一種生產丙酸甲酯的反應裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化學品制備方法領域，特別是涉及一種生產丙酸甲酯的反應裝置及方 法。
【背景技術】
[0002] 丙酸甲酯是一種無色透明的有機液體，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獲得，國內丙酸主要來源是甲醇羰基化合成醋酸過程中副產的丙 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。隨著反應的進行，系統內的較高 分子量化合物以焦油形式會逐漸積累。這些焦油會降低反應效率，并增加后續分離步驟的 難度。在我們的研宄過程
[0003] (CN103319337A)中發現，水的存在有利于反應系統的穩定，所以在反應工藝系統 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，使反應系統內的焦油控制 在一個比較穩定的含量，以保證反應系統的穩定性。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題在于避免上述現有技術的不足之處而提供一種生產丙 酸甲酯的反應裝置及方法，可有效控制焦油在系統中的積累，實現貴催化劑循環利用，保證 了反應系統的持續穩定性和反應的高效性。
[0005] 本發明通過以下技術方案實現：
[0006] 一種生產丙酸甲酯的反應裝置，包括依次連接的靜態混合器、羰基化反應器和閃 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器連接；所述脫輕 塔出來的尾氣通過冷凝器后進入尾氣處理系統，所述脫輕塔的底部與精餾精制系統相連； 所述催化劑回收反應器與液液分離塔連接，經所述液液分離塔分離得到的上層物料進入焦 油焚燒系統，得到的重相返回羰基化反應器。
[0007] 優選的，所述羰基化反應器底部設置有氣體分布器。
[0008] 一種利用上述反應裝置生產丙酸甲酯的方法，包括以下步驟：
[0009] (1)將乙烯和CO輸送到靜態混合器，然后從靜態混合器輸送進入羰基化反應器底 部的氣體分布器，將甲醇輸送進入羰基化反應器，在羰基化反應器內，進行攪拌反應制得產 品，即丙酸甲酯和少量丙酸；
[0010] ⑵將步驟⑴得到的產品送入閃蒸器分離，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行分離，從脫輕塔頂部冷卻下來的有機 相，即主要是甲醇和丙酸甲酯，送回羰基化反應器；從冷凝器出來的尾氣進入尾氣回收系 統，從脫輕塔底部出來的物料進入精餾精制系統；
[0012] (4)將步驟（2)得到的重相部分循環進入羰基化反應器，部分送入催化劑回收反 應器。在催化劑回收反應器中加入去離子水，高溫攪拌混合，得到混合物料；
[0013] (5)將步驟（4)得到混合物料送入的液液分離塔內進行分離，得到的上層物料，即 主要是焦油，進入焦油處理系統；得到的重相，即主要是水、甲醇、丙酸甲酯、丙酸和貴金屬 離子，返回到羰基化反應器。
[0014] 優選的，所述步驟（1)中乙烯和CO的摩爾比為1:1，所述羰基化反應器內操作壓 力I. 5MPa，操作溫度110°C，攪拌速度為r = 200,停留時間70min。
[0015] 優選的，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] 優選的，所述步驟（4)催化劑回收反應器內操作壓力0. IMPa，操作溫度140°C，攪 拌速度為r = 300,停留時間40min。
[0017] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0018] 本發明建立了一套完整的連續生產丙酸甲酯的工藝路線，經濟環保，適合工業化 大規模生產，可有效控制焦油在系統中的積累，實現貴催化劑循環利用，保證了反應系統的 持續穩定性和反應的高效性。
[0019] 本發明首先對羰基化反應器排出的混合物料進行閃蒸分離，閃蒸分離的重相抽取 部分進入催化劑回收反應器進行處理，即將含有焦油、催化劑等重相部分加入去離子水進 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，然后進入液液分離塔。在液液分離塔內的下層液經過泵重新返回羰基化反應 器，實現了催化劑回收，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。 在液液分離塔內上層液主要是焦油，最終進入焦油焚燒系統。為了進一步脫除反應過程中 產生的低分子量副產物，如乙醛、甲烷等，經閃蒸塔出去的物料進入脫輕塔進一步脫除影響 反應的副產物，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器，也減少了物 料的排放損失。該工藝過程采用水作為萃取劑，能實現98%以上的貴金屬催化劑回收和循 環利用。
[0020] 說明書附圖
[0021] 圖1為本發明生產丙酸甲酯的工藝流程示意圖。
[0022] 圖中標記：（1)靜態混合器，（2)羰基化反應器，（3)閃蒸器，⑷脫輕塔，（5)冷凝 器，（6)催化劑回收反應器，（7)液液分離塔。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合【具體實施方式】對本發明的上述
【發明內容】
作進一步的詳細描述。但不應將 此理解為本發明上述主題的范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發明上述技術思想情況 下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本發明的范圍 內。
[0024] 實施例1:
[0025] 如圖1所示，一種生產丙酸甲酯的反應裝置，包括依次連接的靜態混合器、羰基化 反應器和閃蒸器，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器連 接；所述脫輕塔出來的尾氣通過冷凝器后進入尾氣處理系統，所述脫輕塔的底部與精餾精 制系統相連；所述催化劑回收反應器與液液分離塔連接，經所述液液分離塔分離得到的上 層物料進入焦油焚燒系統，得到的重相返回羰基化反應器。所述羰基化反應器底部設置有 氣體分布器（圖中未不出）。
[0026] 工藝流程示意圖參見圖1，工業乙烯（來自原料區的乙烯儲罐）和CO(來自原料區 的CO氣柜）按1 :1經管道進入靜態混合器，混合后進入羰基化反應器；工業甲醇（來自原 料區甲醇儲罐）經管道進入羰基化反應器；在羰基化反應器內操作壓力I. 5MPa，操作溫度 ll〇°C，攪拌速度為r = 200,停留時間70min，反應產物（P2)經管道進入閃蒸器，閃蒸器的 操作壓力為〇.2MPa，操作溫度為KKTC，塔頂得到物料（SQ3)主要含丙酸甲酯、甲醇及少量 低分子量副產物、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)進入脫氫塔分離，從脫輕塔頂部冷卻下來的有機相（TYl)，即主要是甲 醇和丙酸甲酯，送回羰基化反應器；從脫輕塔冷卻器出來的尾氣（WQ3)進入尾氣回收系統。 從脫輕塔底部出來的物料（TY2)進入精餾精制系統。
[0028] 物料（ZS3-1)約為物料（ZS3)的三分之二循環進入羰基化反應器，物料（ZS3-2) 約為物料（ZS3)的三分之一送入催化劑回收反應器，加入去離子水約等于物料（ZS3-2)，回 收反應器內操作壓力0. IMPa，操作溫度140°C，攪拌速度為r = 300,停留時間40min，攪拌 混合成物料（RH6)。物料（RH6)送入的液液分離塔內進行分離，得到的上層物料（CQ7)，即 主要是焦油，進入焦油處理系統；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，返回到羰基化反應器。
[0029] 表1各物料組成
[0030]
【主權項】
1. 一種生產丙酸甲酯的反應裝置，其特征在于：包括依次連接的靜態混合器、羰基化 反應器和閃蒸器，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器連 接；所述脫輕塔出來的尾氣通過冷凝器后進入尾氣處理系統，所述脫輕塔的底部與精餾精 制系統相連；所述催化劑回收反應器與液液分離塔連接，經所述液液分離塔分離得到的上 層物料進入焦油焚燒系統，得到的重相返回羰基化反應器。
2. 根據權利要求1所述的生產丙酸甲酯的反應裝置，其特征在于：所述羰基化反應器 底部設置有氣體分布器。
3. -種利用如權利要求2所述反應裝置生產丙酸甲酯的方法，其特征包括以下步驟： (1) 將乙烯和C0輸送到靜態混合器，然后從靜態混合器輸送進入羰基化反應器底部的 氣體分布器，將甲醇輸送進入羰基化反應器，在羰基化反應器內，進行攪拌反應制得產品， 即丙酸甲酯和少量丙酸； (2) 將步驟（1)得到的產品送入閃蒸器分離，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行分離，從脫輕塔頂部冷卻下來的有機相，即 主要是甲醇和丙酸甲酯，送回羰基化反應器；從冷凝器出來的尾氣進入尾氣回收系統，從脫 輕塔底部出來的物料進入精餾精制系統； (4 )將步驟（2)得到的重相部分循環進入羰基化反應器，部分送入催化劑回收反應器， 在催化劑回收反應器中加入去離子水，高溫攪拌混合，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進行分離，得到的上層物料，即主 要是焦油，進入焦油處理系統；得到的重相，即主要是水、甲醇、丙酸甲酯、丙酸和貴金屬離 子，返回到羰基化反應器。
4. 根據權利要求3所述的生產丙酸甲酯的方法，其特征在于：所述步驟（1)中乙烯和 C0的摩爾比為1: 1，所述羰基化反應器內操作壓力1. 5MPa，操作溫度110°C，攪拌速度為 r=200,停留時間70min。
5. 根據權利要求3所述的生產丙酸甲酯的方法，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. 根據權利要求3所述的生產丙酸甲酯的方法，其特征在于：所述步驟（4)催化劑回收 反應器內操作壓力0. IMPa，操作溫度140°C，攪拌速度為r=300,停留時間40min。
【專利摘要】本發明涉及一種生產丙酸甲酯的反應裝置和方法，該反應裝置包括靜態混合器、羰基化反應器、閃蒸器、脫輕塔、催化劑回收反應器和液液分離塔。本發明對羰基化應器排出的含有焦油的產物進行閃蒸分離；采用脫輕塔對反應過程中生成的低分子量副產物進行分離；采用高溫水萃取貴金屬離子、甲醇、丙酸和丙酸甲酯，即將閃蒸器出來的部分重相與水充分混合，使重相中的部分低分子量有機物和貴金屬離子溶解在水相中，然后在液液分離塔內實現焦油與水相的分離，最終把水相混合物送回羰基化反應器，從而降低反應系統中的焦油的積累，并減少了甲醇的損耗。
【IPC分類】B01J19-00, C07C69-24, C07C67-08
【公開號】CN104529765
【申請號】CN201410797826
【發明人】譚平華, 陳耀壯, 毛震波, 賴崇偉, 熊國炎, 陶川東, 李軍, 王曉莉, 劉璇, 喬莎
【申請人】西南化工研究設計院有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月18日