專利名稱：乙酸甲酯的制備方法和具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)精餾制備乙酸甲酯的方法和設(shè)備，具體涉及采用一種具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔制備乙酸甲酯的方法。
背景技術(shù)：
乙酸甲酯是羰基化生產(chǎn)醋酐的原料之一。也是一種良好的溶劑，用于硝酸纖維、醋酸纖維等多種纖維、樹脂、油脂以及合成革生產(chǎn)中，還適用于香精生產(chǎn)等。
酸和醇在酸性催化劑作用下，生成水和相應(yīng)的酯，是一種可逆反應(yīng)，乙酸酯類中，以乙酸和甲醇為原料，以酸為催化劑，生成乙酸甲酯的平衡常數(shù)為最高，為5.2，只有當甲醇與乙酸之間長時間充分接觸才能達到化學平衡。所說的酸可以是任何形式的酸，可以是無機類的鹽酸、硫酸、磷酸，也可以是有機類的對甲基苯磺酸，甚至是酸性的樹脂。
受反應(yīng)平衡的限制且形成了醋酸甲酯——水和醋酸甲酯——甲醇兩種恒沸物，這兩種共沸物與乙酸甲酯的沸點極其接近，要想由甲醇與醋酸反應(yīng)生產(chǎn)高純度的醋酸甲酯是極其困難的。
乙酸甲酯傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是，將乙酸、甲醇、催化劑加入到間歇釜內(nèi)，反應(yīng)一定時間后，將該物料送入到下游的多個精餾塔中，為使其中一種反應(yīng)物達到高的轉(zhuǎn)化率而將另一種反應(yīng)物過量很多。精制的乙酸甲酯從未反應(yīng)物中分離出來，而乙酸甲酯——甲醇的共沸物則返回反應(yīng)器內(nèi)。有些生產(chǎn)企業(yè)采用了一系列真空的和常壓的精餾塔，用以破壞醋酸甲酯——水的共沸組成。還有一些生產(chǎn)商采用了多個常壓精餾塔和一個萃取塔，以乙二醇乙烯單甲基醚為萃取劑，將醋酸甲酯從甲醇中分離出來。
在EP0060717和EP0060719中，反應(yīng)釜連接在一座精餾塔底。將乙酸、甲醇、催化劑—對甲基苯磺酸、夾帶劑—乙酸正丁酯共同加入到反應(yīng)釜中，生成的乙酸甲酯在精餾塔頂采出，塔中段采出夾帶劑和水，最終得到的乙酸甲酯含量僅為95％。
在US4435595中，提出了以反應(yīng)精餾法生產(chǎn)乙酸甲酯的方法，該工藝采用泡罩塔板作為氣液接觸界面，得到高純度的乙酸甲酯，但是，受霧沫夾帶上限的限制，該類型的塔板持液量不能做到很大，因此需要大量的塔板來保證反應(yīng)物在塔內(nèi)的長接觸時間。
中國專利CN2475448Y公開了一種立體傳質(zhì)塔板，該立體傳質(zhì)塔板的主要特點之一就是塔板上安裝有分離板，因分離板的作用，塔板上氣液分離很徹底。但是，由于該塔板持液量大，塔板上液層高度落差較大，導致的塔板上液層壓降不均，同時，用于制備乙酸甲酯時，還容易產(chǎn)生霧沫夾帶現(xiàn)象，必須進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種乙酸甲酯的制備方法和具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
本發(fā)明的具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，包括立式的塔體、水平塔板和設(shè)置在水平塔板上的降液管；所說的水平塔板上開有升氣孔，在升氣孔對應(yīng)處裝有噴射罩，噴射罩上開有噴射孔，噴射罩與水平塔板之間有底隙，在噴射罩的頂部分別通過支承架裝有三層立體排布的分離板，三層立體排布的分離板由平板組成，每一塊分離板與噴射罩的水平夾角為-45～45，下面一層分離板和中間一層分離為開放型，上面一層分離板為封閉型，降液管靠設(shè)置在水平塔板上，近降液管處設(shè)有出口堰。為了滿足乙酸甲酯的制備，發(fā)明人對塔板之間的間距和塔板出口堰的結(jié)構(gòu)做了大量試驗，其特征在于，水平塔板之間的間距與出口堰高度之間的比例關(guān)系為出口堰高度∶間距＝0.2～0.5∶1，優(yōu)選0.3～0.45∶1；塔板出口堰的高度＝40mm～200mm；出口堰的頂端為齒狀，同時為了進一步消除塔板上的液相死角，出口堰為中間高兩端低的拱形。
采用上述具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔制備乙酸甲酯的方法包括如下步驟將乙酸從塔體上部的乙酸進料口、催化劑從塔體中部的催化劑入口、甲醇從塔體下部的甲醇進料口送入反應(yīng)精餾塔，塔頂和乙酸進料口之間為精餾段，乙酸和乙酸甲酯在這里進行分離，乙酸進料口和催化劑進料口之間為萃取段，在該區(qū)域，乙酸破壞乙酸甲酯—甲醇、乙酸甲酯—水的共沸組成，催化劑進料口和甲醇進料口之間為反應(yīng)段，在這里，乙酸與甲醇在催化劑作用下生成乙酸甲酯和水，甲醇進料口以下是提餾段，甲醇從水中提餾出來。塔頂?shù)玫礁呒兌纫宜峒柞?，塔釜排出水?br> 原料甲醇和乙酸的摩爾比為0.8∶1～1.4∶1，優(yōu)選按1.0～1.3；所說的催化劑優(yōu)選為硫酸，硫酸用量為甲醇和乙酸總進料量的0.3～1.2％，優(yōu)選0.5～1.0％；回流比為1～2，塔底溫度為88～90℃，塔頂溫度為56.5～57.5℃；反應(yīng)段的塔板可以是10～60塊，優(yōu)選15～29塊；精餾段塔板可以是5～18塊，優(yōu)選8～14塊；萃取段塔板可以是14～30塊，優(yōu)選14～24塊；采用本發(fā)明的具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，塔板上的持液量明顯提高，卻沒有明顯的霧沫夾帶，單塔的生成效率明顯提高，塔頂醋酸甲酯含量產(chǎn)品純度可達99.3％以上。


圖1為立體傳質(zhì)塔板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為塔板的平面示意圖。
圖3為反應(yīng)精餾塔示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，圖2和圖3，本發(fā)明的具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，包括立式的塔體1、水平塔板9和設(shè)置在水平塔板9上的降液管7；所說的水平塔板9上開有三排升氣孔10，在升氣孔10對應(yīng)處裝有噴射罩2，噴射罩2上開有噴射孔3，噴射罩2與水平塔板9之間有底隙8，在噴射罩2的頂部分別通過支承架11裝有三層立體排布的分離板4、5和6，三層立體排布的分離板由平板組成，每一塊分離板與噴射罩2的水平夾角為-45～45°，下面一層分離板和中間一層分離為開放型，上面一層分離板為封閉型，降液管7靠設(shè)置在水平塔板9上，近降液管7處設(shè)有出口堰12，其特征在于，出口堰高度∶間距＝0.2～0.5∶1，優(yōu)選0.3～0.45∶1；塔板出口堰12的高度＝40mm～200mm，出口堰12的頂端為齒狀，出口堰12為中間高兩端低的拱形。
實施例1～4采用如圖1，圖2和圖3所示的反應(yīng)精餾塔，甲醇和乙酸分別從下部和上部加入到反應(yīng)精餾塔內(nèi)，硫酸從中部加入反應(yīng)精餾塔內(nèi)。
出口堰為齒狀結(jié)構(gòu)，出口堰高度為200mm；塔板間距為450mm；反應(yīng)段塔板數(shù)量為21塊；精餾段塔板14塊；萃取段塔板18塊；
原料摩爾比甲醇∶乙酸＝1.2；硫酸加入量為甲醇和乙酸總進料重量的0.6％。
采用不同的回流比，結(jié)果見下表

實施例5采用與實施例1～4相同的方法與裝置，反應(yīng)段塔板數(shù)量為29塊，原料進料摩爾比甲醇/乙酸＝1.0，回流比控制在1.1，塔頂?shù)玫降囊宜峒柞ズ繛?9.5％。
權(quán)利要求
1.一種具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，包括立式的塔體(1)、水平塔板(9)和設(shè)置在水平塔板(9)上的降液管(7)，降液管(7)靠設(shè)置在水平塔板(9)上，近降液管(7)處設(shè)有出口堰(12)，其特征在于，出口堰高度∶間距＝0.2～0.5∶1，塔板出口堰的高度＝40mm～200mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，其特征在于，出口堰高度∶間距＝0.3～0.45∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，其特征在于，出口堰(12)的頂端為齒狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，其特征在于，出口堰(12)為中間高兩端低的拱形。
5.采用權(quán)利要求1～4任一項所述的具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，制備乙酸甲酯的方法，其特征在于，包括如下步驟將乙酸從塔體上部的乙酸進料口、催化劑從塔體中部的催化劑入口、甲醇從塔體下部的甲醇進料口送入反應(yīng)精餾塔，塔頂?shù)玫礁呒兌纫宜峒柞ィ懦鏊?；原料甲醇和乙酸的摩爾比?.8∶1～1.4∶1；所說的催化劑為硫酸；回流比為1～2.1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，原料甲醇和乙酸的摩爾比為1.0～1.3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，硫酸用量為甲醇和乙酸總進料量的0.3～1.2％。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，塔底溫度為88～90℃，塔底壓力為0.05MPa(表壓)，塔頂溫度為56.5～57.5℃，塔頂壓力為常壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，反應(yīng)段的塔板是10～60塊，精餾段塔板是5～18塊，萃取段塔板是14～30塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種乙酸甲酯的制備方法和具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔。其特征在于，出口堰高度∶間距＝0.2～0.5∶1，塔板出口堰的高度＝40mm～200mm。采用本發(fā)明的具有立體傳質(zhì)塔板的反應(yīng)精餾塔，塔板上的持液量明顯提高，卻沒有明顯的霧沫夾帶，單塔的生成效率明顯提高，塔頂醋酸甲酯含量產(chǎn)品純度可達到99.3％以上。
文檔編號B01D3/14GK1796358SQ200410099069
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者金柳偉, 李柏春, 陳墨慶, 李峻嶺, 崔偉 申請人:上海焦化有限公司, 河北工業(yè)大學