[發(fā)明專(zhuān)利]一種催化精餾制備甲酸甲酯的裝置及其方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811360618.3
• 申請(qǐng)日: 2018-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109369386A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春江;成潔;劉輝;謝省賓;魏東旭;胡清;李月坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C07C67/08
• 分類(lèi)號(hào): C07C67/08;C07C67/54;C07C69/06;B01D3/00;B01D3/14;B01J8/00;B01J19/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程小艷

本發(fā)明公開(kāi)一種催化精餾制備甲酸甲酯的裝置，包括：預(yù)反應(yīng)器、催化精餾塔和甲酸甲酯精餾塔，所述預(yù)反應(yīng)器設(shè)有甲酸和甲醇進(jìn)料口以及預(yù)反應(yīng)后混合物出口，所述預(yù)反應(yīng)混合物出口與所述催化精餾塔原料進(jìn)口相連；所述催化精餾塔的塔頂液相流股出口連接到所述甲酸甲酯精餾塔的進(jìn)口，所述催化精餾塔的塔底液相流股為含酸廢水；所述甲酸甲酯精餾塔的塔頂設(shè)有甲酸甲酯產(chǎn)品出口，所述甲酸甲酯精餾塔的塔底液相流股分成兩路，一路與催化精餾塔甲醇進(jìn)料口連接，一路與預(yù)反應(yīng)器甲醇進(jìn)料口連接。還公開(kāi)了制備方法。本發(fā)明利用催化精餾將反應(yīng)過(guò)程與精餾分離過(guò)程有機(jī)的耦合在一起，可實(shí)現(xiàn)甲酸甲酯的收率達(dá)到97.0％以上，廢水酸含量降到15ppm以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于甲酸甲酯生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種催化精餾制備甲酸甲酯的裝置及其方法。

背景技術(shù)

甲酸甲酯(methylformate，MF)是重要的甲醇衍生物和重要的化工原料，具備下列優(yōu)點(diǎn):(1)可以經(jīng)濟(jì)有效地大規(guī)模生產(chǎn)；(2)下游產(chǎn)品多，特別是大噸位產(chǎn)品；(3)甲酸甲酯有很高的反應(yīng)活性，被喻為萬(wàn)能中間體，可衍生出的反應(yīng)有50多個(gè)，廣泛用于有機(jī)化工產(chǎn)品的合成。

甲酸甲酯的生產(chǎn)方法之一是甲醇酯化法，反應(yīng)式為:

HCOOH+CH₃OH→HCOOCH₃+H₂O

國(guó)內(nèi)采用甲醇酯化的生產(chǎn)廠家多數(shù)為間歇生產(chǎn)裝置，由于MF的酯化反應(yīng)是平衡反應(yīng)，間歇生產(chǎn)裝置的缺點(diǎn)是平衡轉(zhuǎn)化率低、分離能耗高、同時(shí)產(chǎn)生大量含酸廢水。因此急需發(fā)展連續(xù)化、低污染的新裝置替代傳統(tǒng)的間歇生產(chǎn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種催化精餾制備甲酸甲酯的裝置及工藝生產(chǎn)方法。

本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種催化精餾制備甲酸甲酯的裝置包括：預(yù)反應(yīng)器、催化精餾塔和甲酸甲酯精餾塔，所述預(yù)反應(yīng)器設(shè)有甲酸和甲醇進(jìn)料口以及預(yù)反應(yīng)后混合物出口，所述預(yù)反應(yīng)混合物出口與所述催化精餾塔原料進(jìn)口相連；所述催化精餾塔的塔底設(shè)有再沸器，塔頂設(shè)有冷凝器；所述催化精餾塔的塔頂液相流股出口連接到所述甲酸甲酯精餾塔的進(jìn)口，所述催化精餾塔的塔底液相流股為含酸廢水；所述甲酸甲酯精餾塔的塔底設(shè)有再沸器，塔頂設(shè)有冷凝器；所述甲酸甲酯精餾塔的塔頂設(shè)有甲酸甲酯產(chǎn)品出口，所述甲酸甲酯精餾塔的塔頂液相流股為甲酸甲酯產(chǎn)品，所述甲酸甲酯精餾塔的塔底液相流股分成兩路，一路與催化精餾塔甲醇進(jìn)料口連接，一路與預(yù)反應(yīng)器甲醇進(jìn)料口連接。

本發(fā)明的第二個(gè)技術(shù)方案是一種催化精餾制備甲酸甲酯的方法，包括如下步驟：

1)甲酸和甲醇先進(jìn)入預(yù)反應(yīng)器，甲酸和甲醇進(jìn)料溫度為20～80℃，甲酸與甲醇質(zhì)量比為1:0.5～2；預(yù)反應(yīng)器為常壓連續(xù)操作，優(yōu)選磺酸樹(shù)脂作為催化劑；

2)催化精餾塔采用常壓連續(xù)操作，催化精餾段裝有催化精餾模塊，優(yōu)選催化劑為磺酸樹(shù)脂，塔頂溫度40～55℃，塔底溫度70～140℃；頂部蒸汽經(jīng)冷凝進(jìn)入甲酸甲酯精餾塔，塔底液相流出口為含酸廢水；

3)甲酸甲酯精餾塔采用常壓或正壓連續(xù)操作，塔頂溫度25～40℃，塔底溫度60～100℃；塔頂液相流股為甲酸甲酯產(chǎn)品，塔底液相流股分成兩路，一路作為催化精餾塔甲醇進(jìn)料，一路作為預(yù)反應(yīng)器甲醇進(jìn)料。

所述步驟2)催化精餾塔的反應(yīng)段上段與反應(yīng)段下段進(jìn)料的甲醇質(zhì)量比1：0.2～0.8。

所述步驟3)壓力控制在0～0.1MPa。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明利用催化精餾將反應(yīng)過(guò)程與精餾分離過(guò)程有機(jī)的耦合在一起，在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)將生成的產(chǎn)物-醇分離出反應(yīng)體系，從而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)甲酸甲酯的收率達(dá)到97.0％以上，廢水酸含量降到15ppm以下，微量有機(jī)物，從而達(dá)到廢水零排放。