專利名稱：一種甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲酸甲酯的制備方法及其裝置，尤其涉及一種甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
甲酸甲酯(methyl formate，MeF，MF)是重要的甲醇衍生物和重要的化工原料之一。甲酸甲酯的傳統(tǒng)制備方法是由甲酸和甲醇的酯化反應(yīng)合成的。20世紀80年代以來，新的甲酸甲酯合成方法不斷開發(fā)研究，特別是應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的甲醇羰基化法和甲醇脫氫法制備甲酸甲酯，使生產(chǎn)甲酸甲酯的成本大幅下降，同時也促進了甲酸甲酯應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大。
目前，甲醇羰基化法生產(chǎn)甲酸甲酯的工藝分為甲酸甲酯的合成和甲酸甲酯的精餾分離。由于受反應(yīng)平衡的限制，反應(yīng)液從反應(yīng)器底部循環(huán)物料中采出時，存在采出物料中甲酸甲酯含量太低，其中按重量百分比計，甲酸甲酯的含量為18～25％，甲醇的含量為75～82％，甲酸甲酯分離系統(tǒng)中甲醇循環(huán)分離的負荷偏大，而且催化劑隨著物料一起排出合成系統(tǒng)，催化劑消耗高，對系統(tǒng)及環(huán)境造成一定的污染。該工藝由于液相中甲酸甲酯含量始終保持著接近平衡的濃度，致使甲酸甲酯合成反應(yīng)的推動力不大，生產(chǎn)裝置的設(shè)備相對龐大、效能較低、操作復雜，而且單位產(chǎn)品的生產(chǎn)能耗很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種克服上述不足、在甲醇羰基合成系統(tǒng)催化劑保有量一定的前提下、提高采出物中甲酸甲酯含量的制備方法及其裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法，按重量百分比計，62～68％的甲醇、31～38％的一氧化碳和0.15～0.2％的催化劑進入反應(yīng)器，在反應(yīng)溫度75～95℃、反應(yīng)系統(tǒng)壓力2.0～4.0MPa的條件下進行甲酸甲酯合成反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)物蒸汽依次通過反應(yīng)器上部精餾區(qū)內(nèi)的甲酸甲酯分離區(qū)、冷凝器、尾凝器，經(jīng)氣相冷凝分離得甲酸甲酯的粗產(chǎn)品混合液。
所述甲酸甲酯反應(yīng)器底部連接一循環(huán)換熱器；經(jīng)冷凝器、尾凝器冷凝的含有甲酸甲酯和甲醇的循環(huán)物料一部分采出，另一部分通過U型管進入甲酸甲酯反應(yīng)器。
所述甲酸甲酯分離區(qū)的溫度為80～105℃，冷凝器內(nèi)的冷凝溫度為25～45℃。
所述催化劑為甲醇鈉或甲醇鉀。
所述甲酸甲酯分離區(qū)內(nèi)設(shè)有規(guī)整填料或塔板。
所述甲酸甲酯分離區(qū)內(nèi)設(shè)有盤式閃蒸器。
作為實現(xiàn)上述方法的第一種技術(shù)方案是一種甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的裝置，包括甲酸甲酯反應(yīng)器，所述甲酸甲酯反應(yīng)器的頂部內(nèi)設(shè)有甲酸甲酯分離區(qū)，底部分別與CO循環(huán)噴射器的出口和循環(huán)換熱器的一端口連接，所述底部還設(shè)有CO進口；所述甲酸甲酯分離區(qū)與冷凝器、尾凝器依次氣相相連，所述冷凝器的液相出口與尾凝器的液相出口相連并通過U型管與所述甲酸甲酯反應(yīng)器相通，并與中間槽的進口相連；所述尾凝器的另一出口與尾氣放空控制系統(tǒng)相通，并與CO循環(huán)噴射器的進口相連；所述循環(huán)換熱器的另一端口與所述甲酸甲酯分離區(qū)的底部相通。
所述甲酸甲酯分離區(qū)內(nèi)設(shè)有規(guī)整填料或塔板。
作為實現(xiàn)上述方法的第二種技術(shù)方案是一種甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的裝置，所述甲酸甲酯反應(yīng)器的頂部外設(shè)有甲酸甲酯分離區(qū)，底部分別與CO循環(huán)噴射器的出口和循環(huán)換熱器的一端口連接，所述底部還設(shè)有CO進口；所述甲酸甲酯分離區(qū)與冷凝器、尾凝器依次氣相相連，所述冷凝器的液相出口與尾凝器的液相出口相連并與中間槽的進口相連，所述中間槽的出口通過U型管與所述甲酸甲酯分離區(qū)的底部相通，所述尾凝器的另一出口與尾氣放空控制系統(tǒng)相通，并與CO循環(huán)噴射器的進口相連；所述循環(huán)換熱器的另一端口與所述甲酸甲酯分離區(qū)的底部相通。
所述甲酸甲酯分離區(qū)內(nèi)設(shè)有盤式閃蒸器。
本發(fā)明的有益效果在于采用本發(fā)明甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法及其裝置，從氣相冷凝分離得甲酸甲酯的粗產(chǎn)品混合液中甲酸甲酯的含量為65～85％、甲醇的含量為35～15％，在同等甲酸甲酯產(chǎn)能下，單位甲酸甲酯的甲醇入塔量下降50～85％，催化劑用量下降50～85％；反應(yīng)產(chǎn)物甲酸甲酯和部分甲醇通過氣相冷凝采出，催化劑保留在反應(yīng)器內(nèi)，提高了催化劑的利用率，避免了催化劑在物料采出時的流失，降低了催化劑的消耗，避免催化劑鹽泥對環(huán)境的污染威脅和因催化劑堵塞所進行的清洗而帶來的環(huán)境污染。經(jīng)反應(yīng)精餾分離了甲酸甲酯后的循環(huán)液中甲酸甲酯含量≤5％，補充新鮮甲醇后的甲酸甲酯濃度≤4.5％，甲酸甲酯合成反應(yīng)的推動力較大，系統(tǒng)設(shè)備相對較小，降低了裝置的投資費用，節(jié)約投資約50％。節(jié)約能耗約60％，降低生產(chǎn)投資規(guī)模。
下面通過附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明不僅限于實施例中所涉及的內(nèi)容。


圖1是本發(fā)明甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的第一種工藝流程。
圖2是本發(fā)明甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的第二種工藝流程。
具體實施例方式
本發(fā)明采用反應(yīng)精餾工藝通過甲醇羰基化法制備甲酸甲酯。
根據(jù)附圖1，在現(xiàn)有甲酸甲酯反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，反應(yīng)器的頂部內(nèi)設(shè)有帶規(guī)整填料或塔板的MF分離區(qū)，MF分離區(qū)的頂部出口與冷凝器的進口相連，冷凝器的氣相出口與尾凝器的氣相進口相連，其液相出口與尾凝器的液相出口相通，與中間槽的進口相連，并通過U型管與反應(yīng)器相連；尾凝器的另一出口與尾氣放空控制系統(tǒng)相通，并與CO循環(huán)噴射器的進口相連，CO循環(huán)噴射器的一出口與反應(yīng)器底部一進口相通，反應(yīng)器底部出口與循環(huán)換熱器的進口相連，循環(huán)換熱器的出口與反應(yīng)器中MF分離區(qū)下方部分相通。
在反應(yīng)溫度75～95℃、反應(yīng)系統(tǒng)壓力2.0～4.0MPa的條件下，按按重量百分比計，64％甲醇、0.15％的甲醇鈉送入反應(yīng)器，35.85％的CO通過循環(huán)噴射器從反應(yīng)器底部的另一進口進入反應(yīng)器。含有濃度18～25％甲酸甲酯的液相循環(huán)物料進入80～105℃的MF分離區(qū)，在CO循環(huán)噴射器的作用下，氣相中的甲酸甲酯和甲醇飽和蒸汽隨之被帶入到25～45℃的冷凝器內(nèi)被冷凝，分離得不含催化劑的含量為65～85％甲酸甲酯和含量為15～35％甲醇的冷凝液，通過中間槽采出。
根據(jù)附圖2，反應(yīng)器的頂部出口與MF分離區(qū)的進口相連，MF分離區(qū)的一出口與冷凝器的進口相連，冷凝器的氣相出口與尾凝器的氣相進口相連，其液相出口與尾凝器的液相出口相通，并與中間槽的進口相連；中間槽的出口通過U型管與MF分離區(qū)的另一出口相連；尾凝器的另一出口與尾氣放空控制系統(tǒng)相通，并與CO循環(huán)噴射器的進口相連，CO循環(huán)噴射器的一出口與反應(yīng)器底部一進口相通，反應(yīng)器底部另一進口與循環(huán)換熱器的出口相連，循環(huán)換熱器的進口與MF分離區(qū)的出口相通。其中MF分離區(qū)內(nèi)設(shè)有盤式閃蒸器。
在反應(yīng)溫度75～95℃、反應(yīng)系統(tǒng)壓力2.0～4.0MPa的條件下，按重量百分比計，66％甲醇、0.2％的甲醇鉀送入MF分離區(qū)與循環(huán)換熱器之間的連接管內(nèi)，33.8％的CO通過反應(yīng)器底部的進口進入反應(yīng)器。含有濃度18～25％甲酸甲酯的液相循環(huán)物料進入85～95℃的MF分離區(qū)，在CO循環(huán)噴射器的作用下，氣相中的甲酸甲酯和甲醇飽和蒸汽隨之被帶入到25～45℃的冷凝器內(nèi)被冷凝，分離得不含催化劑的含量為65～85％甲酸甲酯和含量為15～35％甲醇的冷凝液，通過中間槽采出。
權(quán)利要求
1.一種甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法，按重量百分比計，62～68％的甲醇、31～38％的一氧化碳和0.15～0.2％的催化劑進入反應(yīng)器，在反應(yīng)溫度75～95℃、反應(yīng)系統(tǒng)壓力2.0～4.0MPa的條件下進行甲酸甲酯合成反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)物蒸汽依次通過反應(yīng)器上部精餾區(qū)內(nèi)的甲酸甲酯分離區(qū)、冷凝器、尾凝器，經(jīng)氣相冷凝分離得甲酸甲酯的粗產(chǎn)品混合液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法，其特征在于所述甲酸甲酯反應(yīng)器底部連接一循環(huán)換熱器；經(jīng)冷凝器、尾凝器冷凝的含有甲酸甲酯和甲醇的循環(huán)物料一部分采出，另一部分通過U型管進入甲酸甲酯反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法，其特征在于所述甲酸甲酯分離區(qū)的溫度為80～105℃，冷凝器內(nèi)的冷凝溫度為25～45℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法，其特征在于所述催化劑為甲醇鈉或甲醇鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法，其特征在于所述甲酸甲酯分離區(qū)內(nèi)設(shè)有規(guī)整填料或塔板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法，其特征在于所述甲酸甲酯分離區(qū)內(nèi)設(shè)有盤式閃蒸器。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備甲酸甲酯的裝置，包括甲酸甲酯反應(yīng)器，其特征在于所述甲酸甲酯反應(yīng)器的頂部內(nèi)設(shè)有甲酸甲酯分離區(qū)，底部分別與CO循環(huán)噴射器的出口和循環(huán)換熱器的一端口連接，所述底部還設(shè)有CO進口；所述甲酸甲酯分離區(qū)與冷凝器、尾凝器依次氣相相連，所述冷凝器的液相出口與尾凝器的液相出口相連并通過U型管與所述甲酸甲酯反應(yīng)器相通，并與中間槽的進口相連；所述尾凝器的另一出口與尾氣放空控制系統(tǒng)相通，并與CO循環(huán)噴射器的進口相連；所述循環(huán)換熱器的另一端口與所述甲酸甲酯分離區(qū)的底部相通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述制備甲酸甲酯的裝置，其特征在于所述甲酸甲酯分離區(qū)內(nèi)設(shè)有規(guī)整填料或塔板。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備甲酸甲酯的裝置，包括甲酸甲酯反應(yīng)器，其特征在于所述甲酸甲酯反應(yīng)器的頂部外設(shè)有甲酸甲酯分離區(qū)，底部分別與CO循環(huán)噴射器的出口和循環(huán)換熱器的一端口連接，所述底部還設(shè)有CO進口；所述甲酸甲酯分離區(qū)與冷凝器、尾凝器依次氣相相連，所述冷凝器的液相出口與尾凝器的液相出口相連并與中間槽的進口相連，所述中間槽的出口通過U型管與所述甲酸甲酯分離區(qū)的底部相通，所述尾凝器的另一出口與尾氣放空控制系統(tǒng)相通，并與CO循環(huán)噴射器的進口相連；所述循環(huán)換熱器的另一端口與所述甲酸甲酯分離區(qū)的底部相通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述制備甲酸甲酯的裝置，其特征在于所述甲酸甲酯分離區(qū)內(nèi)設(shè)有盤式閃蒸器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種甲醇羰基化法制備甲酸甲酯的方法及其裝置。按重量百分比計，62～68％的甲醇、31～38％的一氧化碳和0.15～0.2％的催化劑進入反應(yīng)器，在反應(yīng)溫度75～95℃、反應(yīng)系統(tǒng)壓力2.0～4.0MPa的條件下進行甲酸甲酯合成反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)物蒸汽依次通過反應(yīng)器上部精餾區(qū)內(nèi)的甲酸甲酯分離區(qū)、冷凝器、尾凝器，從氣相冷凝分離得甲酸甲酯的粗產(chǎn)品混合液。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中甲醇循環(huán)量大、催化劑消耗高并且由于液相中甲酸甲酯含量始終保持著接近平衡的濃度，致使甲酸甲酯合成反應(yīng)的推動力不大、采出的粗產(chǎn)品中甲酸甲酯含量低的問題。
文檔編號C07C69/06GK1850777SQ20061002701
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者孫建民, 孫新芳, 孫惠 申請人:孫建民