[發明專利]一種草酸酯水解制備草酸的裝置及制備方法

有效

• 申請號: 201911033860.4
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110713437B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 邱挺;周偉;黃智賢;劉征;王清蓮;王紅星;葉長燊;王曉達;楊臣
• 申請（專利權）人: 福州大學;東華工程科技股份有限公司
• 主分類號: C07C51/09
• 分類號: C07C51/09;C07C51/43;C07C55/06;C07C29/09;C07C29/80;C07C31/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陸帥;蔡學俊

本發明涉及一種草酸酯水解制備草酸的裝置，包括經管道相互連接的配料罐、預反應釜、反應精餾塔、甲醇精制塔和結晶釜。本發明將預反應和反應精餾技術相結合，通過草酸母液循環，利用草酸的自催化作用，實現草酸酯的高效水解，得到高純的草酸產品。

技術領域

本發明涉及一種草酸酯水解制備草酸的裝置及制備方法，屬于草酸酯水解的技術領域。

背景技術

草酸是一種重要的化工原料，廣泛用于醫藥、印染和塑料等行業。作為一種沉淀劑，草酸還可以用來分離提純稀土元素。隨著航天、新能源、新材料等領域的快速發展，草酸的應用領域越來越廣闊，草酸的需求量呈逐年遞增態勢。目前草酸的制備方法中主要包括合成法和水解法，其中水解法是草酸酯在酸性條件下水解制得草酸，草酸酯水解反應過程由兩步反應構成，首先是草酸二酯快速水解生成草酸單酯，然后草酸單酯繼續水解生成草酸，其中第二步反應速率慢，是整個水解反應的控制步驟，水解后的草酸溶液通過冷卻結晶就能得到草酸產品。

但是因為草酸二酯和草酸單酯在水中溶解度小，且熔點高，所以如果草酸酯水解不完全，在結晶釜內殘留的草酸單酯或草酸二酯也會和草酸一起結晶析出，那么就無法得到合格的草酸產品。

專利CN 1094922C公開了一種采用草酸二乙酯直接水解制草酸的方法，利用反應精餾塔進行草酸二乙酯水解，塔底產出草酸溶液進行結晶。但是采用該方法草酸二乙酯的轉化率是97%，草酸的收率只有87%，其可能原因是草酸單乙酯水解反應速率慢，草酸單乙酯在精餾塔反應段的停留時間不夠。專利CN 104892389B公開了一種連續反應精餾水解草酸二甲酯制備草酸的工藝，該工藝以草酸二甲酯為原料，在連續反應精餾隔壁塔中自催化水解制取草酸。雖然該方法的轉化率達到99%，但是該工藝仍存在一些不足，影響其工業化應用。首先是隔壁反應精餾塔的結構復雜，不僅設備造價高，而且設備控制復雜；接著是整個工藝的流程復雜，除了隔壁反應精餾塔，還需要甲甲醇精制塔、脫輕塔等單元過程；其次是采用蒸發濃縮結晶的方式得到草酸晶體，系統的能耗高；最后采用反應生成的草酸進行自催化，反應速率慢，反應精餾塔設備大。因此需要開發出草酸酯水解制備草酸的新工藝，解決目前草酸酯水解制備草酸的問題。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種草酸酯水解制備草酸的裝置及制備方法，具有反應快，水解率高，選擇性好的特點。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種草酸酯水解制備草酸的裝置，包括經管道相互連接的配料罐、預反應釜、反應精餾塔、甲醇精制塔和結晶釜。

優選的，所述配料罐的上部一側連通著進水口和草酸酯進口，配料罐的頂部進口管道連通著結晶釜的頂部出口，配料罐的底部出口管道連通著預反應釜的上部一側進口，預反應釜的底部出口通過第一離心泵連通著反應精餾塔的預反應料進口，反應精餾塔的底部出口通過第二離心泵連通著第一冷卻器的進口，第一冷卻器的出口管道連通著結晶釜的進口，所述反應精餾塔的頂部出口管道連通著甲醇精制塔的進口，甲醇精制塔底部出口通過管道連通著配料罐的進水口；所述反應精餾塔的上部一側和頂部之間串聯設有第二冷卻器，使反應精餾塔的塔釜頂部形成冷凝回流回路；所述甲醇精制塔的上部一側和頂部之間串聯設有第三冷卻器，使甲醇精制塔的塔釜頂部形成冷凝回流回路。

優選的，所述反應精餾塔的底部和下部一側之間串聯設有反應精餾塔再沸器，使反應精餾塔的塔釜底部形成回流回路；所述甲醇精制塔的底部和下部一側之間串聯設有甲醇精制塔再沸器，使甲醇精制塔的塔釜底部形成回流回路。

優選的，所述反應精餾塔的預反應料進口位于塔身高度的1/4～1/2 處；所述甲醇精制塔的進口位于塔身高度的2/5～2/3 處。

優選的，所述反應精餾塔是板式塔、填料塔中的一種或兩種的組合結構，且反應精餾塔的理論板數為25～50塊。

優選的，所述甲醇精制塔是板式塔、填料塔中的一種或兩種的組合結構，且甲醇精制塔的理論板數為20～32塊。