一種生產(chǎn)丙酸甲酯的反應(yīng)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)品制備方法領(lǐng)域，特別是涉及一種生產(chǎn)丙酸甲酯的反應(yīng)裝置及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 丙酸甲酯是一種無(wú)色透明的有機(jī)液體，廣泛用作高品位的食物和化妝品的溶劑， 也可以作為一種優(yōu)良的添加劑、防腐劑或香料，用于部分食品、飼料之中。丙酸甲酯通常 采用丙酸與甲醇酯化反應(yīng)獲得，國(guó)內(nèi)丙酸主要來(lái)源是甲醇羰基化合成醋酸過(guò)程中副產(chǎn)的丙 酸。隨著丙酸需求的增加，羰基合成丙酸甲酯也提上日程。在羰基化合成丙酸甲酯的過(guò)程 中，一般使用貴金屬離子化合物做催化劑，如鈀的化合物。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，系統(tǒng)內(nèi)的較高 分子量化合物以焦油形式會(huì)逐漸積累。這些焦油會(huì)降低反應(yīng)效率，并增加后續(xù)分離步驟的 難度。在我們的研宄過(guò)程
[0003] (CN103319337A)中發(fā)現(xiàn)，水的存在有利于反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，所以在反應(yīng)工藝系統(tǒng) 中引入水作為萃取劑，回收貴金屬離子、甲醇、丙酸即丙酸甲酯，使反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的焦油控制 在一個(gè)比較穩(wěn)定的含量，以保證反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種生產(chǎn)丙 酸甲酯的反應(yīng)裝置及方法，可有效控制焦油在系統(tǒng)中的積累，實(shí)現(xiàn)貴催化劑循環(huán)利用，保證 了反應(yīng)系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定性和反應(yīng)的高效性。
[0005] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種生產(chǎn)丙酸甲酯的反應(yīng)裝置，包括依次連接的靜態(tài)混合器、羰基化反應(yīng)器和閃 蒸器，所述閃蒸器頂部與脫輕塔連接，所述閃蒸器底部與催化劑回收反應(yīng)器連接；所述脫輕 塔出來(lái)的尾氣通過(guò)冷凝器后進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，所述脫輕塔的底部與精餾精制系統(tǒng)相連； 所述催化劑回收反應(yīng)器與液液分離塔連接，經(jīng)所述液液分離塔分離得到的上層物料進(jìn)入焦 油焚燒系統(tǒng)，得到的重相返回羰基化反應(yīng)器。
[0007] 優(yōu)選的，所述羰基化反應(yīng)器底部設(shè)置有氣體分布器。
[0008] 一種利用上述反應(yīng)裝置生產(chǎn)丙酸甲酯的方法，包括以下步驟：
[0009] (1)將乙烯和CO輸送到靜態(tài)混合器，然后從靜態(tài)混合器輸送進(jìn)入羰基化反應(yīng)器底 部的氣體分布器，將甲醇輸送進(jìn)入羰基化反應(yīng)器，在羰基化反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行攪拌反應(yīng)制得產(chǎn) 品，即丙酸甲酯和少量丙酸；
[0010] ⑵將步驟⑴得到的產(chǎn)品送入閃蒸器分離，得到的輕相，即主要是甲醇、丙酸甲 酯和水；得到的重相，即主要是焦油、丙酸甲酯、甲醇、水和貴金屬離子；
[0011] (3)將步驟（2)得到的輕相送入脫輕塔進(jìn)行分離，從脫輕塔頂部冷卻下來(lái)的有機(jī) 相，即主要是甲醇和丙酸甲酯，送回羰基化反應(yīng)器；從冷凝器出來(lái)的尾氣進(jìn)入尾氣回收系 統(tǒng)，從脫輕塔底部出來(lái)的物料進(jìn)入精餾精制系統(tǒng)；
[0012] (4)將步驟（2)得到的重相部分循環(huán)進(jìn)入羰基化反應(yīng)器，部分送入催化劑回收反 應(yīng)器。在催化劑回收反應(yīng)器中加入去離子水，高溫?cái)嚢杌旌?，得到混合物料?br>[0013] (5)將步驟（4)得到混合物料送入的液液分離塔內(nèi)進(jìn)行分離，得到的上層物料，即 主要是焦油，進(jìn)入焦油處理系統(tǒng)；得到的重相，即主要是水、甲醇、丙酸甲酯、丙酸和貴金屬 離子，返回到羰基化反應(yīng)器。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中乙烯和CO的摩爾比為1:1，所述羰基化反應(yīng)器內(nèi)操作壓 力I. 5MPa，操作溫度110°C，攪拌速度為r = 200,停留時(shí)間70min。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟（2)中閃蒸器的操作壓力為0· 2MPa，操作溫度為100°C。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟（4)催化劑回收反應(yīng)器內(nèi)操作壓力0. IMPa，操作溫度140°C，攪 拌速度為r = 300,停留時(shí)間40min。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0018] 本發(fā)明建立了一套完整的連續(xù)生產(chǎn)丙酸甲酯的工藝路線，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，適合工業(yè)化 大規(guī)模生產(chǎn)，可有效控制焦油在系統(tǒng)中的積累，實(shí)現(xiàn)貴催化劑循環(huán)利用，保證了反應(yīng)系統(tǒng)的 持續(xù)穩(wěn)定性和反應(yīng)的高效性。
[0019] 本發(fā)明首先對(duì)羰基化反應(yīng)器排出的混合物料進(jìn)行閃蒸分離，閃蒸分離的重相抽取 部分進(jìn)入催化劑回收反應(yīng)器進(jìn)行處理，即將含有焦油、催化劑等重相部分加入去離子水進(jìn) 行較高溫度處理并充分混合，使重相中焦油吸附的貴金屬催化劑、甲醇、丙酸甲酯及丙酸溶 解在水相中，然后進(jìn)入液液分離塔。在液液分離塔內(nèi)的下層液經(jīng)過(guò)泵重新返回羰基化反應(yīng) 器，實(shí)現(xiàn)了催化劑回收，也回收了部分甲醇、丙酸及丙酸甲酯，從而減少了物料的排放損失。 在液液分離塔內(nèi)上層液主要是焦油，最終進(jìn)入焦油焚燒系統(tǒng)。為了進(jìn)一步脫除反應(yīng)過(guò)程中 產(chǎn)生的低分子量副產(chǎn)物，如乙醛、甲烷等，經(jīng)閃蒸塔出去的物料進(jìn)入脫輕塔進(jìn)一步脫除影響 反應(yīng)的副產(chǎn)物，脫輕塔冷凝器回收的甲醇、丙酸甲酯混合物返回羰基化反應(yīng)器，也減少了物 料的排放損失。該工藝過(guò)程采用水作為萃取劑，能實(shí)現(xiàn)98%以上的貴金屬催化劑回收和循 環(huán)利用。
[0020] 說(shuō)明書附圖
[0021] 圖1為本發(fā)明生產(chǎn)丙酸甲酯的工藝流程示意圖。
[0022] 圖中標(biāo)記：（1)靜態(tài)混合器，（2)羰基化反應(yīng)器，（3)閃蒸器，⑷脫輕塔，（5)冷凝 器，（6)催化劑回收反應(yīng)器，（7)液液分離塔。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的上述
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將 此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況 下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。
[0024] 實(shí)施例1:
[0025] 如圖1所示，一種生產(chǎn)丙酸甲酯的反應(yīng)裝置，包括依次連接的靜態(tài)混合器、羰基化 反應(yīng)器和閃蒸器，所述閃蒸器頂部與脫輕塔連接，所述閃蒸器底部與催化劑回收反應(yīng)器連 接；所述脫輕塔出來(lái)的尾氣通過(guò)冷凝器后進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，所述脫輕塔的底部與精餾精 制系統(tǒng)相連；所述催化劑回收反應(yīng)器與液液分離塔連接，經(jīng)所述液液分離塔分離得到的上 層物料進(jìn)入焦油焚燒系統(tǒng)，得到的重相返回羰基化反應(yīng)器。所述羰基化反應(yīng)器底部設(shè)置有 氣體分布器（圖中未不出）。
[0026] 工藝流程示意圖參見圖1，工業(yè)乙烯（來(lái)自原料區(qū)的乙烯儲(chǔ)罐）和CO(來(lái)自原料區(qū) 的CO氣柜）按1 :1經(jīng)管道進(jìn)入靜態(tài)混合器，混合后進(jìn)入羰基化反應(yīng)器；工業(yè)甲醇（來(lái)自原 料區(qū)甲醇儲(chǔ)罐）經(jīng)管道進(jìn)入羰基化反應(yīng)器；在羰基化反應(yīng)器內(nèi)操作壓力I. 5MPa，操作溫度 ll〇°C，攪拌速度為r = 200,停留時(shí)間70min，反應(yīng)產(chǎn)物（P2)經(jīng)管道進(jìn)入閃蒸器，閃蒸器的 操作壓力為〇.2MPa，操作溫度為KKTC，塔頂?shù)玫轿锪希⊿Q3)主要含丙酸甲酯、甲醇及少量 低分子量副產(chǎn)物、解析氣，塔底得到物料（SZ3)主要含焦油、水、貴金屬離子及丙酸、丙酸甲 酯、甲醇。
[0027] 物料（SQ3)進(jìn)入脫氫塔分離，從脫輕塔頂部冷卻下來(lái)的有機(jī)相（TYl)，即主要是甲 醇和丙酸甲酯，送回羰基化反應(yīng)器；從脫輕塔冷卻器出來(lái)的尾氣（WQ3)進(jìn)入尾氣回收系統(tǒng)。 從脫輕塔底部出來(lái)的物料（TY2)進(jìn)入精餾精制系統(tǒng)。
[0028] 物料（ZS3-1)約為物料（ZS3)的三分之二循環(huán)進(jìn)入羰基化反應(yīng)器，物料（ZS3-2) 約為物料（ZS3)的三分之一送入催化劑回收反應(yīng)器，加入去離子水約等于物料（ZS3-2)，回 收反應(yīng)器內(nèi)操作壓力0. IMPa，操作溫度140°C，攪拌速度為r = 300,停留時(shí)間40min，攪拌 混合成物料（RH6)。物料（RH6)送入的液液分離塔內(nèi)進(jìn)行分離，得到的上層物料（CQ7)，即 主要是焦油，進(jìn)入焦油處理系統(tǒng)；得到的重相（CZ7)，即主要是水、甲醇、丙酸甲酯、丙酸和 貴金屬離子，返回到羰基化反應(yīng)器。
[0029] 表1各物料組成
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種生產(chǎn)丙酸甲酯的反應(yīng)裝置，其特征在于：包括依次連接的靜態(tài)混合器、羰基化 反應(yīng)器和閃蒸器，所述閃蒸器頂部與脫輕塔連接，所述閃蒸器底部與催化劑回收反應(yīng)器連 接；所述脫輕塔出來(lái)的尾氣通過(guò)冷凝器后進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，所述脫輕塔的底部與精餾精 制系統(tǒng)相連；所述催化劑回收反應(yīng)器與液液分離塔連接，經(jīng)所述液液分離塔分離得到的上 層物料進(jìn)入焦油焚燒系統(tǒng)，得到的重相返回羰基化反應(yīng)器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)丙酸甲酯的反應(yīng)裝置，其特征在于：所述羰基化反應(yīng)器 底部設(shè)置有氣體分布器。
3. -種利用如權(quán)利要求2所述反應(yīng)裝置生產(chǎn)丙酸甲酯的方法，其特征包括以下步驟： (1) 將乙烯和C0輸送到靜態(tài)混合器，然后從靜態(tài)混合器輸送進(jìn)入羰基化反應(yīng)器底部的 氣體分布器，將甲醇輸送進(jìn)入羰基化反應(yīng)器，在羰基化反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行攪拌反應(yīng)制得產(chǎn)品， 即丙酸甲酯和少量丙酸； (2) 將步驟（1)得到的產(chǎn)品送入閃蒸器分離，得到的輕相，即主要是甲醇、丙酸甲酯和 水；得到的重相，即主要是焦油、丙酸甲酯、甲醇、水和貴金屬離子； (3) 將步驟（2)得到的輕相送入脫輕塔進(jìn)行分離，從脫輕塔頂部冷卻下來(lái)的有機(jī)相，即 主要是甲醇和丙酸甲酯，送回羰基化反應(yīng)器；從冷凝器出來(lái)的尾氣進(jìn)入尾氣回收系統(tǒng)，從脫 輕塔底部出來(lái)的物料進(jìn)入精餾精制系統(tǒng)； (4 )將步驟（2)得到的重相部分循環(huán)進(jìn)入羰基化反應(yīng)器，部分送入催化劑回收反應(yīng)器， 在催化劑回收反應(yīng)器中加入去離子水，高溫?cái)嚢杌旌?，得到混合物料? (5)將步驟（4)得到混合物料送入的液液分離塔內(nèi)進(jìn)行分離，得到的上層物料，即主 要是焦油，進(jìn)入焦油處理系統(tǒng)；得到的重相，即主要是水、甲醇、丙酸甲酯、丙酸和貴金屬離 子，返回到羰基化反應(yīng)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)丙酸甲酯的方法，其特征在于：所述步驟（1)中乙烯和 C0的摩爾比為1: 1，所述羰基化反應(yīng)器內(nèi)操作壓力1. 5MPa，操作溫度110°C，攪拌速度為 r=200,停留時(shí)間70min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)丙酸甲酯的方法，其特征在于：所述步驟（2)中閃蒸器的 操作壓力為〇? 2MPa，操作溫度為100°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)丙酸甲酯的方法，其特征在于：所述步驟（4)催化劑回收 反應(yīng)器內(nèi)操作壓力0. IMPa，操作溫度140°C，攪拌速度為r=300,停留時(shí)間40min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)丙酸甲酯的反應(yīng)裝置和方法，該反應(yīng)裝置包括靜態(tài)混合器、羰基化反應(yīng)器、閃蒸器、脫輕塔、催化劑回收反應(yīng)器和液液分離塔。本發(fā)明對(duì)羰基化應(yīng)器排出的含有焦油的產(chǎn)物進(jìn)行閃蒸分離；采用脫輕塔對(duì)反應(yīng)過(guò)程中生成的低分子量副產(chǎn)物進(jìn)行分離；采用高溫水萃取貴金屬離子、甲醇、丙酸和丙酸甲酯，即將閃蒸器出來(lái)的部分重相與水充分混合，使重相中的部分低分子量有機(jī)物和貴金屬離子溶解在水相中，然后在液液分離塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)焦油與水相的分離，最終把水相混合物送回羰基化反應(yīng)器，從而降低反應(yīng)系統(tǒng)中的焦油的積累，并減少了甲醇的損耗。
【IPC分類】B01J19-00, C07C69-24, C07C67-08
【公開號(hào)】CN104529765
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410797826
【發(fā)明人】譚平華, 陳耀壯, 毛震波, 賴崇偉, 熊國(guó)炎, 陶川東, 李軍, 王曉莉, 劉璇, 喬莎
【申請(qǐng)人】西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月18日