專利名稱：用于水解乙酸甲酯來獲得乙酸和醇的反應(yīng)性蒸餾方法和設(shè)備的制作方法
用于水解こ酸甲酯來獲得こ酸和醇的反應(yīng)性蒸餾方法和設(shè)備本發(fā)明涉及ー種方法和設(shè)備，用于通過反應(yīng)性蒸餾水解こ酸甲酯來獲得こ酸和醇。它是生產(chǎn)聚こ酸こ烯酯中的ー種重要方法，在其中こ酸甲酯是作為副產(chǎn)物而產(chǎn)生的。乙酸甲酯被轉(zhuǎn)化成こ酸和甲醇，然后供給回所述的生產(chǎn)方法中。こ酸甲酯的水解經(jīng)常在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，隨后是幾種分離步驟，包括蒸餾和萃取性蒸餾。但是，固定床反應(yīng)器的產(chǎn)率受限于化學(xué)反應(yīng)的平衡，這意味著こ酸甲酯向こ酸和甲醇的轉(zhuǎn)化將僅僅完成到該平衡點(diǎn)。歸因于這樣的事實(shí)，即，大量的こ酸甲酯和水未反應(yīng)的保留在該固定床反應(yīng)器中，結(jié)果，必須提供大的再循環(huán)流。所以已經(jīng)考慮了通過提供蒸餾塔來改進(jìn)這種方法，在其中提供了包含結(jié)構(gòu)化填料，無規(guī)填料或者塔板的反應(yīng)區(qū)，用于將羧酸酯反應(yīng)成相應(yīng)的羧酸和醇。所述塔的反應(yīng)區(qū)(在其中發(fā)生化學(xué)反應(yīng))包含了非均相催化劑，例如用Amberlyst類型催化劑填充的KATAPAK 類型的結(jié)構(gòu)化填料。EP1220825 BI中公開了這樣的反應(yīng)性蒸餾設(shè)備和方法，用于 將羧酸酯水解來獲得羧酸和醇。在該反應(yīng)性蒸餾塔的反應(yīng)區(qū)中，可以從反應(yīng)物，羧酸酯和水中分離反應(yīng)產(chǎn)物例如羧酸和醇。這種分離具有這樣的結(jié)果，即，從來沒有達(dá)到用于這種化學(xué)反應(yīng)的平衡階段，并且可以獲得100%的產(chǎn)率?，F(xiàn)有技術(shù)所公開的這種反應(yīng)性蒸餾的一個(gè)缺點(diǎn)是全部的產(chǎn)物和未轉(zhuǎn)化的水是經(jīng)由池離開該反應(yīng)性蒸餾塔的，并且必須隨后在另外的分離塔中分離。這種反應(yīng)性蒸餾塔的頂部產(chǎn)物僅僅是ー種小的凈化流，含有羧酸酯，醇和低沸點(diǎn)雜質(zhì)。因?yàn)樵诔睾凸芫€中的駐留時(shí)間，逆反應(yīng)是可能的，這使得難以生產(chǎn)無こ酸甲酯的甲醇。當(dāng)羧酸酯是由反應(yīng)產(chǎn)物羧酸和甲醇形成時(shí)，會(huì)發(fā)生逆反應(yīng)或者后退反應(yīng)。因此來自EP1220825B1的這種反應(yīng)性蒸餾塔的產(chǎn)物的純度本身是有限的，這歸因于在羧酸能夠在隨后的分離單元中與醇最終分離之前，羧酸和醇在池和隨后的熱交換器中所需的長(zhǎng)駐留時(shí)間。所以該方法已經(jīng)通過將該反應(yīng)性蒸餾和隨后的分離結(jié)合在一種反應(yīng)性分隔壁塔中而得以改進(jìn)，如下面的論文所公開的那樣'Increased Purity at Reduced Costs”,Stefan Sander,出版于 Sulzer Technical Reviewl/2007,和論文“ Methyl AcetateHydrolysis in a Reactive Divided Wall Column，，, Stefan Sander 等人,Trans IChemE,Chemical Engineering Research and Design,2007,85 (Al) : 149-154。但是，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，甚至預(yù)期所引用的論文中公開的分隔壁塔將導(dǎo)致在池中比EP1220825更長(zhǎng)的駐留時(shí)間，其促進(jìn)了后退反應(yīng)的發(fā)生和こ酸甲酯的形成。該試驗(yàn)證據(jù)顯示回流大約是供給到該反應(yīng)性蒸餾塔的供料流總量的五倍大。上述論文中的反應(yīng)性分隔壁塔所遇到的另外ー種問題涉及到控制產(chǎn)物品質(zhì)的難度。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種用于水解こ酸甲酯的方法，在其中能夠進(jìn)ー步提高產(chǎn)物甲醇和/或こ酸的純度。本發(fā)明的通過反應(yīng)性蒸餾水解こ酸甲酯來獲得こ酸和甲醇的方法是在反應(yīng)性蒸餾塔中進(jìn)行的，其配置為分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔，包括塔頂，塔體和塔池。該塔體排列在該塔頂和該塔池之間。該塔另外包含反應(yīng)性空間和產(chǎn)物空間。該反應(yīng)性空間包含至少第一精餾區(qū)和第一反應(yīng)區(qū)，由此將水解催化劑提供在該第一反應(yīng)區(qū)中。該第一精餾區(qū)排列在塔頂和該第一反應(yīng)區(qū)之間。該塔進(jìn)一歩包含第一汽提區(qū)，并且該第一汽提區(qū)排列在該塔池和該第一反應(yīng)區(qū)之間。含有水和こ酸甲酯的供料進(jìn)入該反應(yīng)性空間中，并且與該水解催化劑接觸來至少部分的水解成こ酸和甲醇。第一頂部產(chǎn)物從反應(yīng)性空間頂部排出。底部產(chǎn)物從塔池中排出，和第二頂部產(chǎn)物從產(chǎn)物空間頂部排出。中間產(chǎn)物從產(chǎn)物空間中排出。令人驚訝的，如果中間產(chǎn)物從塔體的產(chǎn)物空間中排出，則通過獨(dú)立控制該反應(yīng)性空間和產(chǎn)物空間，該塔更穩(wěn)定的運(yùn)行是可能的。優(yōu)選該中間產(chǎn)物是在位于分隔壁頂部與底部之間的位置排出的。所以側(cè)抽出將僅僅影響該塔在其產(chǎn)物空間中的流動(dòng)條件。歸因于分隔壁的存在，在該反應(yīng)性空間對(duì)于流動(dòng)條件沒有影響。此外可以排出含有至少99%甲醇的中間產(chǎn)物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)性空間還對(duì)于液體負(fù)荷也是敏感的，所以根據(jù)ー種有利的實(shí)施方案，提供了兩種冷凝器。第一冷凝器至少部分的冷凝該反應(yīng)性空間的頂部產(chǎn)物，第二冷凝器至少部分的冷凝該產(chǎn)物空間的頂部產(chǎn)物。第一冷凝器可以獨(dú)立于第二冷凝器控制和運(yùn)行。由此獨(dú)立的控制該反應(yīng)性空間和產(chǎn)物空間是可能的。在一種實(shí)施方案中，含有至少50%水的第一供料和含有至少15%こ酸甲酯的第二供料進(jìn)入該反應(yīng)性空間中，并且與水解催化劑接觸來至少部分的水解成こ酸和甲醇，并且第一頂部產(chǎn)物從反應(yīng)性空間頂部排出，底部產(chǎn)物從塔池排出，和第二頂部產(chǎn)物從產(chǎn)物空間頂部排出，中間產(chǎn)物從產(chǎn)物空間排出，其包含至少99%的甲醇。進(jìn)ー步在汽提區(qū)中分離離開反應(yīng)區(qū)的甲醇，こ酸和一些こ酸甲酯和水。該汽提區(qū)包含優(yōu)選至少ー種分離元件例如結(jié)構(gòu)化填料，無規(guī)填料或者塔板。未反應(yīng)的こ酸甲酯被從塔池升起的蒸氣推動(dòng)返回到反應(yīng)區(qū)中，而こ酸，水和甲醇流入塔池的方向。從塔池升起的蒸氣包含高濃度甲醇和少量水和こ酸。這種蒸氣通過所述壁分離成 兩個(gè)蒸氣部分，第一蒸氣部分進(jìn)入反應(yīng)性空間中，第二蒸氣部分進(jìn)入該分隔壁塔的產(chǎn)物空間中。該產(chǎn)物空間包含至少第二精餾區(qū)和第二汽提區(qū)。該第二汽提區(qū)與第一汽提區(qū)共用至少一部分的該塔池。來源于該塔池進(jìn)入產(chǎn)物空間的第二蒸氣部分首先到達(dá)第二汽提區(qū)中，其后到達(dá)第二精餾區(qū)。第二汽提區(qū)和精餾區(qū)每個(gè)可以包含至少ー種分離元件，優(yōu)選結(jié)構(gòu)化填料。在第二汽提區(qū)中，將甲醇從こ酸和水分離。與水和こ酸相比，甲醇是低沸點(diǎn)部分，因此甲醇作為中間管道中的中間產(chǎn)物離開所述塔。該中間管道位于池管道和第二頂部排出管道之間。こ酸和水是高沸點(diǎn)部分，并且隨后從塔池經(jīng)由池管道排出。上升穿過第二精餾區(qū)的高沸點(diǎn)部分包含こ酸甲酯和低沸點(diǎn)雜質(zhì)。帶入第二精餾區(qū)的任何甲醇可以通過增加蒸餾來分離成中間產(chǎn)物。該第二精餾區(qū)也可以包含至少ー種分離元件，優(yōu)選結(jié)構(gòu)化填料。根據(jù)該方法一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，底部產(chǎn)物的基本組成為こ酸和水，其中該底部產(chǎn)物中雜質(zhì)總計(jì)可以小于1%，優(yōu)選小于O. 5%，特別優(yōu)選小于O. 1%。本申請(qǐng)中所提及的與流體中單個(gè)組分例如こ酸甲酷，甲醇，7K，こ酸的量有關(guān)的全部百分比是重量百分比。
根據(jù)該方法一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，第二頂部產(chǎn)物基本組成為甲醇和こ酸甲酷，其中該第二頂部產(chǎn)物中雜質(zhì)總計(jì)小于1%，優(yōu)選小于O. 5%，特別優(yōu)選小于O. 1%。后退反應(yīng)，S卩，由甲醇和こ酸形成こ酸甲酯的反應(yīng)可以在反應(yīng)性蒸餾塔第一汽提區(qū)中發(fā)生。第一汽提區(qū)可以包含上部分離元件，例如結(jié)構(gòu)化填料，無規(guī)填料或者塔板，和下部分離元件，例如結(jié)構(gòu)化填料，無規(guī)填料或者塔板。該后退反應(yīng)可以在上部或者下部分離元件每個(gè)之中或者之上進(jìn)行，這里主要在其上部和這兩種分離元件之間的內(nèi)部件中以及在產(chǎn)物空間的甲醇分離區(qū)底部進(jìn)行。在上述全部這些區(qū)域中，大量存在的甲醇和こ酸運(yùn)行進(jìn)行所述的后退反應(yīng)。該塔可以設(shè)計(jì)成這樣的方式，即，所述池和熱交換器幾乎沒有甲醇，這樣在所述池中幾乎沒有發(fā)生后退反應(yīng)。一部分所形成的こ酸甲酯將存在于該反應(yīng)性蒸餾塔的產(chǎn)物空間中。在甲醇是在產(chǎn)物空間頂部取出的情況中，因此高于第二精餾區(qū)，將在甲醇中找到進(jìn)入這個(gè)區(qū)域的全部こ酸甲酷。在甲醇作為副產(chǎn)物取出的情況中，這種流體中的こ酸甲酯含量降低。主要量的こ酸甲酯是作為凈化流在這種區(qū)域的頂部取出的。根據(jù)這種變化，在塔頂?shù)脑摏坊鲀H僅包含甲醇和こ酸甲酷，并且可以通過該反應(yīng)性蒸餾塔的反應(yīng)性空間再循環(huán)。這種凈化流的流 速是供料流的大約1%。根據(jù)該方法ー種有利的變化，首先將含有こ酸甲酯的預(yù)反應(yīng)器供料供給到預(yù)反應(yīng)器中，在其中こ酸甲酯與水解催化劑在水存在下接觸，依靠其將こ酸甲酯部分的分解成こ酸和甲醇，并且含有こ酸甲酷，こ酸和甲醇的預(yù)反應(yīng)器產(chǎn)物從預(yù)反應(yīng)器排出，并且作為第一供料供入該反應(yīng)性蒸餾塔中。催化劑有利的是水解催化劑，其配置為非均相催化劑。這種非均相催化劑優(yōu)選是離子交換催化劑例如Amberlyst 48或者Amberlyst 15。有利的，將底部產(chǎn)物從塔池取出，其基本組成為こ酸和水。根據(jù)ー種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，將第一頂部產(chǎn)物從反應(yīng)性空間塔頂部的反應(yīng)性空間中取出，將第二頂部產(chǎn)物從產(chǎn)物空間塔頂部的產(chǎn)物空間中取出，所述的第二頂部產(chǎn)物基本組成為甲醇和こ酸甲酷。用于進(jìn)行本發(fā)明方法的こ酸甲酯水解設(shè)備具有下面的特征本發(fā)明的こ酸甲酯水解設(shè)備，用于通過反應(yīng)性蒸餾水解こ酸甲酯來獲得こ酸和甲醇，其包括分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔，該塔包括塔頂、塔體和塔池。該塔體排列在塔頂和塔池之間。該塔進(jìn)一歩包含反應(yīng)性空間和產(chǎn)物空間。壁平行于該塔縱軸排列，所述的壁將塔分成反應(yīng)性空間和產(chǎn)物空間。該反應(yīng)性空間包含至少第一精餾區(qū)和第一反應(yīng)區(qū)，并且水解催化劑提供在第一反應(yīng)區(qū)中。該第一精餾區(qū)排列在塔頂和第一反應(yīng)區(qū)之間。該塔進(jìn)一歩包含第一汽提區(qū)，并且該第一汽提區(qū)排列在該塔池和第一反應(yīng)區(qū)之間。該產(chǎn)物空間包含至少第二精餾區(qū)和第二汽提區(qū)。第二汽提區(qū)與第一汽提區(qū)共用至少一部分的該塔池。有利的，該こ酸甲酯水解設(shè)備具有池管道，用于將底部產(chǎn)物從該塔池取出，所述的底部產(chǎn)物基本組成為こ酸和水。根據(jù)ー種優(yōu)選的實(shí)施方案，該こ酸甲酯水解設(shè)備裝備有第一頂部排出管道(用于將第一頂部產(chǎn)物從反應(yīng)性空間塔頂部取出)和第二頂部排出管道(用于將第二頂部產(chǎn)物從產(chǎn)物空間塔頂部取出)，所述的第二頂部產(chǎn)物基本組成為甲醇和こ酸甲酷。所以第一冷凝器可以預(yù)期用于冷凝一部分所述的第一頂部產(chǎn)物，和第二冷凝器可以預(yù)期用于冷凝一部分所述的第二頂部產(chǎn)物。此外，第一回流管道可以提供來用于將一部分所述的第一頂部產(chǎn)物再循環(huán)到反應(yīng)性空間，和第二回流管道可以提供來用于將一部分所述的第二頂部產(chǎn)物再循環(huán)到產(chǎn)物空間。在一種實(shí)施方案中，其中將用于含有水的第一供料的第一供料管道和用于含有こ酸甲酯的第二供料的第二供料管道提供來在所述塔的反應(yīng)性空間處進(jìn)入其中。根據(jù)ー種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，提供了預(yù)反應(yīng)器供料管道，用于將含有こ酸甲酯和水的預(yù)反應(yīng)器供料供給到預(yù)反應(yīng)器。該預(yù)反應(yīng)器包含水解催化劑，依靠其將こ酸甲酯部分裂解成こ酸和甲醇。將含有こ酸甲酷、こ酸和甲醇的預(yù)反應(yīng)器產(chǎn)物從預(yù)反應(yīng)器提供，供給到去往分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔的第二供料管道。本發(fā)明相比于已知的方法(其使用多種蒸餾塔，涉及到大的再循環(huán)流)的另ー優(yōu)點(diǎn)是降低了這樣的再循環(huán)流。由此降低了能耗。本發(fā)明相比于EP1220821B1的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得更高純度的甲醇。該塔能夠以更穩(wěn)定的方式運(yùn)行，這歸因于這樣的事實(shí)，即，反應(yīng)性空間和產(chǎn)物空間能夠獨(dú)立控制。甲醇從所述塔在排列于其產(chǎn)物空間的分隔壁區(qū)中的側(cè)流中排出，其產(chǎn)生了更高純度的甲醇。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)甲醇僅僅在較短駐留時(shí)間的區(qū)域中存在。如果將甲醇因此從產(chǎn)物空間的分隔壁區(qū)中萃取，則駐留時(shí)間是短的。EP1220821B1的塔的一個(gè)缺點(diǎn)是對(duì)于池和池?zé)峤粨Q器中較長(zhǎng)的駐留時(shí)間具有較高的敏感性，這歸因于這樣的事實(shí)，即，根據(jù)本發(fā)明，甲醇存在于所述池中。歸因于這樣的事實(shí)，S卩，根據(jù)本發(fā)明，甲醇作為側(cè)流除去的，令人驚訝的是可以避免甲醇存在于池中，因此避免了任何的后退反應(yīng)(其將對(duì)于產(chǎn)物純度產(chǎn)生不利影響)。所以結(jié)構(gòu)化填料或者塔板被用于任ー前述實(shí)施方案的こ酸甲酯水解設(shè)備的反應(yīng)區(qū)中。具體的，該こ酸甲酯水解設(shè)備反應(yīng)區(qū)中所用的結(jié)構(gòu)化填料可以包含水解催化劑，其提供在結(jié)構(gòu)化填料表面上，由此該水解催化劑能夠具體形成結(jié)構(gòu)化催化劑填料。在一種實(shí)施方案中，該こ酸甲酯水解設(shè)備中所用的結(jié)構(gòu)化催化劑填料可以包含至少ー種保持裝置。該保持裝置可以包含固體催化劑材料袋或者流動(dòng)通道中的至少ー種。本發(fā)明通過下面的附圖
來說明
圖I表示了一種設(shè)備，用于進(jìn)行現(xiàn)有技術(shù)的方法，
圖2表示了根據(jù)本發(fā)明一種特別有利的實(shí)施方案的設(shè)備配置，用于將こ酸甲酯水解成こ酸和水。根據(jù)圖I，表示了一種用于將こ酸甲酯水解成こ酸和甲醇的反應(yīng)性蒸餾塔，該塔如本申請(qǐng)的前言部分所引用的論文中所公開的那樣。這種分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔100是內(nèi)徑為220mm的圓柱形。該分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔包含在其圓柱部分中垂直排列的壁105，將該分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔的內(nèi)部空間分成兩個(gè)局部空間，反應(yīng)性空間119和產(chǎn)物空間129。這些局部空間的每個(gè)包含至少ー種分離元件。在圖I的排列中，該局部空間是相同尺寸的，因此該分隔壁將該反應(yīng)性蒸餾塔分成兩半。在供料側(cè)的反應(yīng)性空間119包含最上面的分離元件110，其是稱作SulzerMellapakPlus 752. Y的結(jié)構(gòu)化填料，排列在最上面的分離元件110下面的第一分離元件111，其是稱作Sulzer Katapak -SPll的結(jié)構(gòu)化催化劑填料,排列在第一分離元件111下面的第二分離兀件 112 (稱作 Sulzer Katapak -SPll),和由 Sulzer MellapakPlus 752. Y 組成的最下面的分離元件113。產(chǎn)物空間129包含最上面的分離元件120，其是稱作Sulzer MellapakPlus 752.Y的結(jié)構(gòu)化填料，排列在最上面的分離元件120下面的第一分離元件121，其是SulzerMellapakPlus 752. Y的結(jié)構(gòu)化填料，排列在第一分離元件121下面的第二分離元件122 (由Sulzer MellapakPlus 752. Y組成)，和由 Sulzer MellapakPlus 752. Y組成的最下面的分離元件123。分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔100此外包含共用的頂部空間106和共用的池空間108。共用頂部空間106和共用池空間108都包含分離元件107，109，其由Sulzer MellapakPlus 752.Y結(jié)構(gòu)化填料組成。填料區(qū)(包括收集器和分配器)的總高度是14. 3m。收集器 和分配器在圖中未示出，收集器可以排列在每個(gè)分離元件107，109，110，111，112，113，120，121，122，123下面，分配器可以在每個(gè)分離元件上面。進(jìn)入該反應(yīng)性空間中的供料管道由兩種管道組成，用于水的上部供料管道114和用于こ酸甲酯的下部供料管道115。池產(chǎn)物經(jīng)由池管道116離開該塔，中間產(chǎn)物經(jīng)由中間管道117離開該塔，頂部產(chǎn)物經(jīng)由頂部管道118離開該塔。在分離元件107下收集的液體從該分離元件中取出，并且通過管道126導(dǎo)入塔外部，供給到分離器127來將該液體分成兩個(gè)回流流124，125。兩個(gè)回流流124，125的每個(gè)進(jìn)入到反應(yīng)性空間119或者產(chǎn)物空間129中。在所述塔中，進(jìn)行こ酸甲酯的反應(yīng)性蒸餾。上述的在該塔中進(jìn)行的方法的量和組成在表I中列出。
.....................................................麗麗.....................................................—1函—I......................................................................................................................................tut............................................]
kg/h — : I
供料瞧 14, Il2O196Ι ΜΙ% Ι；0 I
供料115乙酸中應(yīng)639 I 99.3%こ酸__ I
產(chǎn)物蒸饋物·請(qǐng)Μ8 I中醇
I 81.6% 乙酸 I 產(chǎn)物中_ 117339 I 7 J%甲隊(duì) I
I 1.0% II2O I 28,6%ΖΛ 中·
產(chǎn)物池· 16W45.0%乙酸
_ _ ^55.0%1|20_
M 流 124, 1252512|
表I。圖2所示的通過反應(yīng)性蒸餾水解こ酸甲酯來獲得こ酸和甲醇的こ酸甲酯水解設(shè)備包括分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔1，其含有塔頂36，塔體37和塔池38。該分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔I的塔體37是圓柱形的。塔體37排列在塔頂36和塔池38之間。該塔的直徑是大約I. 6m。該塔的總高度是大約35m。該塔包含反應(yīng)性空間19和產(chǎn)物空間29。垂直壁5平行于該塔的縱軸35排列。該壁5將所述塔分成反應(yīng)性空間19和產(chǎn)物空間29。在圖2中，所述的壁垂直延伸，并且將內(nèi)空間分成至少兩個(gè)局部空間，即，反應(yīng)性空間19和產(chǎn)物空間29。這些局部空間中的每個(gè)包含至少ー種分離元件。在圖2的實(shí)施方案中，該局部空間是相同尺寸的，因此分隔壁5將該反應(yīng)性蒸餾塔分成兩半。在供料側(cè)的反應(yīng)性空間19包含上部反應(yīng)性頂部空間分離元件6和下部反應(yīng)性頂部空間分離元件10，其每個(gè)配置為稱作Sulzer MellapakPlus 752. Y的結(jié)構(gòu)化填料，排列在分離元件10下面的第一分離元件11組成為結(jié)構(gòu)化催化劑填料Sulzer Katapak -SPll,排列在第一分離元件11下面的第二分離元件12組成為Sulzer Katapak _SPll，最下面的分離兀件 13 組成為 Sulzer MellapakPlus 752. Y。產(chǎn)物空間29包含上部產(chǎn)物頂部空間分離元件7和下部產(chǎn)物頂部空間分離元件20，其每個(gè)配置為稱作Sulzer MellapakPlus 752. Y的結(jié)構(gòu)化填料，排列在下部產(chǎn)物頂部空間分離元件20下面的第一分離元件21組成為Sulzer MellapakPlus 752. Y結(jié)構(gòu)化填料,排列在第一分離元件21下面的第二分離元件22組成為Sulzer MellapakPlus 752. Y，最下面的分離兀件23組成為Sulzer MellapakPlus 752. Y。 反應(yīng)性空間19包含至少第一精餾區(qū)32和第一反應(yīng)區(qū)33，并且水解催化劑提供在該第一反應(yīng)區(qū)33中。該水解催化劑有利的提供在結(jié)構(gòu)化填料表面上來形成結(jié)構(gòu)化催化劑填料。合適的結(jié)構(gòu)化催化劑填料類型描述在例如US5417938 (She I den)，US5470542 (Stringaro),US5536699 (Ghelfi)中，其內(nèi)容在此引入作為參考。術(shù)語結(jié)構(gòu)化催化劑填料應(yīng)當(dāng)理解為表示具有保持裝置的結(jié)構(gòu)，例如固體催化劑材料袋和具有流動(dòng)通道，其存在于所述結(jié)構(gòu)中。結(jié)構(gòu)化填料是進(jìn)行本發(fā)明優(yōu)選的分離元件。合適的結(jié)構(gòu)化填料類型包括上述文獻(xiàn)中所公開的這些。其他分離元件能夠用于進(jìn)行本發(fā)明，其包括無規(guī)填料或者塔板，由此可以將組合的結(jié)構(gòu)化填料，無規(guī)填料或者塔板作為分離元件用于不同區(qū)域中。在一種實(shí)施方案中，催化劑存在于這樣的結(jié)構(gòu)化填料表面上,在另外ー種實(shí)施方案中，該催化劑包含在排列于結(jié)構(gòu)化填料表面上或者處于填料體之中的袋中，包含在相鄰的結(jié)構(gòu)化填料層中或者包含在所述片層所形成的凹槽中，形成這樣的結(jié)構(gòu)化填料的成分。其他催化劑排列包括這樣的催化劑，排列在具有無規(guī)填料的袋中或者在塔板上。第一精餾區(qū)32排列在塔頂36和第一反應(yīng)區(qū)33之間。該塔進(jìn)一歩包含第一汽提區(qū)34，并且第一汽提區(qū)34排列在塔池38和第一反應(yīng)區(qū)33之間。產(chǎn)物空間29包含至少第ニ精餾區(qū)42和第二汽提區(qū)44。第二汽提區(qū)44與第一汽提區(qū)34共用至少一部分的該塔池38。分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔因此包含共用池空間8。該共用池空間8包含由SulzerMellapakPlus 752. Y結(jié)構(gòu)化填料組成的分離元件9。如果該分離元件由結(jié)構(gòu)化填料組成，則所述塔中分離元件的整個(gè)排列進(jìn)ー步包括收集器和分配器。收集器和分配器在圖中未示出，收集器可以排列在每個(gè)分離元件6，7，9，10，11，12，13，20，21，22，23之下，分配器可以在每個(gè)這些分離元件上面。收集器具有收集從排列在該收集器上游的分離元件向下流動(dòng)的液體的作用。分配器具有將液體均勻分配到排列在該分配器下游的分離元件上的作用。該こ酸甲酯水解設(shè)備分隔壁塔具有池管道16，用于將底部產(chǎn)物從該塔池38取出，所述的底部產(chǎn)物基本組成為こ酸和水。此外該こ酸甲酯水解設(shè)備的分隔壁塔裝備有第一頂部排出管道18，用于將第一頂部產(chǎn)物從反應(yīng)性空間塔頂部45取出，和第二頂部排出管道28，用于將第二頂部產(chǎn)物從產(chǎn)物空間塔頂部46取出，所述的第二頂部產(chǎn)物基本組成為甲醇和こ酸甲酷。該頂部產(chǎn)物蒸氣聚集在反應(yīng)性空間塔頂部45和產(chǎn)物空間塔頂部46中。它們從塔頂排出到排出管道26，27中。第一冷凝器30預(yù)期用于冷凝一部分所述的第一頂部產(chǎn)物和第二冷凝器31預(yù)期用于冷凝一部分所述的第二頂部產(chǎn)物。一部分的冷凝的蒸氣作為回流流再循環(huán)到第一或者第二回流管道24，25中，在該塔高于各自的分離元件6，7的位置進(jìn)入塔中。因此第一回流管道24提供來用于將一部分所述的第一頂部產(chǎn)物再循環(huán)到反應(yīng)性空間19和第二回流管道24提供來用于將一部分所述的第二頂部產(chǎn)物再循環(huán)到產(chǎn)物空間29。在一種實(shí)施方案中，提供第一供料管道14(用于含水的第一供料)和第二供料管道15 (用于含有こ酸甲酯的第二供料)來在塔I的反應(yīng)性空間19處進(jìn)入塔中。根據(jù)ー種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，提供預(yù)反應(yīng)器供料管道3，用于將含有こ酸甲酯和 水的預(yù)反應(yīng)器供料提供到預(yù)反應(yīng)器2。預(yù)反應(yīng)器2包含水解催化劑，依靠其將こ酸甲酯部分的分解成こ酸和甲醇。將含有こ酸甲酷，こ酸和甲醇的預(yù)反應(yīng)器產(chǎn)物從預(yù)反應(yīng)器提供，來供給到去往分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔I的供料管道14。在所述塔中，こ酸甲酯的反應(yīng)性蒸懼是使用SimSci (Invensys)的Pro/II 方法模擬軟件來模擬的。在上述塔中進(jìn)行的方法的量和組成在表2中給出。
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I供料 14 Il2O I賴MLO I Μ>%ψ 酸
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II57,J% H2O
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表2。本發(fā)明的通過反應(yīng)性蒸餾水解こ酸甲酯來獲得こ酸和甲醇的方法包含下面的步驟將含有至少50%水的第一供料和含有至少15%こ酸甲酯的第二供料與水解催化劑在反應(yīng)性蒸餾塔中接觸，依靠其將こ酸甲酯至少部分的水解成こ酸和甲醇。所形成的反應(yīng)混合物同時(shí)至少部分的分離為成分こ酸和甲醇。該第一和第二供料流進(jìn)入所述塔的反應(yīng)性空間19中，來將水和こ酸甲酯水解成甲醇和こ酸，并且第一頂部產(chǎn)物從反應(yīng)性空間頂部45排出，底部產(chǎn)物從塔池38排出，第二頂部產(chǎn)物從產(chǎn)物空間頂部46排出，中間產(chǎn)物從產(chǎn)物空間29排出，其包含至少99%的甲醇。與表I的中間產(chǎn)物117的70. 3%的純度相比，表2中的中間產(chǎn)物17純度達(dá)到99. 8%。該中間產(chǎn)物有助于在反應(yīng)區(qū)33中的化學(xué)反應(yīng)剛剛完成之后，將甲醇與こ酸分離。由此避免了甲醇和こ酸之間延長(zhǎng)的接觸。所以明顯降低了發(fā)生后退反應(yīng)的可能性，這歸因于這樣的事實(shí)，即，反應(yīng)產(chǎn)物甲醇和こ酸是在分隔壁塔的產(chǎn)物空間29中通過蒸餾來分離的。 對(duì)于這里不同的實(shí)施例條件和所引用的論文所公開的現(xiàn)有技術(shù)中，另外驚訝的是除了提高中間產(chǎn)物純度之外，表2所公開的計(jì)算數(shù)據(jù)掲示供料流的總量與第一和第二頂部產(chǎn)物的再循環(huán)部分的總量處于同一量級(jí)，其是大約9570 kg/h。這意味著不僅所述成分在塔中的駐留時(shí)間比現(xiàn)有技術(shù)明顯降低，而且它還意味著本發(fā)明方法的能耗相當(dāng)大的降低。與表I的方案相比，該能耗可以低到1/5，這歸因于這樣的事實(shí)，S卩，表I方法的再循環(huán)流比表2所示的試驗(yàn)的再循環(huán)流大了大約5倍。將含有こ酸甲酯的預(yù)反應(yīng)器供料首先供給到預(yù)反應(yīng)器2中，在其中こ酸甲酯與水解催化劑在水存在下接觸，依靠其將こ酸甲酯部分的裂解成こ酸和甲醇，并且含有こ酸甲酷，こ酸和甲醇的預(yù)反應(yīng)器產(chǎn)物從預(yù)反應(yīng)器2中排出，并且作為第一供料供入反應(yīng)性蒸餾塔中。從塔池取出的底部產(chǎn)物的基本組成為こ酸和水。第一頂部產(chǎn)物是從反應(yīng)性空間19中在該反應(yīng)性空間塔頂部45處取出的，第二頂部產(chǎn)物是從產(chǎn)物空間29在產(chǎn)物空間塔頂部46處取出的，所述的第二頂部產(chǎn)物基本組成為甲醇和こ酸甲酷。
權(quán)利要求
1.ー種方法，用于在反應(yīng)性蒸餾塔(I)中通過反應(yīng)性蒸餾水解こ酸甲酯來獲得こ酸和甲醇，該反應(yīng)性蒸餾塔(I)被配置為分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔(I)，其包括塔頂(36)、塔體(37)和塔池(38)，并且塔體(37)設(shè)置在塔頂(36)和塔池(38)之間，該塔進(jìn)ー步包含反應(yīng)性空間(19)和產(chǎn)物空間(29)，其中該反應(yīng)性空間(19)包含至少第一精餾區(qū)(32)和第一反應(yīng)區(qū)(33)，由此將催化劑提供在第一反應(yīng)區(qū)(33)中，并且第一精餾區(qū)(32)設(shè)置在塔頂(36)和第一反應(yīng)區(qū)(33)之間，該塔進(jìn)ー步包含第一汽提區(qū)(34)，并且第一汽提區(qū)(34)設(shè)置在該塔池(38)和第一反應(yīng)區(qū)(33)之間，其中產(chǎn)物空間(29)包含至少第二精餾區(qū)(42)和第二汽提區(qū)(44)，由此含有水和こ酸甲酯的供料進(jìn)入該反應(yīng)性空間(19)中，并且與水解催化劑接觸來至少部分的水解成こ酸和甲醇，特征在于第二汽提區(qū)(44)與第一汽提區(qū)(34)共用至少一部分的該塔池(38)，并且第一頂部產(chǎn)物從反應(yīng)性空間頂部(45)排出，底部產(chǎn)物從該塔池(38)中排出，第二頂部產(chǎn)物從產(chǎn)物空間頂部(46)中排出和中間產(chǎn)物從產(chǎn)物空間(29)中排出。
2.權(quán)利要求I的方法，其中底部產(chǎn)物中的甲醇和こ酸甲酯的量小于1%，優(yōu)選小于O.5%，特別優(yōu)選小于O. 1%。
3.權(quán)利要求I或者2的方法，其中第二頂部產(chǎn)物基本由甲醇和こ酸甲酯組成。
4.權(quán)利要求3的方法，其中第二頂部產(chǎn)物中的雜質(zhì)的量小于1%，優(yōu)選小于O.5%，特別優(yōu)選小于O. 1%。
5.前述任ー權(quán)利要求的方法，其中首先將含有こ酸甲酯的預(yù)反應(yīng)器供料供給到預(yù)反應(yīng)器(2)中，在其中將こ酸甲酯與水解催化劑在水存在下接觸，依靠其將こ酸甲酯部分裂解成こ酸和甲醇，并且將含有こ酸甲酷、こ酸和甲醇的預(yù)反應(yīng)器產(chǎn)物從預(yù)反應(yīng)器(2)中排出，作為第一供料供入反應(yīng)性蒸餾塔中。
6.一種こ酸甲酯水解設(shè)備，用于通過反應(yīng)性蒸餾水解こ酸甲酯來獲得こ酸和甲醇，其包括分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔(I)，該塔包括塔頂(36)、塔體(37)和塔池(38)，并且該塔體(37)設(shè)置在塔頂(36)和塔池(38)之間，該塔進(jìn)ー步包含反應(yīng)性空間(19)和產(chǎn)物空間(29)，和平行于該塔的縱軸(35)設(shè)置的壁(5)，所述的壁(5)將該塔分隔成反應(yīng)性空間(19)和產(chǎn)物空間(29)，其中該反應(yīng)性空間(19)包含至少第一精餾區(qū)(32)和第一反應(yīng)區(qū)(33)，并且將催化劑提供在第一反應(yīng)區(qū)(33)中，其中第一精餾區(qū)(32)設(shè)置在塔頂(36)和第一反應(yīng)區(qū)(33)之間，該塔進(jìn)ー步包含第一汽提區(qū)(34)，并且第一汽提區(qū)(34)設(shè)置在塔池(38)和第一反應(yīng)區(qū)(33)之間，其中產(chǎn)物空間(29)包含至少第二精餾區(qū)(42)和第二汽提區(qū)(44)，特征在于第二汽提區(qū)(44)與第一汽提區(qū)(34)共用至少一部分的該塔池(38)。
7.權(quán)利要求6的こ酸甲酯水解設(shè)備，其中提供池管道(16)來從塔池(38)中排出底部產(chǎn)物，所述的底部產(chǎn)物基本由こ酸和水組成。
8.權(quán)利要求6或者7的こ酸甲酯水解設(shè)備，其中提供第一頂部排出管道(18)用于從反應(yīng)性空間塔頂部(45)中排出第一頂部產(chǎn)物，提供第二頂部排出管道(28)用于從產(chǎn)物空間塔頂部(46)中排出第二頂部產(chǎn)物，所述的第二頂部產(chǎn)物基本由甲醇和こ酸甲酯組成。
9.權(quán)利要求8的こ酸甲酯水解設(shè)備，其中將第一冷凝器(30)預(yù)期用于冷凝一部分或者全部的所述的第一頂部產(chǎn)物，和第二冷凝器(31)預(yù)期用于冷凝一部分或者全部的所述第ニ頂部產(chǎn)物。
10.權(quán)利要求9的こ酸甲酯水解設(shè)備，其中提供第一回流管道(24)用于再循環(huán)一部分所述的第一頂部產(chǎn)物到反應(yīng)性空間(19)中，和提供第二回流管道(24)用于再循環(huán)一部分所述的第二頂部產(chǎn)物到產(chǎn)物空間(29)中。
11.權(quán)利要求6-10任一的こ酸甲酯水解設(shè)備，其中提供用于含有水的第一供料的第一供料管道(14)和用于含有こ酸甲酯的第二供料的第二供料管道(15)來在所述塔(I)的反應(yīng)性空間(19)處進(jìn)入其中。
12.權(quán)利要求6-11任一的こ酸甲酯水解設(shè)備，其中提供預(yù)反應(yīng)器供料管道(3)，用于將含有こ酸甲酯和水的預(yù)反應(yīng)器供料供給到預(yù)反應(yīng)器(2)中，該預(yù)反應(yīng)器(2)含有水解催化齊U，依靠其能夠?qū)ⅳ乘峒柞ゲ糠至呀獬嗓乘岷图状?，和將含有こ酸甲酷、こ酸和甲醇的預(yù)反應(yīng)器產(chǎn)物從預(yù)反應(yīng)器提供，供給到去往分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔(I)的第二供料管道(15)。
13.結(jié)構(gòu)化填料或者塔板在權(quán)利要求6-12任一的こ酸甲酯水解設(shè)備的反應(yīng)區(qū)中的用途，其可以包含提供在結(jié)構(gòu)化填料表面上的水解催化劑，其可以形成結(jié)構(gòu)化催化劑填料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的結(jié)構(gòu)化填料的用途，由此該結(jié)構(gòu)化催化劑填料包含至少ー種保持裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的結(jié)構(gòu)化填料的用途，其中該保持裝置包含下面的至少ー種固體催化劑材料袋或者流動(dòng)通道。
全文摘要
公開了一種方法和設(shè)備，用于通過反應(yīng)性蒸餾水解乙酸甲酯來獲得乙酸和甲醇。該反應(yīng)性蒸餾塔被配置為分隔壁反應(yīng)性蒸餾塔(1)。將含有水和乙酸甲酯的供料與催化劑在反應(yīng)性空間(19)中接觸，來將水和乙酸甲酯水解成甲醇和乙酸。該反應(yīng)性空間包含至少第一精餾區(qū)(32)、第一汽提區(qū)(34)和第一反應(yīng)區(qū)(33)。將催化劑提供到第一反應(yīng)區(qū)(33)中。該塔進(jìn)一步包含產(chǎn)物空間(29)，其具有至少第二精餾區(qū)(42)和第二汽提區(qū)(44)。該第二汽提區(qū)(44)與第一汽提區(qū)(34)共用至少一部分的塔池(38)。第一頂部產(chǎn)物從反應(yīng)性空間頂部(45)中排出，底部產(chǎn)物從塔池(38)中排出，第二頂部產(chǎn)物從產(chǎn)物空間頂部(46)中排出，中間產(chǎn)物從產(chǎn)物空間(29)中排出。
文檔編號(hào)C07C31/04GK102690185SQ201210079589
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者L.朱伯, S.桑德 申請(qǐng)人:蘇舍化學(xué)技術(shù)有限公司