本實用新型涉及一種催化反應精餾制備鄰苯二甲酸二丁酯的裝置，屬于催化反應精餾的技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)是無色具有芳香氣味的透明液體，是產(chǎn)量和用量最大的通用型增塑劑之一，主要用于聚氯乙烯、纖維素、樹脂等的生產(chǎn)，具有色澤淺、毒性低、耐低溫、化學穩(wěn)定性好等特點；同時，DBP可溶于醇、醚、苯等多種有機溶劑，可用作膠粘劑和油墨添加劑或殺蟲劑，亦可用于合成橡膠、醋酸纖維等合成材料做軟化劑，用途非常廣泛，市場需求量大。

目前國內(nèi)鄰苯二甲酸二丁酯均采用間歇法生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)能耗大、勞動強度大、廢料多且污染嚴重。合成DBP的催化劑是硫酸，雖然成本低廉，工藝成熟，但易生成醚、烯、硫酸酯等副產(chǎn)物并存在對設備的腐蝕及環(huán)境污染問題。隨著我國對環(huán)保及節(jié)能降耗要求的日益提高，因此，此工藝的發(fā)展受到了嚴重的限制。

DBP生產(chǎn)工藝的主要工序有酯化、中和水洗、脫醇、過濾、廢水處理，回收醇處理等。工藝復雜，設備投入較大。在酯化過程中，苯酐和過量丁醇在硫酸催化作用下發(fā)生酯化反應生成DBP，為防止醇類氧化以及脫色，常添加活性炭；反應后的酸性粗酯液經(jīng)堿中和水洗后，經(jīng)真空蒸餾脫醇工序分離出丁醇及少量水，使其返回酯化工序并與新鮮加入的丁醇一起作為反應物進行反應；但由于脫醇工段回收的醇直接回用，回收醇的含水率較高，導致生產(chǎn)時副反應增多，所含的水在釜中汽化時又導致能耗增加。脫醇后的粗酯經(jīng)過濾分離出活性炭等濾渣后得到DBP產(chǎn)品。中和水洗后的廢水進入廢水處理工序，其中的活性炭等固渣通過過濾析出，廢水中溶解的部分丁醇經(jīng)回收并返回酯化工序參與反應，剩余廢水送往另外的廢水處理工序。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供了一種催化反應精餾制備鄰苯二甲酸二丁酯的裝置，該實用新型具有設備投資少，工藝流程簡單，經(jīng)濟效益高和無環(huán)境污染等優(yōu)勢。該方法利用反應精餾技術(shù)制備DBP，產(chǎn)品收率高、質(zhì)量穩(wěn)定，通過蒸發(fā)工藝實現(xiàn)產(chǎn)品脫色，優(yōu)化了現(xiàn)有的工藝流程，無廢水、廢渣的產(chǎn)生。

本實用新型利用反應精餾塔，在化學反應進行的同時將生成的產(chǎn)物(揮發(fā)度較低)分離出反應體系，從而促進反應的進行。因此本工藝可以有效提高反應速率并進一步提高產(chǎn)物的收率，連續(xù)化生產(chǎn)工藝還可以使產(chǎn)品質(zhì)量得到保障。

催化反應精餾制備鄰苯二甲酸二丁酯的工藝，采用固體酸作為催化劑(耐高溫磺酸樹脂)，對設備不存在腐蝕，不污染環(huán)境，不會引起副反應，而且采用固體酸催化劑能夠避免中和水洗工序產(chǎn)生大量的廢水。固體酸還可以回收、再生和重復使用，并且不溶于反應體系，容易從反應體系中分離。此工藝中利用脫水塔和醇回收塔分離酯化反應生成的水與部分汽化的丁醇，反應生成的水經(jīng)醇回收塔回收后，有機物含量能夠降到10ppm以內(nèi)，可用于補充循環(huán)冷卻水，從而達到廢水零排放，而且避免了因含水丁醇回用帶來的能耗問題以及對反應平衡影響產(chǎn)生的低收率問題。產(chǎn)物DBP通過蒸發(fā)工藝進行提純與脫色，不僅大大縮短了工藝流程而且避免了使用活性炭進行脫色產(chǎn)生的廢渣問題。該方法具有設備投資少，工藝流程簡單，經(jīng)濟效益高和無環(huán)境污染等優(yōu)勢。

本實用新型采用如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種催化反應精餾制備鄰苯二甲酸二丁酯的裝置，包括反應精餾塔、脫水塔、醇回收塔、分相罐和蒸發(fā)器；其特征是反應精餾塔塔上部設有苯酐與丁醇混合物流進料口，塔底設有再沸器，塔頂氣相采出口，塔頂氣相連接到脫水塔中部進料口；脫水塔塔頂設有冷凝器，塔底設有再沸器，冷凝器出口連接到分相器進口，分相器上層液出口連接到脫水塔頂部回流液進口，下層液出口連接到醇回收塔中部進料口；醇回收塔塔頂設有冷凝器，塔底設有再沸器，冷凝器出口連接到分相器進口，分相器上層液出口連接到醇回收塔頂部回流液進口，下層液出口連接到脫水塔中部進料口；反應精餾塔塔底出口連接到蒸發(fā)器入口，蒸發(fā)器頂部設有冷凝器。

本實用新型的一種催化反應精餾制備鄰苯二甲酸二丁酯的方法，步驟如下：

(1)苯酐與丁醇混合物進料首先進入反應精餾塔C1，進料溫度為110～130℃，苯酐與丁醇質(zhì)量比為1:1.6；該塔常壓連續(xù)操作，采用固體酸作為催化劑(耐高溫磺酸樹脂)，塔頂采出水與丁醇共沸物，塔頂采出進入脫水塔C2中部進料口，塔底采出產(chǎn)物粗DBP，產(chǎn)物進入蒸發(fā)器進行脫色；

(2)脫水塔C2采用常壓連續(xù)操作，塔頂溫度93℃，塔底溫度117℃。頂部采出含少量丁醇的水組分，進入分相器分相得到醇相和水相，醇相回流，水相進入醇回收塔C3進料口，回收丁醇，底部采出純丁醇，可送去原料入口；

(3)醇回收塔C3采用常壓連續(xù)操作，塔頂溫度95℃，塔底溫度100℃。塔頂蒸汽經(jīng)冷凝后進入分相器分相得到醇相和水相，水相回流，醇相返回到脫水塔C2進料口，進一步分離丁醇與水，塔底得到不含有機物的酯化產(chǎn)物水；

(4)蒸發(fā)器FL采用負壓連續(xù)操作，蒸發(fā)器塔頂溫度120～130℃，蒸發(fā)器底部溫度145～175℃。操作壓力為-0.1～-0.02MPa(G)，在蒸發(fā)器頂部得到汽化的丁醇，經(jīng)泠凝器冷卻后可返回原料進口重復使用，底部得到純度為99.8％的產(chǎn)品DBP。

本實用新型創(chuàng)造具有的優(yōu)點和積極效果是：

本實用新型利用反應精餾將反應過程與精餾分離過程有機的耦合在一起，在化學反應進行的同時將生成的產(chǎn)物-水分(與醇共沸)分離出反應體系，從而促進反應的進行，可實現(xiàn)DBP的收率達到99.8％。此裝置中利用脫水塔和醇回收塔分離酯化反應生成的水與部分汽化的丁醇，反應生成的水經(jīng)醇回收塔回收后，有機物含量能夠降到10ppm以內(nèi)，可用于補充循環(huán)冷卻水，從而達到廢水零排放，而且避免了因含水丁醇回用帶來的能耗問題以及對反應平衡影響產(chǎn)生的低收率問題。產(chǎn)物DBP通過蒸發(fā)工藝進行提純與脫色，不僅大大縮短了工藝流程而且避免了使用活性炭進行脫色產(chǎn)生的廢渣問題。本實用新型工藝流程簡單、設備投資小、能耗低，顯著改善DBP生產(chǎn)工藝的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

附圖說明

圖1為本實用新型采用的工藝流程圖

C1-反應精餾塔，C2-脫水塔，C3-醇回收塔，F(xiàn)L-蒸發(fā)器，E1反應精餾塔再沸器，E2脫水塔冷凝器，E3脫水塔再沸器，E4醇回收塔冷凝器，E5醇回收塔再沸器，E6蒸發(fā)器冷凝器，D1脫水塔分相器，D2醇回收塔分相器，1-苯酐與丁醇混合物，2-醇水共沸物，3-粗DBP，4-含丁醇水，5-純丁醇，6-含水丁醇，7-水，8-丁醇，9-DBP產(chǎn)品，10-水蒸氣，11-凝水。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明：

如圖1所示：一種催化反應精餾制備鄰苯二甲酸二丁酯的裝置，包括反應精餾塔C1、脫水塔C2、醇回收塔C3、分相罐D(zhuǎn)1與D2、蒸發(fā)器FL，實現(xiàn)連續(xù)化綠色化生產(chǎn)DBP的目的。其特征是反應精餾塔C1塔上部設有苯酐與丁醇混合物流1進料口，塔底設有再沸器E1，塔頂氣相采出口，塔頂氣相連接到脫水塔C2中部進料口；脫水塔C2塔頂設有冷凝器E2，塔底設有再沸器E3，冷凝器E2出口連接到分相器D1進口，分相器上層液出口連接到脫水塔C2頂部回流液進口，下層液出口連接到醇回收塔C3中部進料口；醇回收塔C3塔頂設有冷凝器E4，塔底設有再沸器E5，冷凝器E4出口連接到分相器D2進口，分相器D2上層液出口連接到醇回收塔C3頂部回流液進口，下層液出口連接到脫水塔C2中部進料口；反應精餾塔C1塔底出口連接到蒸發(fā)器FL入口，蒸發(fā)器頂部設有冷凝器E6。

苯酐與丁醇混合物1進料首先進入反應精餾塔C1，該塔常壓連續(xù)操作，采用耐高溫樹脂作為催化劑，塔頂采出水與丁醇共沸物，進入脫水塔C2中部進料口，塔底采出產(chǎn)物(3-粗DBP)，并進入蒸發(fā)器FL進行脫色，得到DBP產(chǎn)品9。

脫水塔C2采用常壓連續(xù)操作，頂部蒸汽冷凝后進入分相器D1分相得到醇相和水相，醇相回流，水相(4-含丁醇水)進入醇回收塔C3進料口，回收丁醇，底部采出純丁醇5，可送去原料入口。

醇回收塔C3采用常壓連續(xù)操作，塔頂蒸汽冷凝后進入分相器D2分相得到醇相和水相，水相回流，醇相(6-含水丁醇)返回到脫水塔C2進料口，進一步分離丁醇與水，塔底得到不含有機物的酯化產(chǎn)物水(7-水)。

蒸發(fā)器FL采用負壓連續(xù)操作，操作壓力為-0.1～-0.02MPa(G)，采用外加熱源(10-水蒸氣)加熱，并產(chǎn)生冷凝水(11-凝水)。在蒸發(fā)器頂部得到汽化的丁醇(8-丁醇)，經(jīng)冷凝器冷卻后可返回原料進口重復使用，底部可得到純度為99.6％～99.8％的產(chǎn)品DBP(9-DBP產(chǎn)品)。

實施例1

混合進料苯酐與丁醇質(zhì)量比為1:1.6，進料溫度120℃，進入反應精餾塔C1頂部，該塔常壓操作，塔頂溫度為112℃，塔頂采出水與丁醇共沸物(特征為含水量16％，丁醇量83％)，塔底設有再沸器，塔底溫度141℃，采出粗DBP，特征為含DBP 90％，丁醇10％。反應精餾塔C1塔頂蒸汽與醇回收塔C3分相器分離得到的輕相組分混合后進入脫水塔C2，醇回收塔C2采用常壓操作，塔頂溫度93℃，塔頂設有冷凝器，采出含有60％丁醇的水，隨后進入分相器分離得到醇相回流至脫水塔C2中，水相作為進料進入醇回收塔C3，塔底設有再沸器，溫度為117℃，采出純組分丁醇，可返回至原料進口，重復利用。醇回收塔C3采用常壓操作，塔頂設有冷凝器，操作溫度為95℃，塔頂采出含55％水的丁醇，進入分相器分離得到醇相和水相，水相回流，回流比為0.5，醇相返回至脫水塔進料口，進一步回收丁醇，塔底設有再沸器，溫度100℃，采出不含有機物的水。粗DBP進入蒸發(fā)器FL進行提純，蒸發(fā)器操作壓力-0.02Mpa(G)，蒸發(fā)器采用外部熱源加熱，蒸發(fā)器頂部設有冷凝器，冷凝溫度為126℃，采出丁醇，蒸發(fā)器底部溫度160℃，采出產(chǎn)品DBP純度為99.7％。

實施例2

混合進料苯酐與丁醇質(zhì)量比為1:1.6，進料溫度130℃，進入反應精餾塔C1頂部，該塔常壓操作，塔頂溫度為112℃，塔頂采出水與丁醇共沸物(特征為含水量16％，丁醇量83％)，塔底設有再沸器，塔底溫度141℃，采出粗DBP，特征為含DBP 90％，丁醇10％。反應精餾塔C1塔頂蒸汽與醇回收塔C3分相器分離得到的輕相組分混合后進入脫水塔C2，醇回收塔C2采用常壓操作，塔頂溫度93℃，塔頂設有冷凝器，采出含有60％丁醇的水，隨后進入分相器分離得到醇相回流至脫水塔C2中，水相作為進料進入醇回收塔C3，塔底設有再沸器，溫度為117℃，采出純組分丁醇，可返回至原料進口，重復利用。醇回收塔C3采用常壓操作，塔頂設有冷凝器，操作溫度為95℃，塔頂采出含55％水的丁醇，進入分相器分離得到醇相和水相，水相回流，回流比為0.7，醇相返回至脫水塔進料口，進一步回收丁醇，塔底設有再沸器，溫度100℃，采出不含有機物的水。粗DBP進入蒸發(fā)器FL進行提純，蒸發(fā)器操作壓力-0.015Mpa(G)，蒸發(fā)器采用外部熱源加熱，蒸發(fā)器頂部設有冷凝器，冷凝溫度為130℃，采出丁醇，蒸發(fā)器底部溫度175℃，采出產(chǎn)品DBP純度為99.8％。

本實用新型公開的一種催化反應精餾制備鄰苯二甲酸二丁酯的裝置；包括反應精餾塔、脫水塔、醇回收塔、分相罐和蒸發(fā)器；反應精餾塔塔上部設有苯酐與丁醇混合物流進料口，塔底設有再沸器，塔頂氣相采出口，連接到脫水塔中部進料口；脫水塔塔頂設有冷凝器，塔底設有再沸器，冷凝器出口連接到分相器進口，分相器上層液出口連接到脫水塔頂部回流液進口，下層液出口連接到醇回收塔中部進料口；醇回收塔塔頂設有冷凝器，塔底設有再沸器，冷凝器出口連接到分相器進口，分相器上層液出口連接到醇回收塔頂部回流液進口，下層液出口連接到脫水塔中部進料口；通過上述實施例可以明確看出，本實用新型工藝流程簡單、設備投資小、能耗低，顯著改善DBP生產(chǎn)工藝的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

本實用新型公開和提出的裝置，本領域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當改變實現(xiàn)，盡管本實用新型制備技術(shù)已通過較佳實施例子進行了描述，相關技術(shù)人員明顯能在不脫離本

技術(shù)實現(xiàn)要素：
、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和技術(shù)路線進行改動或重新組合，來實現(xiàn)最終的制備技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本實用新型精神、范圍和內(nèi)容中。