[發明專利]一種生產甲酸的工藝

無效

• 申請號: 201010140283.1
• 申請日: 2010-04-06
• 公開（公告）號: CN101805252A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 管國鋒;付振武;萬輝;韓明娟;楊操
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C07C53/02
• 分類號: C07C53/02;C07C51/09
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本發明涉及一種生產甲酸的工藝

背景技術

甲酸是一種重要的基本有機化工原料。在有機合成、皮革工業、紡織印染工業、青飼料與谷物的保臧、膠乳、水泥等方面有廣泛的用途。目前甲酸工業生產方法中，最有發展前景、最經濟合理的是甲酸甲酯水解法，且均采用自催化水解工藝即甲醇與CO羰基化合成的甲酸甲酯在自催化(產物甲酸作為催化劑)條件下直接水解制取甲酸。水解采用釜式反應器或管式反應器，但不管哪種類型，由于為均相反應，用反應產物甲酸作催化劑抑制了正反應的進行，且受化學平衡的限制，致使單程水解轉化率較低。

近年來，國內外對甲酸甲酯水解工藝做了大量的研究。CN1402701A和CN1396898A采用萃取劑萃取出甲酸-水共沸溶液中甲酸，然后再分離萃取相得甲酸產品，但其水解部分仍采用高溫高壓下均相反應，能耗高，再酯化嚴重，水解率低。CN1066442A開發了一種甲酸甲酯水解制甲酸的連續水解新工藝，用部分返回的水解液做催化劑進行自催化反應，此發明需有效控制返回液的比例，操作較繁瑣，部分反應液返回降低了生產能力。CN101481304A報道了一種催化精餾水解和萃取分離結合的工藝，縮短了工藝流程，但催化精餾塔塔頂出料不易控制，且后續工藝采用萃取精餾成本較高。US6429333利用離子交換床中固體交換材料的催化和吸附屬性，水解甲酸甲酯得到甲酸和甲醇，同時用洗脫劑帶出甲醇，發生甲酸和甲醇的分離，然后再分離甲醇和洗脫劑，這種方法在反應的同時減少了甲酸和甲醇的再酯化，提高了水解率，但離子交換床較為復雜，不易于操作，且洗脫掉的甲醇需要再分離。

發明內容

本發明針對現有甲酸甲酯水解法生產甲酸單程水解轉化率低，能耗高等不足，提供一種甲酸甲酯水解制甲酸的工藝，提高甲酸甲酯單程水解轉化率，降低能耗。

本發明解決問題所采用的技術方案是：

一種生產甲酸的工藝，具體步驟如下：

(1)甲酸甲酯原料進入甲酸甲酯塔T1精餾分離，塔頂采出甲酸甲酯；

(2)甲酸甲酯和水進入催化精餾塔T2，并在催化反應段進行水解反應，塔頂采用全回流，塔釜得含甲酸甲酯、甲醇、水和甲酸的四元混合物；

(3)四元混合物進入四元分離塔T3精餾分離，塔釜得水和甲酸；

(4)水和甲酸進入甲酸精餾塔T4，在加壓條件下進行分離，塔釜得粗甲酸；

(5)粗甲酸進入甲酸提濃塔T5，在減壓條件下進行分離，塔頂得甲酸產品。

上述步驟1中甲酸甲酯塔T1回流比為1～10∶1，理論塔板數為10～60。

上述步驟2中催化精餾塔T2上部為催化反應段，下部為提餾段，催化反應段理論塔板數為5～70；提餾段理論塔板數為5～60，反應段內填充固體酸催化劑，水從反應段上部進料，甲酸甲酯從反應段下部進料，水與甲酸甲酯的進料摩爾比為0.5～10∶1，進料空速為0.05～2立方米/(立方米反應體積·小時)。

上述步驟3中四元分離塔T3塔頂采出甲醇和甲酸甲酯的混合物，循環至甲酸甲酯塔分離，回流比為1～9∶1；理論塔板數為15～40。

上述步驟4中甲酸精餾塔T4塔頂采出含甲酸的水，循環至催化精餾塔和水一塊進料；操作壓力控制為1.5～4atm，回流比為1～8∶1；理論塔板數為10～50。

上述步驟5中甲酸提濃塔T5塔釜得含水甲酸，循環至甲酸精餾塔T4進一步分離；操作壓力為0.05～0.9atm；回流比為1.5～7∶1；理論塔板數為7～60。

下面結合附圖1對本發明作進一步的詳細描述。

甲酸甲酯塔T1是甲酸甲酯和甲醇的分離塔，內裝填料或塔板，來自甲醇羰基化工段生產的甲酸甲酯原料即物料A進入該塔分離，進一步去除甲酸甲酯原料中的甲醇，塔釜采出的甲醇和少量催化劑即物料B返回甲醇羰基化合成甲酸甲酯工段，塔頂采出的甲酸甲酯即物料C進入催化精餾塔T2。

催化精餾塔T2分為上部反應段1和下部提餾段2，反應段內裝有強酸性陽離子交換樹脂或其它固體酸催化劑，催化劑裝填方式有很多，可根據塔的不同結構而定，比如可以用小薄層袋子襯以金屬絲網，卷制成圓筒狀的催化劑填料捆扎包，然后按一定的排列方式填充，提餾段裝填料或塔板。水即物料D從反應段頂部進料，物料C從反應段底部進料，在催化反應段內甲酸甲酯和水進行水解反應，生成甲醇和甲酸，同時反應段催化劑也起到分離的效果，塔頂采用全回流，塔釜采出甲酸甲酯、甲醇、甲酸和水的混合物即物料E，進入四元分離塔T3。