專利名稱：一種連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的新工藝。
背景技術(shù)：
醋酸仲丁酯是一種無色、易燃、具有果實(shí)香味的液體，廣泛應(yīng)用于油漆、塑料、醫(yī)藥 及香料工業(yè)，同時(shí)還可用作萃取劑、脫水劑及金屬清洗劑等。醋酸仲丁酯的主要合成方法為 酸醇酯化法和烯烴加成法兩種，前者合成方法就是醋酸與仲丁醇酯化，但該方法的反應(yīng)速 度慢，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品收率低。后者的烯烴加成法是指在酸性催化劑作用下醋酸和混合 C4(或丁烯)加成反應(yīng)而直接合成醋酸仲丁酯，該種方法直接利用了烯烴資源，無需醇做中 間體，因而降低了醋酸仲丁酯的生產(chǎn)成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。另外，隨著我國(guó)乙烯生產(chǎn) 和原油加工能力的提高，蒸汽裂解裝置和催化裂化裝置將副產(chǎn)大量的C4，而利用混合C4中 的l-丁烯合成醋酸仲丁酯是C4資源增效的一條有效途徑。醋酸仲丁酯的合成多采用管式 固定床反應(yīng)器或懸浮攪拌釜反應(yīng)器，這些老工藝存在著轉(zhuǎn)化率低，原料利用率低，反應(yīng)時(shí)間 長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述背景技術(shù)中存在的不足，提出一種醋酸仲丁酯合成的新 工藝，即以醋酸和1-丁烯為原料，固-液混合酸為催化劑，采用噴射碰撞流塔式反應(yīng)器，高 效連續(xù)合成醋酸仲丁酯的新工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下 —種連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝，其流程如附圖1所示，它主要由下列步驟組成
步驟1.醋酸原料由管道1進(jìn)入噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3中，壓力為 0. 2-1. 5MPa(表壓)，反應(yīng)溫度為60-150°C，優(yōu)選70_130°C ;所述的催化劑是固_液混合 酸，即由陽離子交換樹脂和液體酸硫酸、磷酸或?qū)妆交撬峤M成，催化劑的用量為醋酸的 0.8%-10% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，優(yōu)選2%-5%，液體酸占20-60% (液體酸提供的H+的量占整 個(gè)H+的量百分比，以下相同)，C4混合氣(或丁烯)則由管道2經(jīng)氣體分布器5進(jìn)入到噴 射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)與醋酸進(jìn)行反應(yīng)； 步驟2.噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)的反應(yīng)物料經(jīng)過裝置內(nèi)的過濾器6過濾，反應(yīng) 物料中的固相催化劑被截留在噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3中，液相反應(yīng)物料和部分液體酸催 化劑進(jìn)入離心泵8，再經(jīng)液體流量計(jì)9和換熱器10后，進(jìn)入噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)的噴 射器4被高速噴射入噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3噴射碰撞流反應(yīng)段內(nèi)；同時(shí)開啟閥門22，引 一股由泵8輸送的反應(yīng)液經(jīng)射流分布器7由噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3噴射碰撞流反應(yīng)段的 底部向上高速射入噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3噴射碰撞流反應(yīng)段內(nèi)，它與向下噴射的物流形 成碰撞流，從而在其內(nèi)形成劇烈的攪拌，使得上升氣相物料(丁烯)中的大氣泡被粉碎成許 許多多的小氣泡，增大了氣相的傳質(zhì)面積，強(qiáng)化反應(yīng)物分子之間以及反應(yīng)物分子與催化劑 之間的有效接觸，有效地提高了產(chǎn)物醋酸仲丁酯的生成速度、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性，
由于在噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)，氣_液_固三相在高度碰撞流作用下，固體催 化劑將在反應(yīng)器中保持充分的懸浮和高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如此可避免部分催化劑在反應(yīng)釜底部 的沉積及催化劑在反應(yīng)釜內(nèi)分布不均而影響反應(yīng)過程。 未反應(yīng)完全的氣體，上升至反應(yīng)器的液面上方，通過噴射器的自吸裝置13于噴嘴 處的低壓區(qū)被高速運(yùn)動(dòng)的流體巻吸到反應(yīng)釜內(nèi)并送入反應(yīng)器主體液相中繼續(xù)反應(yīng)。如此循 環(huán)不斷，可有效提高丁烯的利用率。 步驟3.當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行O. 1-1.0小時(shí)，優(yōu)選0.2-0. 8小時(shí)后，開啟閥門28，反應(yīng)釜頂部 的尚未反應(yīng)的氣相(主要為C4)經(jīng)氣體分布器21，進(jìn)入塔板/填料塔式反應(yīng)段20，同時(shí)開 啟閥門29，引一股液體從頂部進(jìn)入塔式反應(yīng)段20，與未反應(yīng)的丁烯再進(jìn)一步反應(yīng)，以進(jìn)一 步提高丁烯的轉(zhuǎn)化率，最后極少量的未反應(yīng)的C4和輕組分直接從塔頂流出，塔板/填料塔 式反應(yīng)段20底部的液相部分則通過集液盤37由自吸裝置13在噴射器噴嘴處的低壓區(qū)被 高速噴射的流體巻吸到反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)。這里的反應(yīng)利用了液相物料中的液體酸催化劑 以及由于磨損破碎而穿過了過濾器6的固體粉末催化劑，它們依然具有較強(qiáng)的催化活性， 由于塔板/填料塔式反應(yīng)段20的反應(yīng)作用，使從頂部管道12排出的尾氣中丁烯的含量最 低可降低于O. 1%以下。此外，該塔式反應(yīng)系統(tǒng)可使C4混合氣的輕組分得以分離。因此該 塔板/填料塔式反應(yīng)系統(tǒng)不但有效提高了丁烯的利用率，增加了整個(gè)系統(tǒng)的收率，而且減 輕了后處理的難度，簡(jiǎn)化了工藝，降低了能耗，也有助于環(huán)境保護(hù)。 步驟4.反應(yīng)進(jìn)行O. 2-2小時(shí)，優(yōu)選0. 5-1.5小時(shí)后，液相反應(yīng)物料通過閥門14開 始出料，進(jìn)入精餾系統(tǒng)31進(jìn)行分離。醋酸和醋酸仲丁酯的的分離可采用共沸精餾方式也可 采用普通精餾的方式。若采用共沸精餾方式，所加共沸劑為任意一種能與醋酸仲丁酯形成 共沸物的物質(zhì)，且共沸點(diǎn)與醋酸的沸點(diǎn)相差l(TC以上的物質(zhì)，共沸物冷凝液化后還要能分 相，如水等。共沸劑從32加入，共沸物從塔頂進(jìn)入油水分離器36中，精餾塔31塔底的醋酸 和液體酸則返回到噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)。油水分離器中的水相則作為共沸 劑繼續(xù)使用，上層的醋酸仲丁酯粗品則進(jìn)入到精餾塔33進(jìn)行精制，塔頂?shù)母碑a(chǎn)物返回到噴 射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)來抑制副反應(yīng)的產(chǎn)生，塔底出料口 34可以得到純度為99. 99%以 上的醋酸仲丁酯。同時(shí)，醋酸原料也開始從管道1往噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)進(jìn)料，C4混 合氣(或丁烯)則連續(xù)從管道2進(jìn)入，以保證整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的物料質(zhì)量守恒，由此整個(gè)工藝 進(jìn)入到穩(wěn)定連續(xù)的生產(chǎn)階段。 上述的連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝，在運(yùn)行一定的時(shí)間后，固-液混合酸中的固
相催化劑可能出現(xiàn)了損耗或活性下降，需補(bǔ)加或更換固體催化劑，其步驟如下 步驟1'.打開噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3底部通向催化劑固液分離槽15管道上的
閥門23和催化劑固液分離槽15通向中間罐17管道上的閥門24，催化劑固液分離槽15內(nèi)
設(shè)有高效過濾器16，料液里固體催化劑顆粒被濾網(wǎng)截留在濾網(wǎng)上游，而液相料液則通過閥
門24回到中間罐17，然后經(jīng)泵18返回到噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)； 步驟2'.若是更換固體催化劑，則待步驟l'噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)的催化劑
清空后，打開催化劑加料裝置19的上蓋，加入新鮮催化劑，然后關(guān)閉催化劑加料裝置上蓋； 步驟3'.打開閥門26和閥門27，關(guān)閉閥門30，催化劑將與醋酸一起進(jìn)入噴射碰撞
流塔式反應(yīng)器3內(nèi)，然后再打開閥門30，關(guān)閉閥門26、27 ; 步驟4'.關(guān)閉閥門23和閥門24，然后打開閥門26和27，關(guān)閉閥門30，從催化劑
5固液分離槽15內(nèi)清除失效的催化劑，催化劑更換過程完成。
催化劑更換過程連續(xù)，快捷，無任何氣、液泄漏，不影響正常操作。
—種根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯工藝的專用設(shè)備噴射碰撞流塔 式反應(yīng)器，如附圖所示，它由兩部分組成，下部分為噴射碰撞流反應(yīng)段，上部分為塔板/填 料塔式反應(yīng)段20，在噴射碰撞流反應(yīng)段內(nèi)，頂部有噴射器4，頂部噴射器4上有自吸裝置13， 以及醋酸入口管1和催化劑加料裝置19，下部有丁烯入口管2，丁烯入口管2與噴射碰撞流 反應(yīng)段內(nèi)的氣體分布器相連，下部側(cè)壁上有反應(yīng)液出口 ，在反應(yīng)液出口前有過濾器6，反應(yīng) 液出口通過閥門、離心泵8、流量計(jì)9和換熱器10與噴射器4相連，噴射碰撞流反應(yīng)段底部 有射流器7和反應(yīng)液出口及出口控制閥門23，射流器7通過閥門22和管道作為支路管道與 離心泵8出口相連，噴射碰撞流反應(yīng)段頂部有管道經(jīng)過控制閥門28與噴射碰撞流塔式反應(yīng) 器上部分的塔板/填料塔式反應(yīng)段20內(nèi)的氣體分布器21相連，塔板/填料塔式反應(yīng)段20 底部有集液盤37，頂部有管道通過換熱器11與氣體出口 12相連，排放反應(yīng)尾氣。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠，連續(xù)化操作，醋酸的轉(zhuǎn)化率高，C4混合氣(或丁烯)的
利用率可達(dá)到極值(幾乎全部被反應(yīng)掉)，生產(chǎn)能耗和成本低，具體表現(xiàn)為 1)采用新型噴射碰撞流塔式反應(yīng)器系統(tǒng)，高速噴射碰撞的液體形成高度湍流，使
反應(yīng)釜內(nèi)氣液固三相得以充分接觸，強(qiáng)化了反應(yīng)物分子之間以及反應(yīng)物分子與催化劑之間
的有效接觸，使得催化劑在反應(yīng)釜內(nèi)被攪拌得更加劇烈，分布更加均勻，這種高度斷流的柔
性攪拌既保護(hù)了催化劑免于大量破損，又加速了反應(yīng)的進(jìn)行。 2)噴射碰撞流塔式反應(yīng)器系統(tǒng)設(shè)置了自吸裝置，利用高速噴射的流體形成的負(fù)壓 把反應(yīng)器頂部尚未反應(yīng)的氣體巻吸到反應(yīng)釜液相內(nèi)，讓其反復(fù)進(jìn)入液相反應(yīng)主體，最大限 度地彌補(bǔ)氣液反應(yīng)器中氣相停留時(shí)間短促的不足；其次，高速噴射的流體可將氣體粉碎為 很小的氣泡，增加了氣體的比表面積，強(qiáng)化了氣-液-固三相之間的有效接觸。上述綜合措 施，有效地提高了產(chǎn)物醋酸仲丁酯的生成速度、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性 3)塔板/填料塔式反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)置，可使未反應(yīng)的C4進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，也使C4 中的輕組分得以分離。該系統(tǒng)不但提高了收率，還能簡(jiǎn)化后處理工作，降低能耗和成本，減 輕環(huán)境污染。 4)采用固-液混合酸催化劑，即由陽離子交換樹脂和液體酸所組成。混合酸催化 劑具有同樣的酸性活性中心，與單一的陽離子交換樹脂比較，可減小樹脂的用量，減小了反 應(yīng)器的體積，降低了成本；與單一的硫酸液相催化劑比較，可有效減少副產(chǎn)物的生成，提高 反應(yīng)的選擇性。同時(shí)少量液體酸在工藝過程可循環(huán)利用，避免了大量液體酸的排放造成的 環(huán)境污染問題。此外，專設(shè)的固體催化劑補(bǔ)加和更換系統(tǒng)，使催化劑補(bǔ)加和更換過程連續(xù)方 便快捷無泄漏，保證生產(chǎn)操作連續(xù)進(jìn)行。 5)反應(yīng)器內(nèi)設(shè)計(jì)安裝的固液過濾器，可高效地使反應(yīng)器內(nèi)的固體催化劑顆粒與液 相分離，從而保證了操作的連續(xù)穩(wěn)定。 6)反應(yīng)器內(nèi)物料帶有大量的熱，可以直接為精餾塔所用，可以很簡(jiǎn)便地進(jìn)行熱集 成，由此大幅地降低了分離系統(tǒng)的能耗。 7)液體酸和未反應(yīng)的醋酸由精餾塔31的塔底返回到反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)利用，避免了 由液體酸排放引起的環(huán)境污染問題，同時(shí)提高了醋酸的利用率。
8)精餾塔32塔頂分離出來的副產(chǎn)物部分則返回到反應(yīng)釜內(nèi)，來抑制副反應(yīng)的產(chǎn) 生，提高醋酸的利用率，降低生產(chǎn)成本。 總之，該高效連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的新工藝，反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高，選擇性和收 率高，能耗和成本較低，廢物排放少，是一項(xiàng)高效的節(jié)能減排新技術(shù)。


附圖是本發(fā)明的工藝流程圖，為說明書和實(shí)施例所共用，其中 1:醋酸入口管，2:C4混合氣(丁烯+ 丁烷)入口管，3 :噴射碰撞流塔式反應(yīng)器， 4 :噴射器，5和21 :氣體分布器，6 :過濾器，7 :射流器，8和18 :離心泵，9 :流量計(jì)，10和11 : 換熱器，12 :氣體出口， 13 :自吸裝置14 :反應(yīng)液輸出管閥門，15 :液固分離槽，16 :高效過濾 器，17 :中間罐，19 :催化劑加料裝置，20 :塔板/填料塔式反應(yīng)段，22-30 :閥門，31和33 :精 餾塔，32 :共沸劑入口，34 :醋酸仲丁酯出口，35 :雜質(zhì)出口，36 :油水分離器，37 :集液盤。
具體實(shí)施方案
實(shí)施例1 工藝流程如圖1所示，其中噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3的反應(yīng)段的體積為6m 直徑 為1. 6m，高度為3. 2m ;塔板/填料塔式反應(yīng)段20的直徑為1. Om，高度為6m，噴射器由雙宏 工程技術(shù)發(fā)展有限公司提供。 醋酸與丁烯按物質(zhì)的量之比為1 : 1. 1，經(jīng)管道1并在催化劑加料裝置19中與 固-液混合酸催化劑(催化劑量占醋酸質(zhì)量的10% )混合后加入到噴射碰撞流塔式反應(yīng)器 3中，丁烯由管道2經(jīng)氣體分布器5進(jìn)入到噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)，反應(yīng)溫度1 l(TC ，壓 力為0. 8MPa(表壓)，其中固體催化劑為Amberlyst 15 (美國(guó)羅門哈斯公司生產(chǎn))，液體催 化劑為硫酸，其中液體酸占20% (液體酸提供的H+的量占整個(gè)H+的量百分比，以下相同)。 噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)的物料經(jīng)過濾器6進(jìn)入離心泵8，經(jīng)液體流量計(jì)9和換熱器10， 由噴射器4噴射入噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)，同時(shí)開啟閥門22，引一股液流經(jīng)射流器7進(jìn) 入噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3反應(yīng)段內(nèi)。噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3反應(yīng)段上方的氣體則通過 自吸裝置13被巻吸到反應(yīng)液中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行0. 2小時(shí)后，打開閥門28，未反應(yīng)完全的氣體經(jīng) 氣體分布器21進(jìn)入到塔板/填料塔式反應(yīng)段20，同時(shí)開啟閥門29引一股液體從頂部進(jìn)入 塔板/填料塔式反應(yīng)段20。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行0. 5小時(shí)后，反應(yīng)液開始從管道14與共沸劑32 — 起進(jìn)入到精餾塔31進(jìn)行分離，共沸物從塔頂經(jīng)油水分離器36進(jìn)精餾塔33進(jìn)行精制，而塔 底為醋酸和硫酸混合物則返回到噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3反應(yīng)段內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)，同時(shí)開始往 噴射碰撞流塔式反應(yīng)器3內(nèi)補(bǔ)充醋酸和丁烯，保證整個(gè)工藝的物料質(zhì)量守恒。該過程醋酸 的轉(zhuǎn)化率為93% ，反應(yīng)后氣體中丁烯的含量為0. 09% ，產(chǎn)能為1000kg/h。
實(shí)施例2 采用與實(shí)施例1同樣的反應(yīng)設(shè)備，與實(shí)施例l操作方法類似，醋酸與丁烯的摩爾比 為1 : 1.2，反應(yīng)溫度120°C ，噴射碰撞流塔式反應(yīng)器5的壓力為1. 2MPa(表壓)，所采用的 催化劑為固-液混合酸催化劑(催化劑量占醋酸質(zhì)量的7% )，其中固相為強(qiáng)酸性離子交換 樹脂Amberlyst 36 (美國(guó)羅門哈斯公司生產(chǎn))，液體催化劑為對(duì)甲苯磺酸，占50% 。該過程 醋酸的轉(zhuǎn)化率為94. 5%，反應(yīng)后氣體中丁烯的含量為1. 2%，產(chǎn)能為1020kg/h。
實(shí)施例3 采用與實(shí)施例1同樣的反應(yīng)設(shè)備，與實(shí)施例l操作方法類似，醋酸與丁烯的摩爾比 為1 : 0. 8，反應(yīng)溫度130°C ，噴射碰撞流塔式反應(yīng)器5的壓力為1. 4MPa(表壓)，所采用的 催化劑為固-液混合酸催化劑(催化劑量占醋酸質(zhì)量的5% )，其中固相為強(qiáng)酸性離子交換 樹脂Amberlyst 35 (美國(guó)羅門哈斯公司生產(chǎn))，液體催化劑為磷酸，磷酸占40% 。該過程醋 酸的轉(zhuǎn)化率為91%，反應(yīng)后氣體中丁烯的含量為0. 04%，產(chǎn)能為970kg/h。
實(shí)施例4 采用與實(shí)施例1同樣的反應(yīng)設(shè)備，與實(shí)施例l操作方法類似，醋酸與丁烯的摩爾比 為1 : 1.5，反應(yīng)溫度100°C ，噴射碰撞流塔式反應(yīng)器5的壓力為0. 7MPa(表壓)，所采用的 催化劑為固-液混合酸催化劑(催化劑量占醋酸質(zhì)量的0. 8% )，其中固相為強(qiáng)酸性離子交 換樹脂D72 (南開大學(xué)化工廠生產(chǎn))，液體催化劑為硫酸，占60 % 。該過程醋酸的轉(zhuǎn)化率為 96%，反應(yīng)后氣體中丁烯的含量為2.3%，產(chǎn)能為1030kg/h。
實(shí)施例5 采用與實(shí)施例1同樣的反應(yīng)設(shè)備，與實(shí)施例l操作方法類似，醋酸與丁烯的摩爾比 為l : 0.5，反應(yīng)溫度8(TC，噴射碰撞流塔式反應(yīng)器5的壓力為0.3MPa(表壓)，所采用的催 化劑為固-液混合酸催化劑(催化劑量占醋酸質(zhì)量的2% )，其中固相為強(qiáng)酸性離子交換樹 脂D61 (南開大學(xué)化工廠生產(chǎn))，液體催化劑為對(duì)甲苯磺酸，占50% 。該過程醋酸的轉(zhuǎn)化率 為57% ，反應(yīng)后氣體中丁烯的含量為0. 02% ，產(chǎn)能為620kg/h。
實(shí)施例6 采用與實(shí)施例1同樣的反應(yīng)設(shè)備，與實(shí)施例l操作方法類似，醋酸與丁烯的摩爾比 為l : 2，反應(yīng)溫度6(TC，噴射碰撞流塔式反應(yīng)器5的壓力為O. lMPa(表壓)，所采用的催 化劑為固-液混合酸催化劑(催化劑量占醋酸質(zhì)量的2.6% )，其中固相為強(qiáng)酸性離子交 換樹脂強(qiáng)酸性離子交換樹脂D005或NKC-9 (南開大學(xué)化工廠生產(chǎn))，液體催化劑為硫酸，占 30%。該過程醋酸的轉(zhuǎn)化率為97%，反應(yīng)后氣體中丁烯的含量為7.6%，產(chǎn)能為1050kg/h。
實(shí)施例7 采用與實(shí)施例1同樣的反應(yīng)設(shè)備，與實(shí)施例l操作方法類似，醋酸與丁烯的摩爾比 為1 : 1.8，反應(yīng)溫度80°C ，噴射碰撞流塔式反應(yīng)器5的壓力為0. 45MPa(表壓)，所采用的 催化劑為固-液混合酸催化劑(催化劑量占醋酸質(zhì)量的2. 6% )，其中固相為強(qiáng)酸性離子交 換樹脂D005或NKC-9(南開大學(xué)化工廠生產(chǎn))，液體催化劑為硫酸，占60%。該過程醋酸的 轉(zhuǎn)化率為97% ，反應(yīng)后氣體中丁烯的含量為5. 6% ，產(chǎn)能為1050kg/h。
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權(quán)利要求
一種連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝，其特征是它主要由下列步驟組成步驟1.醋酸原料由管道(1)進(jìn)入噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)中，表壓壓力為0.2-1.5MPa，反應(yīng)溫度為60-150℃，所述的催化劑是固-液混合酸，即由陽離子交換樹脂和液體酸硫酸、磷酸或?qū)妆交撬峤M成，催化劑的用量為醋酸質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的0.8％-10％，液體酸占20-60％，C4混合氣或丁烯則由管道(2)經(jīng)氣體分布器(5)進(jìn)入到噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)內(nèi)與醋酸進(jìn)行反應(yīng)；步驟2.噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)內(nèi)的反應(yīng)物料經(jīng)過裝置內(nèi)的過濾器(6)過濾，反應(yīng)物料中的固相催化劑被截留在噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)中，部分液相反應(yīng)物料和部分液體酸催化劑進(jìn)入離心泵(8)，再經(jīng)液體流量計(jì)(9)和換熱器(10)后，進(jìn)入噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)內(nèi)的噴射器(4)被高速噴射入噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)噴射碰撞流反應(yīng)段內(nèi)；同時(shí)開啟閥門(22)，引一股由泵(8)輸送的反應(yīng)液經(jīng)射流分布器(7)由噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)噴射碰撞流反應(yīng)段的底部向上高速射入噴射碰撞流反應(yīng)段內(nèi)；步驟3.當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行0.1-1.0小時(shí)后，開啟閥門(28)，噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)噴射碰撞流反應(yīng)段頂部的尚未反應(yīng)的氣相經(jīng)氣體分布器(21)，進(jìn)入塔板/填料塔式反應(yīng)段(20)，同時(shí)開啟閥門(29)，引一股液體從塔板/填料塔式反應(yīng)段(20)頂部進(jìn)入塔式反應(yīng)段(20)，與未反應(yīng)的丁烯再進(jìn)一步反應(yīng)，以進(jìn)一步提高丁烯的轉(zhuǎn)化率，最后極少量的未反應(yīng)的C4和輕組分直接從塔頂管道(12)排出，塔板/填料塔式反應(yīng)段(20)底部的液相部分則通過集液盤(37)由自吸裝置(13)在噴射器噴嘴處的低壓區(qū)被高速噴射的流體卷吸到反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)；步驟4.反應(yīng)進(jìn)行0.2-2小時(shí)后，液相反應(yīng)物料通過閥門(14)開始出料，進(jìn)入精餾系統(tǒng)(31)進(jìn)行分離，醋酸和醋酸仲丁酯的的分離采用共沸精餾方式或普通精餾的方式，若采用共沸精餾方式，共沸劑從共沸劑入口(32)加入，共沸物從塔頂進(jìn)入油水分離器(36)中，精餾塔(31)塔底的醋酸和液體酸則返回到噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)，油水分離器中的水相則作為共沸劑繼續(xù)使用，上層的醋酸仲丁酯粗品則進(jìn)入到精餾塔(33)進(jìn)行精制，精餾塔(33)塔頂?shù)母碑a(chǎn)物返回到噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)內(nèi)來抑制副反應(yīng)的產(chǎn)生，塔底出料口(34)得到純度為99.99％以上的醋酸仲丁酯，同時(shí)，醋酸原料也開始從管道(1)往噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)內(nèi)進(jìn)料，C4混合氣或丁烯則連續(xù)從管道(2)進(jìn)入，以保證整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的物料質(zhì)量守恒，由此整個(gè)工藝進(jìn)入到穩(wěn)定連續(xù)的生產(chǎn)階段。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝，其特征是步驟1所述的反應(yīng) 溫度為70-130°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝，其特征是步驟1所述的催化 劑的用量為醋酸質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的2% -5%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝，其特征是步驟3所述的當(dāng)反 應(yīng)進(jìn)行0. 2-0. 8小時(shí)后，開啟閥門(28)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝，其特征是步驟4所述的當(dāng)反 應(yīng)進(jìn)行0.5-1.5小時(shí)后，液相反應(yīng)物料通過閥門(14)開始出料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝，其特征是在運(yùn)行一定的時(shí)間 后，固-液混合酸中的固相催化劑出現(xiàn)了損耗或活性下降，需補(bǔ)加或更換固體催化劑，其步驟如下步驟r .打開噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)底部通向催化劑固液分離槽(is)管道上的閥門(23)和催化劑固液分離槽(15)通向中間罐(17)管道上的閥門(24)，催化劑固液分 離槽(15)內(nèi)設(shè)有高效過濾器(16)，料液里固體催化劑顆粒被濾網(wǎng)截留在濾網(wǎng)上游，而液相 料液則通過閥門(24)回到中間罐(17)，然后經(jīng)泵(18)返回到噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3) 內(nèi)；步驟2'.若是更換固體催化劑，則待步驟l'噴射碰撞流塔式反應(yīng)器(3)內(nèi)的催化劑清 空后，打開催化劑加料裝置(19)的上蓋，加入新鮮催化劑，然后關(guān)閉催化劑加料裝置上蓋；步驟3'.打開閥門(26)和閥門(27)，關(guān)閉閥門(30)，催化劑將與醋酸一起進(jìn)入噴射碰 撞流塔式反應(yīng)器(3)內(nèi)，然后再打開閥門(30)，關(guān)閉閥門(26)和閥門(27);步驟4'.關(guān)閉閥門(23)和閥門(24)，然后打開閥門26和27，關(guān)閉閥門30，從催化劑 固液分離槽(15)內(nèi)清除失效的催化劑，催化劑更換過程完成。、
7. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)醋酸仲丁酯工藝的專用設(shè)備噴射碰撞流塔式 反應(yīng)器(3)，其特征是它由兩部分組成，下部分為噴射碰撞流反應(yīng)段，上部分為塔板/填 料塔式反應(yīng)段(20)，在噴射碰撞流反應(yīng)段內(nèi)，頂部有噴射器(4)，頂部噴射器(4)上有自吸 裝置(13)，以及醋酸入口管(1)和催化劑加料裝置(19)，下部有C4或丁烯入口管(2)， C4 或丁烯入口管(2)與噴射碰撞流反應(yīng)段內(nèi)的氣體分布器(5)相連，下部側(cè)壁上有反應(yīng)液出 口，在反應(yīng)液出口前有過濾器(6)，反應(yīng)液出口通過閥門、離心泵(8)、流量計(jì)(9)和換熱器 (10)與噴射器(4)相連，噴射碰撞流反應(yīng)段底部有射流器(7)和反應(yīng)液出口及出口控制閥 門(23)，射流器(7)通過閥門(22)和管道作為支路管道與離心泵(8)出口相連，噴射碰撞 流反應(yīng)段頂部有管道經(jīng)過控制閥門(28)與噴射碰撞流塔式反應(yīng)器上部分的塔板/填料塔 式反應(yīng)段(20)內(nèi)的氣體分布器(21)相連，塔板/填料塔式反應(yīng)段(20)底部有集液盤(37)， 頂部有管道通過換熱器(11)與氣體出口 (12)相連，排放反應(yīng)尾氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效連續(xù)化生產(chǎn)醋酸仲丁酯的工藝，它是以醋酸和1-丁烯為原料，固-液混合酸為催化劑，采用噴射碰撞流塔式反應(yīng)器，精餾系統(tǒng)和油水分離器等裝置組成的集成系統(tǒng)。其中噴射碰撞流塔式反應(yīng)系統(tǒng)主要由噴射-碰撞流反應(yīng)段和塔板/填料塔式反應(yīng)段，強(qiáng)制循環(huán)和測(cè)控部分和催化劑更換部分等四大部分構(gòu)成，極大地提高了醋酸的轉(zhuǎn)化率及丁烯的利用率。高效連續(xù)合成醋酸仲丁酯。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠，能耗低，轉(zhuǎn)化率高，原料利用率高，操作成本低等綜合優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C67/00GK101735047SQ20091023234
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者劉勇, 周政, 孟為民, 張志炳, 王冠楠, 耿皎 申請(qǐng)人:南京大學(xué)