專利名稱：：一種醋酸甲酯催化精餾水解工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種醋酸甲酯催化精餾水解工藝。
背景技術(shù)：
：醋酸甲酯是一種常見的化工生產(chǎn)副產(chǎn)物，無色透明液體，有香味，微溶于水，易溶于乙醇等大多數(shù)有機(jī)溶劑，沸點(diǎn)56.9'C，密度為0.932g/ml，一般出現(xiàn)在精對(duì)苯二甲酸(PTA)和聚乙烯醇(PVA)的工業(yè)生產(chǎn)過程中。在PTA生產(chǎn)過程中，目前采用的大多是高溫氧化法，該工藝以醋酸為溶劑、以空氣為氧化劑，液相高溫氧化反應(yīng)生產(chǎn)PTA，此工藝占目前PTA生產(chǎn)的90。/。以上。在醋酸發(fā)生的副反應(yīng)中，大約75%的醋酸生成CO、C02和水，25%生成醋酸甲酯等。PVA也是一種十分重要而常見的化工產(chǎn)品，工業(yè)上合成PVA時(shí)，由于PVA不能由單體直接聚合而得，故大多采用的是由聚醋酸乙烯醇解的工藝，其中用于醇解的醇一般為甲醇。聚醋酸乙烯溶液在催化劑作用下醇解生成PVA和大量的醇解母液，醇解母液中含有大量醋酸甲酯副產(chǎn)物，按重量計(jì)約是PVA的1.7倍左右。針對(duì)醋酸甲酯的處理，在PTA生產(chǎn)中，一般將它循環(huán)到氧化反應(yīng)器中加以利用；在PVA生產(chǎn)中，一般被水解生成醋酸和甲醇。由于醋酸和甲醇是重要的化工原料，與醋酸甲酯相比較，市場(chǎng)價(jià)值更高，因此，對(duì)醋酸甲酯進(jìn)行水解處理，不僅可解決醋酸甲酯副產(chǎn)物的回收利用問題，還可為其它化工生產(chǎn)提供重要的原料，經(jīng)濟(jì)效益顯著。近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)醋酸甲酯的水解處理進(jìn)行了大量的研究。CN1333204A利用水和醋酸甲酯在具備固定催化層的反應(yīng)器中水解反應(yīng)后，進(jìn)入醋酸甲酯分離塔中，醋酸甲酯分離塔塔頂為未反應(yīng)的醋酸甲酯，冷凝后返回反應(yīng)器，塔釜為醋酸、甲醇及少量水，送至回收塔，分離醋酸和甲醇。但此工藝中采用反應(yīng)器水解醋酸甲酯，水解轉(zhuǎn)化率較低。CN1927792A等報(bào)道的醋酸甲酯催化精餾水解工藝包含催化精餾塔、萃取精餾塔、脫醇塔、脫酯塔和脫酸塔。催化精餾塔所有物料只從塔釜出料，塔釜含水量較高，由于水與醋酸甲酯、醋酸甲酯和甲醇可以形成共沸物，分離困難，必須經(jīng)萃取精餾塔、脫醇塔和脫酯塔才能將醋酸甲酯、水和甲醇完全分開。由于催化精餾塔所有物料只在塔釜出料，塔頂不出料，從而使得后續(xù)分離難度增加、流程冗長(zhǎng)、設(shè)備成本增加，能耗較高。CN101012162A對(duì)醋酸甲酯水解產(chǎn)物分離裝置進(jìn)行了研究，包括醋酸分離塔、醋酸甲酯萃取塔、甲醇分離塔，填料塔均采用規(guī)整填料塔，填料為金屬波紋板填料，由于催化精餾塔所有物料只在塔釜出料，同樣存在流程冗長(zhǎng)、設(shè)備成本高、能耗高等缺陷。CN1213014C介紹了由相應(yīng)的羧酸酯和水水解獲得羧酸和醇的方法。含羧酸酯的流體進(jìn)入到預(yù)反應(yīng)器中，在第一水解催化劑作用下與水發(fā)生反應(yīng)，部分發(fā)生反應(yīng)，所得到的水解產(chǎn)物再進(jìn)入到反應(yīng)蒸餾塔中，在第二水解催化劑作用下，將剩余的羧酸酯部分轉(zhuǎn)化為羧酸和醇。較易揮發(fā)的化合物作為頂流從反應(yīng)蒸餾塔頂部導(dǎo)出，較難揮發(fā)的化合物在反應(yīng)蒸餾塔底部作為底部餾分收集，但其并未對(duì)醋酸甲酯水解的整個(gè)工藝過程進(jìn)行研究。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有醋酸甲酯水解工藝的不足，提供一種醋酸甲酯催化精熘水解工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案一種醋酸甲酯催化精餾水解工藝，采用催化精餾塔T1、脫醇塔T2和脫酸塔T3三塔流程工藝，其具體步驟如下A:催化精餾塔T1至上而下分為精餾段、反應(yīng)段和提餾段，水從反應(yīng)段頂部進(jìn)入，醋酸甲酯從反應(yīng)段底部進(jìn)入，催化精熘塔塔頂出料為甲醇、醋酸甲酯和少量水，塔釜出料為醋酸和水；B:催化精餾塔T1的塔頂產(chǎn)物引入脫醇塔T2分離，脫醇塔塔釜得到甲醇，塔頂為未反應(yīng)的醋酸甲酯和少量水、甲醇，再返回催化精餾塔循環(huán)反應(yīng)；催化精餾塔T1的塔釜產(chǎn)物引入脫酸塔T3分離，脫酸塔塔釜得到醋酸，塔頂為水。其中所述醋酸甲酯一般是精對(duì)苯二甲酸或聚乙烯醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。上述步驟A中的水與醋酸甲酯的進(jìn)料摩爾比為(110):1，回流比為(18):1，醋酸甲酯空塔速度為0.1~1立方米/(立方米反應(yīng)區(qū)體積小時(shí))，反應(yīng)段內(nèi)填充的催化劑為強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂，催化劑使用壽命1~2年。優(yōu)選脫醇塔T2中回流比為(0.55):1，塔板數(shù)20~60;優(yōu)選脫酸塔T3中回流比為(310):1，塔板數(shù)30~100。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。催化精餾塔T1分為三部分上部精餾段l，中間反應(yīng)段2，下部提餾段3，其中精熘段和提餾段內(nèi)填料為金屬波紋板填料，反應(yīng)段填充陽(yáng)離子交換樹脂催化劑捆扎包，所述的催化劑一般選擇大孔網(wǎng)絡(luò)型或凝膠型陽(yáng)離子交換樹脂催化劑。脫醇塔和脫酸塔內(nèi)填料為金屬波紋板填料。物料水自反應(yīng)段頂部進(jìn)入催化精餾塔T1，醋酸甲酯自反應(yīng)段底部進(jìn)入，在反應(yīng)段反應(yīng)后，部分生成醋酸和甲醇。醋酸甲酯、水、醋酸和甲醇經(jīng)精餾分離后，甲醇、醋酸甲酯和少量水從T1塔頂排出，冷凝器冷卻后，部分回流，部分進(jìn)入脫醇塔T2;重組分醋酸和水從T1塔釜排出，進(jìn)入脫酸塔T3。物料C進(jìn)入脫醇塔T2后，經(jīng)精熘分離后，塔頂為未反應(yīng)的醋酸甲酯和少量水、甲醇，經(jīng)冷凝器冷卻后，部分回流，部分作為物料E返回催化精餾塔T1繼續(xù)循環(huán)反應(yīng)；塔釜產(chǎn)品甲醇作為物料F排出。物料D進(jìn)入脫酸塔T3后，經(jīng)精餾分離后，塔頂為水，經(jīng)冷凝器冷卻后，部分回流，部分作為物料G排出；塔釜產(chǎn)品醋酸作為物料H排出。有益效果(1)由于本發(fā)明采用催化精餾塔、脫酸塔和脫醇塔三塔流程工藝，較現(xiàn)有的催化精餾塔、萃取精餾塔(或萃取塔)、脫醇塔和脫酯塔四塔流程工藝，流程縮短，設(shè)備減少。與現(xiàn)有水解工藝相比，在保證醋酸甲酯水解產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，本發(fā)明可以降低設(shè)備投資，降低操作能耗以及操作難度，從而降低生產(chǎn)成本。(2)在優(yōu)化的操作條件下，醋酸甲酯總轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%以上，甲醇和醋酸質(zhì)量濃度分別為99.9%與95.0%，基本滿足PTA生產(chǎn)對(duì)溶劑醋酸和燃料甲醇的質(zhì)量要求。(3)本發(fā)明所提出的醋酸甲酯水解工藝不僅適用于PTA和聚乙烯醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的醋酸甲酯，也適用于其它生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的醋酸甲酯。圖1為本發(fā)明提供的醋酸甲酯催化精餾水解工藝流程示意圖；其中，Tl為催化精餾塔，T2為脫醇塔，T3為脫酸塔；l為催化精餾塔精餾段，2為催化精餾塔反應(yīng)段，3為催化精餾塔提餾段，4為冷凝器，5為再沸器；A為進(jìn)料水，B為進(jìn)料醋酸甲酯，C為催化精餾塔塔頂出料，D為催化精餾塔塔釜出料，E為未反應(yīng)的醋酸甲酯和少量水、甲醇，F(xiàn)為甲醇，G為水，H為醋酸。具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例說明本發(fā)明的具體應(yīng)用，但本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不受下列實(shí)施例的限制。實(shí)施例l水和醋酸甲酯按表l比例進(jìn)入反應(yīng)器，實(shí)施醋酸甲酯的水解，實(shí)施例1中，Tl中水和醋酸甲酯摩爾比為2，回流比為2，醋酸甲酯空塔速度為0.2立方米/(立方米反應(yīng)區(qū)體積"j、時(shí))，催化劑為D002型陽(yáng)離子交換樹脂；T2回流比為5;T3回流比為8。實(shí)施例2實(shí)施例2中，Tl中水和醋酸甲酯摩爾比為8，回流比為4，醋酸甲酯空塔速度為0.6立方米/(立方米反應(yīng)區(qū)體積小時(shí))，催化劑為Amberlyst35wet型陽(yáng)離子交換樹脂；T2回流比為3;T3回流比為5。實(shí)施例3實(shí)施例3中，Tl中水和醋酸甲酯摩爾比為4，回流比為7，醋酸甲酯空塔速度為0.9立方米/(立方米反應(yīng)區(qū)體積*小時(shí))，催化劑為D002型陽(yáng)離子交換樹脂；T2回流比為l;T3回流比為4。表l<table>complextableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種醋酸甲酯催化精餾水解工藝，其具體步驟如下A催化精餾塔T1至上而下分為精餾段、反應(yīng)段和提餾段，水從反應(yīng)段頂部進(jìn)入，醋酸甲酯從反應(yīng)段底部進(jìn)入，催化精餾塔塔頂出料為甲醇、醋酸甲酯和少量水，塔釜出料為醋酸和水；B催化精餾塔T1的塔頂產(chǎn)物引入脫醇塔T2分離，脫醇塔塔釜得到甲醇，塔頂為未反應(yīng)的醋酸甲酯和少量水、甲醇，再返回催化精餾塔循環(huán)反應(yīng)；催化精餾塔T1的塔釜產(chǎn)物引入脫酸塔T3分離，脫酸塔塔釜得到醋酸，塔頂為水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述醋酸甲酯是精對(duì)苯二甲酸或聚乙烯醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟A中的水與醋酸甲酯的進(jìn)料摩爾比為(110):1，回流比為(18):1，醋酸甲酯空塔速度為0.1-1立方米/(立方米反應(yīng)區(qū)體積，小時(shí))；反應(yīng)段內(nèi)填充的催化劑為強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂，催化劑使用壽命1~2年。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于脫醇塔T2中回流比為(0.55):1，塔板數(shù)20~60。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于脫酸塔T3中回流比為(310):1，塔板數(shù)30-100。全文摘要本發(fā)明公開了一種醋酸甲酯催化精餾水解工藝，采用催化精餾塔、脫酸塔和脫醇塔三塔流程工藝。它包括下列步驟A.催化精餾塔至上而下分為精餾段、反應(yīng)段和提餾段，水從反應(yīng)段頂部進(jìn)入，醋酸甲酯從反應(yīng)段底部進(jìn)入，催化精餾塔塔頂出料為甲醇、醋酸甲酯和少量水，塔釜出料為醋酸和水；B.步驟A中的催化精餾塔塔頂出料進(jìn)入脫醇塔分離，脫醇塔塔釜得到產(chǎn)物甲醇，塔頂未反應(yīng)的醋酸甲酯和少量水、甲醇，再返回催化精餾塔循環(huán)反應(yīng)；步驟A中的塔釜出料進(jìn)入脫酸塔分離，脫酸塔塔釜得到產(chǎn)物醋酸。本發(fā)明可以降低設(shè)備投資，降低操作能耗以及操作難度，從而降低生產(chǎn)成本。文檔編號(hào)C07C69/14GK101186575SQ20071019100公開日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年12月4日優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日發(fā)明者輝萬(wàn),管國(guó)鋒申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)