[發(fā)明專利]一種懸浮催化精餾制備順丁烯二酸二甲酯的方法及裝置

在審

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• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN114933531A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦鳳祥;賈堃;杜盼鵬;葉茂揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中建安裝集團(tuán)有限公司;中建石化工程有限公司
• 主分類號: C07C67/08
• 分類號: C07C67/08;C07C67/54;C07C69/60;B01J31/08;B01J35/02;B01D3/00;B01D3/14;B01J8/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 肖明芳

本發(fā)明涉及一種懸浮催化精餾制備順丁烯二酸二甲酯的方法，順酐與系統(tǒng)回流的甲醇在單酯化反應(yīng)塔中反應(yīng)生成順丁烯二酸單甲酯；通過控制甲醇塔的工藝參數(shù)，使得反應(yīng)中生成的水與甲醇實(shí)現(xiàn)初步分離，甲醇自塔頂蒸出，水相則送至廢水處理站進(jìn)行處理；單酯化反應(yīng)生成的順丁烯二酸單甲酯與系統(tǒng)回流的甲醇通過二酯化精餾塔在二酯化反應(yīng)催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)生成順丁烯二酸二甲酯。本發(fā)明工藝流程簡單合理，設(shè)備投入小，反應(yīng)過程中溫度壓力較低，能量消耗少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種懸浮催化精餾制備順丁烯二酸二甲酯的工藝方法，具體是以順酐和甲醇為原料，在強(qiáng)酸陽離子交換樹脂催化劑下連續(xù)催化精餾制備順丁烯二酸二甲酯。

背景技術(shù)

1,4-丁二醇(BDO)作為一種重要的基本有機(jī)化工和精細(xì)化工原料，已廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、紡織、日化、造紙等領(lǐng)域。且BDO因可衍生出一系列高附加值精細(xì)化工產(chǎn)品，如用于制備四氫呋喃(THF)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚氨酯(PU)等而備受矚目。其中，THF可用于生成聚四亞甲基丁二醇(PTMEG)，此物質(zhì)為合成氨綸、聚醚彈性體及熱塑性聚氨酯的重要原料。PBT作為五大工程塑料之一，因具有優(yōu)異的電性能、機(jī)械性能及耐熱性能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于汽車、精密機(jī)械、電子電氣等領(lǐng)域。PU則主要用于汽車、輕工和紡織工業(yè)。除此之外，1,4-丁二醇還可用作溶劑、潤滑劑、增濕劑、柔軟劑、膠黏劑、除草劑、涂層樹脂和醫(yī)藥中間體等諸多領(lǐng)域。

目前，生產(chǎn)BDO的工藝路線主要有：炔醛法、丁二烯法、環(huán)氧丙烷法和順酐法。其中，順酐法生產(chǎn)BDO因其具有工藝流程簡單，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)三廢量少及投資量小等特點(diǎn)現(xiàn)備受企業(yè)青睞。該方法主要分為三步：(1)該法以MA和甲醇為原料，通過兩步酯化反應(yīng)依次生成順丁烯二酸單甲酯(MMM)、順丁烯二酸二甲酯(DMM)；(2)DMM的加氫反應(yīng)；(3)通過氫解反應(yīng)得到BDO。

DMM作為順酐法制備1,4-丁二醇的關(guān)鍵中間產(chǎn)物，其工藝路線的選擇及產(chǎn)品品質(zhì)的優(yōu)劣對于后續(xù)加氫工序尤為重要。US4584419、US4751334、US4795824和CN103360209A公開了以順酐為原料，經(jīng)低碳醇二次酯化得到產(chǎn)物，但所用工藝流程復(fù)雜、設(shè)備投資成本大，制約其應(yīng)用推廣。

圖1為傳統(tǒng)酯化單元流程示意圖，其中，T1為單酯化反應(yīng)塔，順酐與來自一段二酯化精餾塔頂過量的乙醇/水共沸液混合，經(jīng)過預(yù)熱后送至單酯化塔中發(fā)生單酯化反應(yīng)，該反應(yīng)不需催化劑即可有選擇的酯化制得順丁烯二酸單乙酯；T2為汽提塔，單酯化塔頂餾分經(jīng)冷凝及相分離，其水層送至此塔將三元共沸混合物從塔頂蒸出，而一級和二級二酯化精餾塔產(chǎn)生的水自此塔底部排至廢水處理站進(jìn)行處理；T3為一級二酯化精餾塔，來自單酯化塔底組分的順丁烯二酸單乙酯/乙醇混合物和來自一級二酯化精餾塔塔頂餾分乙醇/水共沸液混合接觸，進(jìn)行催化二酯化反應(yīng)并生成部分順丁烯二酸二乙酯；T4為二級二酯化精餾塔，來自一級二酯化精餾塔的順丁烯二酸二乙酯和未轉(zhuǎn)化的順丁烯二酸單乙酯在此塔中與系統(tǒng)的循環(huán)乙醇充分接觸，進(jìn)行單乙酯二酯化反應(yīng)并最終產(chǎn)生大量順丁烯二酸二乙酯。

同時，為了解決DMM生產(chǎn)過程中，催化劑更換頻繁，導(dǎo)致操作繁瑣、催化劑損耗嚴(yán)重、反應(yīng)塔板上催化劑分布不均的問題，CN103360252A和CN103360253A公開了一種馬來酸二甲酯的生產(chǎn)方法，兩者的構(gòu)思均是通過在現(xiàn)有催化蒸餾塔的基礎(chǔ)上，通過使用固定床反應(yīng)器，將催化劑裝填在每個固定床反應(yīng)器中，使大部分(80～90重量％)馬來酸單甲酯首先在多個固定床反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為馬來酸二甲酯，剩余的馬來酸單甲酯在催化蒸餾塔下段轉(zhuǎn)化為馬來酸二甲酯。通過這樣的技術(shù)方案，由于進(jìn)催化蒸餾塔下段的物料中已經(jīng)基本不含馬來酸酐，不會造成催化劑的失活，所以不用在線更換催化劑，不會造成塔壓力波動。

因此，如何節(jié)約現(xiàn)有技術(shù)方案裝置成本，減少項(xiàng)目投資，降低占地空間，提升空間利用率，提高方案經(jīng)濟(jì)性成為業(yè)界亟待解決及突破的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中裝置成本高，占地空間大，方案經(jīng)濟(jì)性差的問題，提供一種新的順丁烯二酸二甲酯的方法，該法具有能耗低、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。