專利名稱：多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種制備羧酸酯用的反應裝置，特別涉及一種用于二元羧酸和 C1-C4低碳醇多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的反應裝置。
背景技術：
生產羧酸酯的反應裝置及方法包括日本專利(JP03115249)公開的是在較高壓 力(0. 25 2. 5MPa)和較高溫度(150 350°C )下酸和醇并流自上而下進入反應器。世界 專利(W09008127)公開的是將管式反應器內部分成多個床層，固體催化劑松散地裝在床層 中，醇蒸汽在酸液中以鼓泡的方式達到與酸、固體催化劑接觸，在一定壓力下進行反應。發表在《中國化工》(1998年第10期)的“對甲苯磺酸催化合成己二酸二甲酯的 研究”和《河北理工學院學報》(2006年第2期)的“己二酸二甲酯的合成研究”，介紹了一 種通過向反應體系中加入帶水劑(環己烷/苯)的方式來脫除二元羧酸與低碳醇酯化反應 的副產物水，從而提高羧酸原料的轉化率。但此種方法反應時間較長，對羧酸原料的酯化率 提高幅度有限(轉化率僅能達到大于90% )，同時還存在帶水劑與酯化產物需經多道工序 進行分離，工藝操作流程復雜、設備投資高、環境污染程度高等問題。為解決傳統酯化方法所帶來的各種問題，CN 200920173098. 5介紹了一種蒸餾/ 反應耦合制備己二酸二甲酯的裝置，將二元羧酸和低碳醇反應產生的副產物水與低碳醇連 續排出反應系統，打破二元酸與低碳醇酯化反應過程的熱力學平衡限制提高羧酸轉化率。 但該種酯化工藝采用單釜間歇反應操作模式，工業化生產效率較低，生產運行費用和成本 較高，且酯化反應轉化率僅達到98%，尚有進一步提高的余地。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種用于二元羧酸和C1-C4低碳醇多釜串聯連續深度 酯化合成二元羧酸酯的反應裝置，在打破酯化熱力學平衡限制、最高限度地提高酯化轉化 率的同時，實現二元羧酸與低碳醇連續化生產工藝操作，進一步提高生產效率，降低生產運 行費用和成本。本實用新型所述的多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的反應裝置由二元羧 酸溶解罐、二元酸溶解液進料泵、低碳醇原料罐、低碳醇進料泵、第一酯化反應釜、第二酯化 反應釜、第三酯化反應釜、臥式冷卻換熱器、廢醇中間接收罐、廢醇精餾進料泵、廢醇精餾塔 構成；二元羧酸溶解罐通過二元酸溶解液進料泵與第一酯化反應釜的二元羧酸酯進料口相 連；低碳醇原料罐出口通過低碳醇進料泵與第一酯化反應釜、第二酯化反應釜和第三酯化 反應釜的低碳醇進料口相連；第一酯化反應釜、第二酯化反應釜和第三酯化反應釜的廢醇 餾出物出口與臥式冷卻換熱器進口相連；第一酯化反應釜的羧酸酯產物出料口與第二酯化 反應釜的二元羧酸酯進料口相連；第二酯化反應釜的羧酸酯產物出料口與第三酯化反應釜 的二元羧酸酯進料口相連；第三酯化反應釜的羧酸酯產物出料口送裝桶包裝；臥式冷卻換 熱器出口與廢醇中間接收罐進口相連；廢醇中間接收罐通過廢醇精餾進料泵與廢醇精餾塔
3的塔釜廢醇精餾進料口相連，廢醇精餾塔的低碳醇產物出料口與低碳醇原料罐進口相連；所述的三個串聯酯化反應釜配有槳式電動攪拌器和夾套式傳熱結構，夾套式傳熱 結構設有傳熱物質入口和出口 ；溫度傳感器口、液位傳感器口。所述的羧酸酯產物出料口設有金屬網。所述的廢醇精餾塔是填料式精餾塔，精餾塔釜設有液位傳感器、精餾廢水出料口、 溫度傳感器、導熱油供熱口、廢醇精餾進料口 ；精餾塔頂設有低碳醇產物出料口、回流比控 制器。本實用新型的多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的裝置，工藝操作流程如 下固體強酸樹脂催化劑分別加入到三個酯化反應釜中，二元羧酸的低碳醇溶解液連續泵 入第一酯化反應釜，靠液位控制依次流經串聯的第二和第三酯化反應釜，低碳醇原料分別 連續泵入串聯的三個酯化反應釜，升溫、啟動攪拌，三個酯化反應釜的廢醇與水混合餾出物 經臥式冷卻回流換熱器冷卻，進入廢醇中間接收罐，廢醇液用廢醇精餾進料泵送填料式間 歇精餾塔處理，調節一定回流比將塔頂分離得到高純度產物送低碳醇原料罐循環使用。本實用新型介紹了一種多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的裝置，與現有技 術不同之處是酯化反應過程中，二元羧酸用低碳醇加熱溶解后連續泵入并依次流經常壓多 釜串聯攪拌反應器，利用耦合的蒸餾技術將各反應器酯化產生的副產物水與低碳醇連續排 出反應系統，打破二元酸與低碳醇酯化反應過程的熱力學平衡限制，大大提高羧酸酯化轉 化率至99. 5%以上，裝置可以實現工業化連續生產操作，有效提高生產效率，蒸出的混合物 采用兩相精餾工藝實現甲醇與水的分離循環使用，低碳醇消耗量較小，可以顯著降低生產 運行的費用和成本。此外，該反應裝置可采用固體的強酸樹脂代替了液體無機酸作為催化 劑，反應結束后可采取過濾的方式將催化劑快速分離，可有效降低設備投資，該反應裝置羧 酸轉化率高、工藝流程短、設備腐蝕性低、環境污染小。
圖1.多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的裝置示意圖。其中1.二元羧酸溶解罐2.二元酸溶解液進料泵3.低碳醇原料罐[0015]4.低碳醇進料泵5.第一酯化反應釜6.第二酯化反應釜[0016]7.第三酯化反應釜8.臥式冷卻換熱器9.廢醇中間接收罐[0017]10廢醇精餾進料泵11廢醇精餾塔12二元羧酸酯進料口[0018]13低碳醇進料口14廢醇餾出物15羧酸酯產物出料口[0019]16溫度傳感器口17槳式電動攪拌器18液位傳感器口[0020]19傳熱介質口20冷卻介質口21液位傳感器[0021]22精餾廢水出料口23溫度傳感器24導熱油供熱口[0022]25廢醇精餾進料口26低碳醇產物出料口27回流比控制器
具體實施方式本實用新型所述的多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的反應裝置由二元羧 酸溶解罐1、二元酸溶解液進料泵2、低碳醇原料罐3、低碳醇進料泵4、第一酯化反應釜5、第二酯化反應釜6、第三酯化反應釜7、臥式冷卻換熱器8、廢醇中間接收罐9、廢醇精餾進料 泵10、廢醇精餾塔11構成；二元羧酸溶解罐1通過二元酸溶解液進料泵2與第一酯化反應 釜5的二元羧酸酯進料口 12相連；低碳醇原料罐3出口通過低碳醇進料泵4與第一酯化反 應釜5、第二酯化反應釜6和第三酯化反應釜7的低碳醇進料口 13相連；第一酯化反應釜 5、第二酯化反應釜6和第三酯化反應釜7的廢醇餾出物出口 14與臥式冷卻換熱器8進口 相連；第一酯化反應釜5的羧酸酯產物出料口 15與第二酯化反應釜6的二元羧酸酯進料口 12相連；第二酯化反應釜6的羧酸酯產物出料口 15與第三酯化反應釜7上的二元羧酸酯 進料口 12相連；第三酯化反應釜7的羧酸酯產物出料口 15送裝桶包裝；臥式冷卻換熱器8 出口與廢醇中間接收罐9進口相連；廢醇中間接收罐9通過廢醇精餾進料泵10與廢醇精餾 塔11的塔釜廢醇精餾進料口 25相連，廢醇精餾塔11的低碳醇產物出料口 26與低碳醇原 料罐3進口相連；臥式冷卻換熱器8底部設有冷卻介質口 20。所述的三個串聯酯化反應釜配有槳式電動攪拌器17和夾套式傳熱結構，夾套式 傳熱結構設有傳熱物質入口 19和出口 ；溫度傳感器口 16、液位傳感器口 18。所述的羧酸酯產物出料口 15設有金屬網。所述的廢醇精餾塔11是填料式精餾塔，精餾塔釜設有液位傳感器21、精餾廢水出 料口 22、溫度傳感器23、導熱油供熱口 24、廢醇精餾進料口 25 ；精餾塔頂設有低碳醇產物出 料口 26、回流比控制器27。
權利要求一種多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的裝置，由二元羧酸溶解罐、二元酸溶解液進料泵、低碳醇原料罐、低碳醇進料泵、第一酯化反應釜、第二酯化反應釜、第三酯化反應釜、臥式冷卻換熱器、廢醇中間接收罐、廢醇精餾進料泵、廢醇精餾塔構成；其特征在于二元羧酸溶解罐通過二元酸溶解液進料泵與第一酯化反應釜的二元羧酸酯進料口相連；低碳醇原料罐出口通過低碳醇進料泵與第一酯化反應釜、第二酯化反應釜和第三酯化反應釜的低碳醇進料口相連；第一酯化反應釜、第二酯化反應釜和第三酯化反應釜的廢醇餾出物出口與臥式冷卻換熱器進口相連；第一酯化反應釜的羧酸酯產物出料口與第二酯化反應釜的二元羧酸酯進料口相連；第二酯化反應釜的羧酸酯產物出料口與第三酯化反應釜的二元羧酸酯進料口相連；第三酯化反應釜的羧酸酯產物出料口送裝桶包裝；臥式冷卻換熱器出口與廢醇中間接收罐進口相連；廢醇中間接收罐通過廢醇精餾進料泵與廢醇精餾塔的塔釜廢醇精餾進料口相連，廢醇精餾塔的低碳醇產物出料口與低碳醇原料罐進口相連。
2.根據權利要求1所述的多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的裝置，其特征在于所述的三個串聯酯化反應釜配有槳式電動攪拌器和夾套式傳熱結構，夾套式傳熱結構 設有傳熱物質入口和出口 ；溫度傳感器口、液位傳感器口。
3.根據權利要求1所述的多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的裝置，其特征在 于所述的羧酸酯產物出料口設有金屬網。
4.根據權利要求1所述的多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的裝置，其特征在 于所述的廢醇精餾塔是填料式精餾塔，精餾塔釜設有液位傳感器、精餾廢水出料口、溫度 傳感器、導熱油供熱口、廢醇精餾進料口 ；精餾塔頂設有低碳醇產物出料口、回流比控制器。
專利摘要本實用新型涉及一種多釜串聯連續深度酯化合成二元羧酸酯的裝置，二元羧酸溶解罐通過二元酸溶解液進料泵與第一酯化反應釜的二元羧酸酯進料口相連；低碳醇原料罐出口通過低碳醇進料泵與第一酯化反應釜、第二酯化反應釜和第三酯化反應釜的低碳醇進料口相連；第一酯化反應釜、第二酯化反應釜和第三酯化反應釜的廢醇餾出物出口與臥式冷卻換熱器進口相連；第一酯化反應釜與第二酯化反應釜的相連；第二酯化反應釜與第三酯化反應釜相連；臥式冷卻換熱器出口通過廢醇中間接收罐、廢醇精餾進料泵與廢醇精餾塔相連，廢醇精餾塔與低碳醇原料罐進口相連；實現了連續生產，提高了生產效率，設備投資小，羧酸轉化率高、流程短、設備腐蝕低、環境污染小。
文檔編號C07C67/08GK201670810SQ201020138358
公開日2010年12月15日 申請日期2010年3月19日 優先權日2010年3月19日
發明者崔欣, 張敏, 李貴合, 楊旭, 楊紅, 王紅, 瓊偉格, 黃集鉞 申請人:中國石油天然氣股份有限公司