2上有規(guī)則排列的升氣管3，升氣管3高度可以根據(jù)需要調(diào)整，每個(gè)升氣管3相配合安裝一個(gè)噴射罩4，噴射罩4與升氣管3之間留有縫隙，噴射罩上開有噴射孔，噴射罩4的上方安裝氣液分離板5;在噴射罩之間裝有填料框，催化劑填料裝在填料框內(nèi)然后安裝于噴射單元之間；塔板2水平安裝；降液板1與塔板2垂直安裝；塔板2上開有規(guī)則排列的矩形、圓形板孔，孔的排數(shù)為1-20。所述的反應(yīng)精餾塔101精餾段塔板520層，萃取段塔板1030層，反應(yīng)精餾段塔板550層，提餾段塔板520層。所述的每個(gè)板孔上安裝相應(yīng)的矩形或圓形升氣管，升氣管與塔板之間所夾的角度為60-85°。所述的裝置塔板出口堰高度100400mm，。該工藝方法的步驟1)冰醋酸從反應(yīng)精餾塔101上部加入，甲醇(99%)從反應(yīng)精餾段底部加入，反應(yīng)精餾塔101頂部得到較高純度的醋酸甲酯(99%);.2)精餾塔頂部得到的較高純度的醋酸甲酯從中部加入精制塔102，精制塔102底部得到純度》99.5%的醋酸甲酯，頂部物料(醋酸甲酯、微量的水和醋酸)返回反應(yīng)精餾塔IOI(精制塔102采用普通精餾塔即可)。3)反應(yīng)精餾塔101底部物料(未反應(yīng)的甲醇、水和少量的醋酸甲酯)進(jìn)入回收塔103的中下部，回收塔103頂部物料(甲醇和少量的醋酸甲酯)返回反應(yīng)精餾塔IOI，回收塔103底部的水排放(回收塔103采用普通精餾塔即可)。所述的催化劑為C100型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂(漂萊特(中國)有限公司，C薩6100H)。所述的反應(yīng)精餾塔101回流比為0.8~2:1。所述的甲醇與醋酸的摩爾比為0.51.5:1。所述的反應(yīng)精餾塔101操作過程的條件是0.10.2Mpa(絕對壓力)、30150°C;并優(yōu)選0.10.15Mpa(絕對壓力)、5095°C。反應(yīng)精餾塔101塔頂部至醋酸加入段為精餾段，醋酸與醋酸甲酯在此段分離；反應(yīng)精餾塔101醋酸加入口至催化劑填料的最上部為萃取段，在此區(qū)域醋酸破壞醋酸甲酯、甲醇、水形成的二元和三元共沸物(使醋酸甲酯、甲醇和水不能形成二元或三元共沸物)；反應(yīng)精餾塔101裝有催化劑填料的部分為反應(yīng)精餾段，甲醇與醋酸反應(yīng)生成醋酸甲酯的反應(yīng)主要在此區(qū)域進(jìn)行；反應(yīng)精餾塔IOI甲醇加入口以下為提餾段，完成甲醇、醋酸甲酯與水的分離。所述的反應(yīng)精餾塔101是液相進(jìn)料。所述的反應(yīng)精餾塔101精餾段塔板520層，萃取段塔板1030層，反應(yīng)精餾段塔板3550層，提餾段塔板520層。所述的每個(gè)板孔上安裝相應(yīng)的矩形或圓形升氣管，升氣管與塔板之間所夾的角度為60-850。應(yīng)用實(shí)施例采用圖3工藝流程，塔101采用圖1、圖2的立體傳質(zhì)塔板與催化劑[C100型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂.漂萊特(中國)有限公司，C100/6100H]相結(jié)合的塔板。反應(yīng)精餾塔101精餾段塔板10層，萃取段塔板20層，反應(yīng)段塔板40層，提餾段塔板10層；反應(yīng)精餾±答101溢流堰高度-200mm;精制塔102精餾段塔板10層，提餾段20層塔板；回收塔103精餾段塔板25層，提餾段塔板15層；反應(yīng)精餾塔101操作過程的條件是塔頂壓力0.1Mpa(絕對壓力)、塔釜壓力0.14Mpa(絕對壓力)，塔頂溫度57.2'0;塔釜溫度85'C。反應(yīng)精餾塔101進(jìn)料摩爾比甲醇醋酸=1.2;反應(yīng)精餾塔101回流比=1.2;精制塔102回流比=2.0;冋收塔103回流比=1.5;結(jié)果如下表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>采用上述實(shí)例，精制塔102底部可得到純度為99.6%的醋酸甲酯，醋酸的轉(zhuǎn)化率〉99.9%。權(quán)利要求1、一種生產(chǎn)高純度醋酸甲酯的工藝方法，其特征在于該工藝方法是將甲醇和醋酸在催化劑的作用下合成醋酸甲酯溶液，然后經(jīng)過分離、萃取、精餾、甲醇回收步驟1)醋酸從反應(yīng)精餾塔上部加入，甲醇從反應(yīng)精餾段底部加入，反應(yīng)精餾塔頂部得到較高純度的醋酸甲酯；2)將得到較高純度的醋酸甲酯從中部加入精制塔，精制塔底部采出成品醋酸甲酯，頂部物料返回反應(yīng)精餾塔；3)反應(yīng)精餾塔底部物料進(jìn)入回收塔的中下部，回收塔頂部物料返回反應(yīng)精餾塔，回收塔底部的水排放。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于甲醇與醋酸在反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)精餾段反應(yīng)生成醋酸甲酯，醋酸在反應(yīng)精餾塔的萃取段破壞醋酸甲酯、甲醇、水形成的二元和三元共沸物；醋酸與醋酸甲酯在反應(yīng)精餾塔塔頂部至醋酸的精餾段分離；甲醇、醋酸甲酯與水在反應(yīng)精餾塔的提餾段分離。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的工藝方法，其特征在于所述的催化劑為C100型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于所述的反應(yīng)精餾塔回流比為0.82:1;所述的甲醇與醋酸的摩爾比為0.51.5:1。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的工藝方法，其特征在于所述的反應(yīng)精餾塔操作過程的條件是0.1~0.2Mpa，30150°C。6、一種權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高純度醋酸甲酯的工藝方法的裝置，其特征在于主要包括反應(yīng)精餾塔(101)，精制塔(102)，回收塔(103);所述的反應(yīng)精餾塔(101)包括塔體、塔板、降液板、溢流堰、噴射罩、催化劑填料；所述的塔板為水平塔板；水平塔板上開有規(guī)則的升氣孔，升氣孔上裝有升氣管，每個(gè)升氣管相配合安裝一個(gè)噴射罩，噴射罩上開有噴射孔，噴射罩的上方安裝氣液分離板，稱之為噴射單元；噴射單元之間裝有填料框；所述的催化劑填料裝在填料框內(nèi)；所述的降液板與塔板垂直安裝，溢流堰是降液板高出塔板的部分。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述的反應(yīng)精餾塔(101)包括精餾段、萃取段、反應(yīng)精餾段和提餾段；精餾塔頂部至醋酸加入段為精餾段，醋酸加入口至催化劑填料的最上部為萃取段，裝有催化劑填料的部分為反應(yīng)精餾段，甲醇加入口以下為提餾段。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述的反應(yīng)精餾塔(101)精餾段的塔板是520層，萃取段的塔板是1030層，反應(yīng)精餾段的塔板是550層，提餾段的塔板是520層。9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述的塔板上的每個(gè)板孔上安裝相應(yīng)的矩形或圓形升氣管，升氣管與塔板之間所夾的角度為60-85°。10、根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述的溢流堰高度20400mm。全文摘要本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)高純度醋酸甲酯的工藝方法和裝置，具體涉及采用立體傳質(zhì)塔板與催化劑相結(jié)合的反應(yīng)精餾塔制備高純度醋酸甲酯的工藝。該工藝方法是將醋酸甲酯溶液經(jīng)過分離、萃取、精餾、甲醇回收步驟醋酸從反應(yīng)精餾塔上部加入，甲醇從反應(yīng)精餾段底部加入，反應(yīng)精餾塔頂部得到較高純度的醋酸甲酯；塔頂?shù)玫捷^高純度的醋酸甲酯從中部加入精制塔，頂部物料返回反應(yīng)精餾塔，底部采出成品醋酸甲酯；反應(yīng)精餾塔底部物料進(jìn)入回收塔的中下部，回收塔頂部物料返回反應(yīng)精餾塔。本發(fā)明塔板持液量明顯提高，塔板上清液層高度可以在20-400mm范圍內(nèi)任意調(diào)整，以滿足反應(yīng)精餾對持液量的要求。同時(shí)在此液層高度范圍內(nèi)，單層塔板壓力降小于0.6KPa。單塔的轉(zhuǎn)化率明顯提高，精制塔底部可得到純度≥99.5％的醋酸甲酯。文檔編號C07C69/12GK101306994SQ20081005355公開日2008年11月19日申請日期2008年6月18日優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日發(fā)明者張倩瑜,徐仁萍,李春利,李柏春申請人:河北工業(yè)大學(xué);天津普萊化工技術(shù)有限公司