專利名稱：一種連續反應精餾合成仲丁醇的裝置和方法
技術領域：
本發明屬于連續反應精餾技術領域，具體涉及一種連續反應精餾合成仲丁醇的裝置和方法。
背景技術：
仲丁醇又名2- 丁醇，無色透明液體，有強烈香氣，可與乙醇、乙醚等物質任意混溶。仲丁醇在工業上可用作溶劑、乳化劑、染料分散劑、脫水劑、脫漆劑、工業洗滌劑、增塑齊U、除草劑、油脂萃取劑等；主要用于甲乙酮的生產。目前仲丁醇的生產工藝主要是以正丁烯為原料水合制備，分為間接水合法和直接水合法。間接水合法是正丁烯水合制仲丁醇的傳統方法，即以硫酸為催化劑，通過酯化、水解反應制備仲丁醇。此法對原料正丁烯純度要求不高、反應條件溫和、正丁烯的轉化率高；但是需要消耗大量的硫酸和燒堿，設備腐蝕和污染嚴重，反應選擇性較低，需處理大量的廢 水、廢氣對環境污染嚴重。而直接水合法是在酸性催化劑作用下，通過正丁烯與水直接發生水合反應生成仲丁醇。根據所使用的催化劑的不同，直接水合法分為樹脂法和雜多酸法。這兩種工藝雖然對設備腐蝕小、工藝簡單；但對原料純度要求高，正丁烯的單程轉化率低，最終直接影響采用該仲丁醇生產甲乙酮的產能。
發明內容
本發明針對現有技術中存在的上述問題，提出了一種連續反應精餾法合成仲丁醇的裝置和方法。本發明的技術方案為一種連續反應精餾法合成仲丁醇的裝置，所述裝置包括反應精餾塔、醋酸甲酯精餾塔、蒸發器、甲醇精餾塔、仲丁醇精制塔、若干冷凝器和若干用于連接的管道；所述反應精餾塔從下至上依次包括提餾段、反應段和精餾段；所述反應段的底部設有甲醇進料管，反應段的頂部設有醋酸仲丁酯進料管；所述反應精餾塔塔底通過管道與蒸發器連接，反應精餾塔塔頂通過管道與位于反應精餾塔塔頂的第一冷凝器連接，第一冷凝器的出口端通過第一分支管道分別與反應精餾塔塔頂、醋酸甲酯精餾塔連接；所述醋酸甲酯精餾塔從下至上依次包括提餾段和精餾段，第一冷凝器的出口端通過管道與醋酸甲酯精餾塔的精餾段底部連接；所述醋酸甲酯精餾塔塔頂通過管道與第二冷凝器連接，醋酸甲酯精餾塔塔底通過管道與反應精餾塔上的甲醇進料管連接；所述甲醇精餾塔從下至上依次包括提餾段和精餾段，所述蒸發器的頂部通過管道與甲醇精餾塔的精餾段底部連接；所述甲醇精餾塔塔頂通過管道與第三冷凝器連接，第三冷凝器的出口端通過第三分支管道分別與甲醇精餾塔塔頂、反應精餾塔上的甲醇進料管連接；所述甲醇精餾塔塔底通過管道與仲丁醇精制塔連接；所述仲丁醇精制塔從下至上依次包括提餾段和精餾段，甲醇精餾塔塔底通過管道與仲丁醇精制塔的精餾段底部連接；所述仲丁醇精制塔塔頂通過管道與第四冷凝器連接，第四冷凝器的出口端采出冷凝液即得到純度高于99wt%的仲丁醇。一種采用本發明提供的裝置合成仲丁醇的方法，包括以下步驟SI、將堿性催化劑與醋酸仲丁酯混合后從醋酸仲丁酯進料管進入反應精餾塔中，將甲醇從甲醇進料管進入反應精餾塔中，在反應段內發生反應，同時進行汽液傳質交換；交換后的產物經反應精餾塔的精餾段提濃后經第一冷凝器冷凝，冷凝液一部分回流至反應精餾塔塔頂，另一部分采出并轉入醋酸甲酯精餾塔；反應精餾塔的塔底產物從塔底進入蒸發器中；S2、步驟SI中進入醋酸甲酯精餾塔中的混合產物在醋酸甲酯精餾塔中發生傳質分離，進入塔頂的醋酸甲酯與甲醇共沸物經第二冷凝器冷凝，部分冷凝液回流至醋酸甲酯精餾塔塔頂，另一部分采出；醋酸甲酯精餾塔的塔底產物回收用作原料甲醇；
S3、步驟SI中反應精餾塔的塔底產物在蒸發器中蒸發產生的蒸汽進入甲醇精餾塔，在甲醇精餾塔中發生精餾分離；分離后進入塔頂的醋酸仲丁醇與甲醇蒸汽經第三冷凝器冷凝，部分冷凝液回流至甲醇精餾塔塔頂，另一部分回收用作原料甲醇；甲醇精餾塔的塔底仲丁醇混合物轉入仲丁醇精制塔中；S4、步驟S3中進入仲丁醇精制塔中的仲丁醇混合物發生精餾分離，分離后進入塔頂的仲丁醇經第四冷凝器冷凝，采出該冷凝液即得到純度高于99wt%的仲丁醇。采用本發明提供的裝置，并結合本發明提供的方法合成仲丁醇，與現有技術中采用正丁烯為原料的各種水合方法相比，具有以下優點(I)本發明中采用醋酸仲丁酯與甲醇作為合成原料，在堿性催化劑條件下，原料具有較高的反應轉化率，結合本發明提供的連續反應精餾法，仲丁酯的轉化率高達99%以上；(2)本發明采用的堿性催化劑，與現有技術中的各種強酸催化劑相比，可大大減小催化劑對設備的腐蝕，有效減小設備投資與維護成本；(3)采用本發明提供的裝置合成仲丁醇的方法，為連續反應精餾法，可可實現大規模的連續化生產，且合成產物仲丁醇質量穩定；(4)本發明提供的方法中，仲丁酯的轉化率可達到99%以上，產品仲丁醇中仲丁酯的含量極低，大大降低了仲丁醇分離提純的難度；并且在連續反應精餾塔中，物料的停留時間小、副反應少，仲丁醇選擇性高，產品質量好。
圖I為本發明提供的合成仲丁醇的裝置的結構示意圖。圖中101—反應精餾塔，102—醋酸甲酯精餾塔，103——甲醇精餾塔，104—仲丁醇精制塔，201—蒸發器，301—反應精餾塔101的精餾段，302——反應精餾塔101的反應段，401—第一冷凝器，402—第二冷凝器，403——第三冷凝器，404——第四冷凝器；I—醋酸仲丁酯進料管，2—甲醇進料管，3—第一塔頂蒸汽管，4—第一塔頂回流管，5——第一塔頂采出管，6——第二塔頂蒸汽管，7——第二塔頂回流管，8——第二塔頂采出管，9—第一塔底采出管，10—甲醇循環管，11—甲醇精餾塔103進料管，12—蒸發器201濃縮液采出管，13—第三塔頂蒸汽管，14—第三塔頂回流管，15——第三塔頂采出管，16——第三塔底采出管，17——第四塔頂蒸汽管，18——第四塔頂回流管，19—第四塔頂采出管，20—第四塔底采出管。
具體實施例方式本發明提供了一種合成仲丁醇的裝置，如圖I所示，所述裝置包括反應精餾塔101、醋酸甲酯精餾塔102、蒸發器201、甲醇精餾塔103、仲丁醇精制塔104、若干冷凝器和若干用于連接的管道。具體地，如圖I所示，所述反應精餾塔101從下至上依次包括提餾段、反應段302和精餾段301。反應精餾塔101的反應段302的底部設有甲醇進料管2，反應段302的頂部設有醋酸仲丁酯進料管I。反應精餾塔101塔底通過管道(即反應精餾塔101塔底采出管9)與蒸發器201連接，反應精餾塔101塔頂通過管道(即第一塔頂蒸汽管3)與第一冷凝器401連接，第一冷凝器401的出口端為第一分支管道，該第一分支管道的一端(第一塔頂回流管4)與反應精餾塔101塔頂連接，另一端(即第一塔頂采出管5)與醋酸甲酯精餾塔102連接(具體與醋酸甲酯精餾塔102的精餾段的底部連接)。 所述醋酸甲酯精餾塔102從下至上依次包括提餾段和精餾段。如前所述，第一冷凝器401的出口端的第一分支管道的另一端(即第一塔頂采出管5)與醋酸甲酯精餾塔102的精餾段底部連接。所述醋酸甲酯精餾塔102塔頂通過管道(即第二塔頂蒸汽管6)與第二冷凝器402連接，醋酸甲酯精餾塔102塔底通過管道(即甲醇循環管10)與反應精餾塔101上的甲醇進料管2連接。作為本發明的一種優選實施方式，如圖I所示，所述第二冷凝器402的出口端設有第二分支管道，該第二分支管道的一端(即第二塔頂回流管7)與醋酸甲酯精餾塔102塔頂連接，第二分支管道另一端(即第二塔頂采出管8)用于采出醋酸甲酯。所述甲醇精餾塔103從下至上依次包括提餾段和精餾段。所述蒸發器201的頂部通過管道(甲醇精餾塔103進料管11)與甲醇精餾塔103的精餾段底部連接。所述甲醇精餾塔103塔頂通過管道(即第三塔頂蒸汽管13)與第三冷凝器403連接，第三冷凝器403的出口端為第三分支管道，該第三分支管道的一端(即第三塔頂回流管14)與甲醇精餾塔103塔頂連接，另一端(即第三塔頂采出管15)與反應精餾塔101上的甲醇進料管2連接。所述甲醇精餾塔103塔底通過管道(即第三塔底采出管16)與仲丁醇精制塔104連接(具體與仲丁醇精制塔104的精餾段的底部連接)。所述仲丁醇精制塔104從下至上依次包括提餾段和精餾段。如前所述，甲醇精餾塔103塔底通過第三塔底采出管16與仲丁醇精制塔104的精餾段底部連接。所述仲丁醇精制塔104塔頂通過管道(即第四塔頂蒸汽管17)與第四冷凝器404連接，第四冷凝器404的出口端采出冷凝液即得到純度高于99wt%的仲丁醇。作為本發明的一種優選實施方式，如圖I所示，所述第四冷凝器404的出口端設有第四分支管道，該第四分支管道的一端(即第四塔頂回流管道18)與仲丁醇精制塔104塔頂連接，第四分支管道的另一端(即第四塔頂采出管19)用于采出仲丁醇。如圖I所示，仲丁醇精制塔104的塔底還設有第四塔底采出管道20，用于采出少量的醋酸仲丁酯。優選情況下，本發明中，所述反應精餾塔101內精餾段301理論板數為10 15，反應段302理論板數為10 25，提餾段理論板數為3 5。反應精餾塔101內的絕對操作壓強為O. 09、. IlMPa,回流比為O. 5 2. 5。更優選情況下，所述反應精餾塔101的塔頂溫度為50 60°C，塔底溫度為75 90°C。類似，優選情況下，本發明中，所述醋酸甲酯精餾塔102內精餾段理論板數為10 20，提餾段板數為10 25。醋酸甲酯精餾塔102內絕對操作壓強為O. 09、. IlMpa,回流比為I 3。本發明中，所述蒸發器201可采用刮膜蒸發器。優選情況下，蒸發器201內絕對操作壓強為O. 09 O. IlMpa0本發明中，優選情況下，所述甲醇精餾塔103內精餾段理論板數為15 25，提餾段理論板數為10 20 ;甲醇精餾塔內的絕對操作壓強為O. 09、. IlMPa,回流比為1 3。本發明中，優選情況下，所述仲丁醇精制塔104內精餾段理論板數為20 30，提餾段理論板數為15 25 ;仲丁醇精制塔內的絕對操作壓強為O. 3^0. 6MPa，回流比為I 4。本發明中，為提高各塔底采出液的流速，優選情況下，所述反應精餾塔101塔底的 管道、醋酸甲酯精餾塔102塔底的管道和甲醇精餾塔103塔底的管道上均設有泵。類似地，仲丁酯精制塔104塔底的第四塔底采出管道20上也可設有泵。本發明中，所述反應精餾塔101、醋酸甲酯精餾塔102、甲醇精餾塔103和仲丁醇精制塔104的塔身材料均可采用現有技術中常用的各種塔身材料，例如可以為SUS304，但不局限于此。各塔內形成提餾段和精餾段、以及反應精餾塔101內反應段的填充材料可采用BX500或CY700，但不局限于此。本發明還提供了一種采用本發明提供的裝置合成仲丁醇的方法，包括以下步驟SI、將堿性催化劑與醋酸仲丁酯混合后從醋酸仲丁酯進料管I進入反應精餾塔101中，將甲醇從甲醇進料管2進入反應精餾塔101中，在反應段302內發生反應，同時進行汽液傳質交換；交換后的產物經反應精餾塔101的精餾段301提濃后經第一冷凝器401冷凝，冷凝液一部分回流至反應精餾塔101塔頂，另一部分采出并轉入醋酸甲酯精餾塔102 ；反應精餾塔101的塔底產物從塔底進入蒸發器201中；S2、步驟SI中進入醋酸甲酯精餾塔102中的混合產物在醋酸甲酯精餾塔102中發生傳質分離，進入塔頂的醋酸甲酯與甲醇共沸物經第二冷凝器402冷凝，部分冷凝液回流至醋酸甲酯精餾塔102塔頂，另一部分采出；醋酸甲酯精餾塔102的塔底產物回收用作原料甲醇；S3、步驟SI中反應精餾塔101的塔底產物在蒸發器201中蒸發產生的蒸汽進入甲醇精餾塔103，在甲醇精餾塔103中發生精餾分離；分離后進入塔頂的醋酸仲丁醇與甲醇蒸汽經第三冷凝器403冷凝，部分冷凝液回流至甲醇精餾塔103塔頂，另一部分回收用作原料甲醇；甲醇精餾塔103的塔底仲丁醇混合物轉入仲丁醇精制塔104中；S4、步驟S3中進入仲丁醇精制塔104中的仲丁醇混合物發生精餾分離，分離后進入塔頂的仲丁醇經第四冷凝器404冷凝，采出該冷凝液即得到純度高于99wt%的仲丁醇。本發明中，所述堿性催化劑可采用現有技術常用的各種有機金屬鹽堿性催化劑，例如可選自甲醇鈉、甲醇鎂、碳酸鉀、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀等堿性催化劑中的一種或幾種。為保證仲丁醇的高反應轉化率，優選情況下，步驟S I中，醋酸仲丁酯和甲醇的摩爾比為1:2. 2 1:3. 5，醋酸仲丁酯與堿性催化劑的質量比為I: O. 01 I: O. 09。本發明中個，醋酸仲丁酯的進料空速為O. 2^0. 6m3/(m3填料· h)。
根據本發明的方法，步驟SI中，第一冷凝器401冷凝后采出并轉入醋酸甲酯精餾塔102中的混合體系中，醋酸甲酯質量分數為60°/Γ85%，甲醇質量分數為15°/Γ40% ;反應精餾塔101的塔底產物中，仲丁醇質量分數為60% 80%，甲醇含量為20% 40%。根據本發明的方法，步驟S2中，第二冷凝器402冷凝后采出的產物中醋酸甲酯的質量分數為75%以上；醋酸甲酯精餾塔102的塔底產物中甲醇的質量分數為99%以上。為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。 實施例I反應精餾塔101塔身材料為SUS304，精餾段301、提餾段、反應段302分別填充ΒΧ500填料，其中精餾段301理論板數為15，反應段302的理論板數為25，提餾段的理論板數為5。醋酸甲酯精餾塔102、甲醇精餾塔103、仲丁醇精制塔104塔身材料為SUS304。反應精餾塔101內操作條件為絕對操作壓強為latm，空速O. 5m3/ Cm3填料*h)，回流比R = 2。以甲醇鈉為堿性催化劑，用甲醇溶解配制質量濃度為30%的催化劑溶液，并將該催化劑溶液與醋酸仲丁酯混合后經計量泵從反應段302的上部進入反應精餾塔101 ；原料甲醇經計量泵輸送由甲醇進料管2進入反應精餾塔101反應段302的下部。醋酸仲丁酯、30%甲醇鈉溶液和甲醇的進料質量比為I. 3 :0. 12 :1。原料醋酸仲丁酯與甲醇在位于反應精餾塔101中部的反應段302逆流接觸反應，同時進行汽液傳質，實現連續反應精餾；反應精餾塔101塔頂溫度55°C，塔底溫度82°C。反應精餾塔中醋酸仲丁酯的轉化率為99. 4%，反應后醋酸甲酯和甲醇的混合物經精餾段301提濃后由第一塔頂蒸汽管3排出，經第一冷凝器401冷凝后一部分從第一塔底回流管4回流至反應精餾塔101頂部，另一部分由第一塔頂采出管5進入甲酯精餾塔102 ;反應得到含有仲丁醇和未反應甲醇、少量醋酸仲丁酯和堿性催化劑混合液從第一塔底采出管9進入蒸發器201中。甲酯精餾塔102內操作條件為絕對操作壓強為latm，回流比R=2，塔頂溫度58 °C，塔底溫度64 °C。甲醇精餾塔103內操作條件為絕對操作壓強為latm，回流比R=2，塔頂溫度64. 7°C，塔底溫度 102. 5 0C ο仲丁醇精制塔104內操作條件為絕對操作壓強為4atm，回流比R=2，塔頂溫度144. 2°C，塔底溫度 165. I0Co從反應精餾塔101塔頂排出的醋酸甲酯和甲醇蒸汽經第一冷凝器401冷凝，冷凝的物料一部分回流至反應精餾塔101塔頂，另一部分采出為餾出液，該餾出液中醋酸甲酯質量分數為71. 0%、甲醇的質量分數為28. 8% ;從反應精餾塔101塔底采出的仲丁醇混合液中，仲丁醇質量分數為68. 4%、甲醇質量分數為29. 7%、醋酸仲丁酯質量分數為O. 05%。來自反應精餾塔101塔頂的醋酸甲酯和甲醇混合液進入醋酸甲酯精餾塔102，醋酸甲酯精餾塔102中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽經第二塔頂蒸汽管6流至第二冷凝器402冷凝，冷凝的物料一部分回流至醋酸甲酯精餾塔102塔頂，另一部分采出，該采出產品中醋酸甲酯質量分數81. 9%，甲醇質量分數18. 1% ;從醋酸甲酯精餾塔102塔底采出產品中甲醇質量分數為99. 3%，返回反應精餾塔101作為原料。反應精餾塔101塔底采出的仲丁醇、甲醇、少量醋酸仲丁酯和堿性催化劑進入蒸發器201 (刮膜蒸發器)，蒸發器201頂部得到仲丁醇、甲醇和醋酸仲丁酯混合蒸汽進入甲醇精餾塔103，堿性催化劑的濃縮液進一步處理后回收套用。來自蒸發器201的仲丁醇、甲醇和少量醋酸仲丁酯混合蒸汽進入甲醇精餾塔103，甲醇精餾塔103塔頂的甲醇蒸汽經第三冷凝器403冷凝，冷凝液一部分回流至甲醇精餾塔103塔頂，另一部分采出，該采出的塔頂餾出液中甲醇質量分數為99. 5%，返回反應精餾塔101作為原料；甲醇精餾塔103塔底采出的混合液為仲丁醇和少量的醋酸仲丁酯進入仲丁醇精制塔104，其中仲丁醇質量分數為99. 3%、仲丁酯質量分數為O. 09%ο經仲丁醇精制塔104精制后的仲丁醇由塔頂采出，其質量分數為99. 8%。實施例2反應精餾塔101塔身材料為SUS304，精餾段301、提餾段、反應段302分別填充BX500填料，其中精餾段301理論板數為15，反應段302的理論板數為25，提餾段的理論板數為5。醋酸甲酯精餾塔102、甲醇精餾塔103、仲丁醇精制塔104塔身材料均為SUS304。
應精餾塔101內操作條件為絕對操作壓強為latm，空速O. 5m3/ Cm3填料*h)，回流比R=2。以甲醇鈉為堿性催化劑，用甲醇溶解配制質量濃度為30%的催化劑溶液，并將該催化劑溶液與醋酸仲丁酯混合后經計量泵從反應段302的上部進入反應精餾塔101 ;原料甲醇經計量泵輸送由甲醇進料管2進入反應精餾塔101反應段302的下部。醋酸仲丁酯、30%甲醇鈉溶液和甲醇的進料質量比為I. 24 :0. 12 :1。原料醋酸仲丁酯與甲醇在位于反應精餾塔101中部的反應段302逆流接觸反應，同時進行汽液傳質，實現連續反應精餾；反應精餾塔101塔頂溫度53°C，塔底溫度84°C。反應精餾塔中醋酸仲丁酯的轉化率為99. 9%，反應后醋酸甲酯和甲醇的混合物經精餾段301提濃后由第一塔頂蒸汽管3排出，經第一冷凝器401冷凝后一部分從第一塔底回流管4回流至反應精餾塔101頂部，另一部分由第一塔頂采出管5進入甲酯精餾塔102 ;反應得到含有仲丁醇和未反應甲醇、少量醋酸仲丁酯和堿性催化劑混合液從第一塔底采出管9進入蒸發器201中。甲酯精餾塔102內操作條件為絕對操作壓強為latm，回流比R=2，塔頂溫度57. 6 °C，塔底溫度 64. 3 0C ο甲醇精餾塔103內操作條件為絕對操作壓強為latm，回流比R=2，塔頂溫度
64.5°C，塔底溫度 103. I0Co仲丁醇精制塔104內操作條件為絕對操作壓強為4atm，回流比R=2，塔頂溫度
143.8 °C，塔底溫度 164. 6 0C ο從反應精餾塔101塔頂排出的醋酸甲酯和甲醇蒸汽經第一冷凝器401冷凝，冷凝的物料一部分回流至反應精餾塔101塔頂，另一部分采出為餾出液，該餾出液中醋酸甲酯質量分數為69. 2%、甲醇的質量分數為30. 5% ;從反應精餾塔101塔底采出的仲丁醇混合液中，仲丁醇質量分數為77. 4%、甲醇質量分數為20. 9%、醋酸仲丁酯質量分數為O. 09%ο來自反應精餾塔101塔頂的醋酸甲酯和甲醇混合液進入醋酸甲酯精餾塔102，醋酸甲酯精餾塔102中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽經第二塔頂蒸汽管6流至第二冷凝器402冷凝，冷凝的物料一部分回流至醋酸甲酯精餾塔102塔頂，另一部分采出，該采出產品中醋酸甲酯質量分數82%，甲醇質量分數18. 0% ;從醋酸甲酯精餾塔102塔底采出產品中甲醇質量分數為99. 5%，返回反應精餾塔101作為原料。反應精餾塔101塔底采出的仲丁醇、甲醇、少量醋酸仲丁酯和堿性催化劑進入蒸發器201 (刮膜蒸發器)，蒸發器201頂部得到仲丁醇、甲醇和醋酸仲丁酯混合蒸汽進入甲醇精餾塔103，堿性催化劑的濃縮液進一步處理后回收套用。來自蒸發器201的仲丁醇、甲醇和少量醋酸仲丁酯混合蒸汽進入甲醇精餾塔103，甲醇精餾塔103塔頂的甲醇蒸汽經第三冷凝器403冷凝，冷凝液一部分回流至甲醇精餾塔103塔頂，另一部分采出，該采出的塔頂餾出液中甲醇質量分數為99. 5%，返回反應精餾塔101作為原料；甲醇精餾塔103塔底采出的混合液為仲丁醇和少量的醋酸仲丁酯進入仲丁醇精制塔104，其中仲丁醇質量分數為99. 5%、仲丁酯質量分數為O. 11%。經仲丁醇精制塔104精制后的仲丁醇由塔頂采出，其質量分數為99. 9%。實施例3反應精餾塔101塔身材料為SUS304，精餾段301、提餾段、反應段302分別填充CY700填料，其中精餾段301理論板數為10，反應段302的理論板數為25，提餾段的理論板數為4。醋酸甲酯精餾塔102、甲醇精餾塔103、仲丁醇精制塔104塔身材料均為SUS304。
反應精餾塔101內操作條件為絕對操作壓強為latm，空速O. 45m3/Cm3填料*h)，回流比R=l。以甲醇鈉為堿性催化劑，用甲醇溶解配制質量濃度為30%的催化劑溶液，并將該催化劑溶液與醋酸仲丁酯混合后經計量泵從反應段302的上部進入反應精餾塔101 ;原料甲醇經計量泵輸送由進料管PL2進入反應精餾塔101反應段302的下部。醋酸仲丁酯、30%甲醇鈉溶液和甲醇的進料質量比為I. 5 :0. 12 :1。原料醋酸仲丁酯與甲醇在位于反應精餾塔101中部的反應段302逆流接觸反應，同時進行汽液傳質，實現連續反應精餾；反應精餾塔101塔頂溫度54. 50C，塔底溫度83. 4°C。反應精餾塔中醋酸仲丁酯的轉化率為99. 7%，反應后醋酸甲酯和甲醇的混合物經精餾段301提濃后由第一塔頂蒸汽管3排出，經第一冷凝器401冷凝后一部分從第一塔底回流管4回流至反應精餾塔101頂部，另一部分由第一塔頂采出管5進入甲酯精餾塔102 ;反應得到含有仲丁醇和未反應甲醇、少量醋酸仲丁酯和堿性催化劑混合液從第一塔底采出管9進入蒸發器201中。甲酯精餾塔102內操作條件為絕對操作壓強為latm，回流比R=l，塔頂溫度57. 3 °C，塔底溫度 65. 2 0C ο甲醇精餾塔103內操作條件為絕對操作壓強為latm，回流比R=l，塔頂溫度
65.(TC，塔底溫度 103.5。。。仲丁醇精制塔104內操作條件為絕對操作壓強為4atm，回流比R=4，塔頂溫度
144.1°C，塔底溫度 164. 2 0C ο從反應精餾塔101塔頂排出的醋酸甲酯和甲醇蒸汽經第一冷凝器401冷凝，冷凝的物料一部分回流至反應精餾塔101塔頂，另一部分采出為餾出液，該餾出液中醋酸甲酯質量分數為67. 8%、甲醇的質量分數為32. 1% ;從反應精餾塔101塔底采出的仲丁醇混合液中，仲丁醇質量分數為75. 6%、甲醇質量分數為22. 6%、醋酸仲丁酯質量分數為O. 08%ο來自反應精餾塔101塔頂的醋酸甲酯和甲醇混合液進入醋酸甲酯精餾塔102，醋酸甲酯精餾塔102中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽經第二塔頂蒸汽管6流至第二冷凝器402冷凝，冷凝的物料一部分回流至醋酸甲酯精餾塔102塔頂，另一部分采出，該采出產品中醋酸甲酯質量分數81. 8%，甲醇質量分數19. 2% ;從醋酸甲酯精餾塔102塔底采出產品中甲醇質量分數為99. 4%，返回反應精餾塔101作為原料。反應精餾塔101塔底采出的仲丁醇、甲醇、少量醋酸仲丁酯和堿性催化劑進入蒸發器201 (刮膜蒸發器)，蒸發器201頂部得到仲丁醇、甲醇和醋酸仲丁酯混合蒸汽進入甲醇精餾塔103，堿性催化劑的濃縮液進一步處理后回收套用。來自蒸發器201的仲丁醇、甲醇和少量醋酸仲丁酯混合蒸汽進入甲醇精餾塔103，甲醇精餾塔103塔頂的甲醇蒸汽經第三冷凝器403冷凝，冷凝液一部分回流至甲醇精餾塔103塔頂，另一部分采出，該采出的塔頂餾出液中甲醇質量分數為99. 4%，返回反應精餾塔101作為原料；甲醇精餾塔103塔底采出的混合液為仲丁醇和少量的醋酸仲丁酯進入仲丁醇精制塔104，其中仲丁醇質量分數為99. 5%、仲丁酯質量分數為O. 1%。經仲丁醇精制塔104精制后的仲丁醇由塔頂采出，其質量分數為99. 9%。 以上實施例僅為本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，所作出的若干改進，也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種合成仲丁醇的裝置，其特征在于，所述裝置包括反應精餾塔、醋酸甲酯精餾塔、蒸發器、甲醇精餾塔、仲丁醇精制塔、若干冷凝器和若干用于連接的管道； 所述反應精餾塔從下至上依次包括提餾段、反應段和精餾段；所述反應段的底部設有甲醇進料管，反應段的頂部設有醋酸仲丁酯進料管；所述反應精餾塔塔底通過管道與蒸發器連接，反應精餾塔塔頂通過管道與位于反應精餾塔塔頂的第一冷凝器連接，第一冷凝器的出口端通過第一分支管道分別與反應精餾塔塔頂、醋酸甲酯精餾塔連接； 所述醋酸甲酯精餾塔從下至上依次包括提餾段和精餾段，第一冷凝器的出口端通過管道與醋酸甲酯精餾塔的精餾段底部連接；所述醋酸甲酯精餾塔塔頂通過管道與第二冷凝器連接，醋酸甲酯精餾塔塔底通過管道與反應精餾塔上的甲醇進料管連接； 所述甲醇精餾塔從下至上依次包括提餾段和精餾段，所述蒸發器的頂部通過管道與甲醇精餾塔的精餾段底部連接；所述甲醇精餾塔塔頂通過管道與第三冷凝器連接，第三冷凝器的出口端通過第三分支管道分別與甲醇精餾塔塔頂、反應精餾塔上的甲醇進料管連接；所述甲醇精餾塔塔底通過管道與仲丁醇精制塔連接； 所述仲丁醇精制塔從下至上依次包括提餾段和精餾段，甲醇精餾塔塔底通過管道與仲丁醇精制塔的精餾段底部連接；所述仲丁醇精制塔塔頂通過管道與第四冷凝器連接，第四冷凝器的出口端采出冷凝液即得到純度高于99wt%的仲丁醇。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述反應精餾塔內精餾段理論板數為10 15，反應段理論板數為10 25，提餾段理論板數為3 5 ;反應精餾塔內的絕對操作壓強為0. 09 0. IlMPa,回流比為0. 5 2. 5 ;所述反應精餾塔的塔頂溫度為50 60°C，塔底溫度為75 90°C。
3.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述醋酸甲酯精餾塔內精餾段理論板數為10 20，提餾段板數為10 25 ;醋酸甲酯精餾塔內絕對操作壓強為0. 09、. IlMpa,回流比為廣3。
4.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述甲醇精餾塔內精餾段理論板數為15 25，提餾段理論板數為10 20 ;甲醇精餾塔內的絕對操作壓強為0. 09、. IlMPa,回流比為廣3。
5.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述仲丁醇精制塔內精餾段理論板數為20 30，提餾段理論板數為15 25 ;仲丁醇精制塔內的絕對操作壓強為0. 3^0. 6MPa，回流比為I 4。
6.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述第二冷凝器的出口端設有第二分支管道，該第二分支管道的一端與醋酸甲酯精餾塔塔頂連接，第二分支管道另一端用于采出醋酸甲酯；所述第四冷凝器的出口端設有第四分支管道，該第四分支管道的一端與仲丁醇精制塔塔頂連接，第四分支管道的另一端用于采出仲丁醇。
7.一種采用權利要求1-6任意一項所述的裝置合成仲丁醇的方法，其特征在于，包括以下步驟 S I、將堿性催化劑與醋酸仲丁酯混合后從醋酸仲丁酯進料管進入反應精餾塔中，將甲醇從甲醇進料管進入反應精餾塔中，在反應段內發生反應，同時進行汽液傳質交換；交換后的產物經反應精餾塔的精餾段提濃后經第一冷凝器冷凝，冷凝液一部分回流至反應精餾塔塔頂，另一部分采出并轉入醋酸甲酯精餾塔；反應精餾塔的塔底產物從塔底進入蒸發器中； [52、步驟SI中進入醋酸甲酯精餾塔中的混合產物在醋酸甲酯精餾塔中發生傳質分離，進入塔頂的醋酸甲酯與甲醇共沸物經第二冷凝器冷凝，部分冷凝液回流至醋酸甲酯精餾塔塔頂，另一部分采出；醋酸甲酯精餾塔的塔底產物回收用作原料甲醇； [53、步驟SI中反應精餾塔的塔底產物在蒸發器中蒸發產生的蒸汽進入甲醇精餾塔，在甲醇精餾塔中發生精餾分離；分離后進入塔頂的醋酸仲丁醇與甲醇蒸汽經第三冷凝器冷凝，部分冷凝液回流至甲醇精餾塔塔頂，另一部分回收用作原料甲醇；甲醇精餾塔的塔底仲丁醇混合物轉入仲丁醇精制塔中； [54、步驟S3中進入仲丁醇精制塔中的仲丁醇混合物發生精餾分離，分離后進入塔頂的仲丁醇經第四冷凝器冷凝，采出該冷凝液即得到純度高于99wt%的仲丁醇。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟SI中，所述堿性催化劑選自甲醇鈉、甲醇鎂、碳酸鉀、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀等堿性催化劑中的一種或幾種；所述醋酸仲丁酯和甲醇的摩爾比為1:2. 2 1:3. 5，醋酸仲丁酯與堿性催化劑的質量比為1:0.01 1:0. 09。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特征在于，步驟SI中，第一冷凝器冷凝后采出并轉入醋酸甲酯精餾塔中的混合體系中醋酸甲酯質量分數為609^85%，甲醇質量分數為15% 40%，反應精餾塔的塔底產物中仲丁醇質量分數為60% 80%，甲醇含量為20% 40%。
10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟S2中，第二冷凝器冷凝后采出的產物中醋酸甲酯的質量分數為75%以上；醋酸甲酯精餾塔的塔底產物中甲醇的質量分數為99%以上。
全文摘要
本發明提供了一種合成仲丁醇的裝置，所述裝置包括反應精餾塔、醋酸甲酯精餾塔、蒸發器、甲醇精餾塔、仲丁醇精制塔、若干冷凝器和若干用于連接的管道。本發明還提供了采用該裝置合成仲丁醇的方法。采用本發明提供的裝置合成仲丁醇的方法，為連續反應精餾法，能有效提高反應轉化率、降低生產能耗，具有選擇性高、腐蝕性小、產品易分離提純的優點，可實現連續化生產、保證產品質量穩定。
文檔編號C07C31/12GK102795961SQ20121027874
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月7日 優先權日2012年8月7日
發明者鄧一建, 邱挺, 葉長燊, 黃智賢, 黃衛國, 李美洲, 周高升 申請人:臨海市聯盛化學有限公司