專利名稱::醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及一種醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法。
背景技術(shù):
:聚乙烯醇生產(chǎn)過程中有大量的副產(chǎn)物醋酸甲酯,據(jù)估計(jì),每生產(chǎn)l噸聚乙烯醇將副產(chǎn)1.51.7噸的醋酸甲酯。由于醋酸甲酯工業(yè)用途小,需將其水解成醋酸和甲醇,經(jīng)分離精制后,甲醇用于醋酸乙烯聚合工段,醋酸用于醋酸乙烯合成。以往國內(nèi)外各生產(chǎn)廠家均采用以離子交換樹脂為催化劑的固定床醋酸甲酯水解工藝。該工藝的缺點(diǎn)是單程轉(zhuǎn)化率低(水解率只能達(dá)23%24%),大量未反應(yīng)的醋酸甲酯需要回收循環(huán),設(shè)備龐大,能耗高,并且水解產(chǎn)物的分離流程復(fù)雜。近年來,催化精餾水解醋酸甲酯工藝研究取得成功,并逐步應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。由于采用了反應(yīng)精餾技術(shù),反應(yīng)物料在精餾過程中得以分離,產(chǎn)物及時(shí)從反應(yīng)區(qū)移走,使反應(yīng)過程總處在較高的醋酸甲酯濃度下,從而提高了水解率。工業(yè)化應(yīng)用表明醋酸甲酯水解率達(dá)到53%57%,與固定床水解工藝相比,擴(kuò)大了設(shè)備的處理能力,減少了催化劑的用量并降低了能耗。盡管如此,還是存在分離過程復(fù)雜和大量未水解的醋酸甲酯需要循環(huán)的問題。中國專利文獻(xiàn)CN1380273介紹了目前醋酸甲酯催化精餾水解工藝,國內(nèi)最早采用醋酸甲酯催化精餾水解工藝的工業(yè)裝置于2000年在福建紡織化纖集團(tuán)有限公司建成并投產(chǎn)。該工藝主要由催化精餾塔、萃取精餾塔、脫醇塔、脫脂塔和共沸精餾塔組成,醋酸甲酯與從脫脂塔循環(huán)回的醋酸甲酯進(jìn)入萃取精餾塔,塔頂餾出液為醋酸甲酯,塔釜得到甲醇水溶液,甲醇水溶液進(jìn)入脫醇塔,塔頂餾出液為甲醇,塔釜得到水,循環(huán)回萃取精餾塔作溶劑,醋酸甲酯與水混合進(jìn)入催化精餾塔,塔頂全回流,塔釜出料進(jìn)入脫脂塔,塔頂餾出液為醋酸甲酯與甲醇混合物,塔釜得到醋酸水溶液,醋酸水溶液進(jìn)入共沸精餾塔,塔頂餾出液為脫除的水,塔釜得到醋酸。由于工藝中萃取精餾塔醋酸甲酯水解仍然不完全,后續(xù)流程必須對醋酸甲酯進(jìn)行回收利用,而醋酸甲酯、甲醇和水形成三元共沸物,使得其與甲醇和水分離困難,需要增加萃取精餾塔來實(shí)現(xiàn)分離,因此該技術(shù)存在流程復(fù)雜、能耗高的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在現(xiàn)有技術(shù)醋酸甲酯催化精餾水解工藝中流程復(fù)雜、能耗高的問題,提供了一種新的醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法,該方法具有流程簡單、能耗低的特點(diǎn)。為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法,包括以下步驟a)水和醋酸甲酯混合由塔頂進(jìn)入催化精餾塔,塔頂全回流,塔釜得到甲醇、醋酸和水的混合物;b)甲醇、醋酸和水的混合物進(jìn)入脫醇塔,脫醇塔塔頂餾出液為甲醇水溶液,塔釜得到醋酸水溶液;C)甲醇水溶液進(jìn)入醇精制塔,醇精制塔塔頂餾出液為甲醇,塔釜出料為廢水;d)醋酸水溶液進(jìn)入以苯、環(huán)己垸、醋酸異丙酯或醋酸正丁酯中的至少一種為共沸劑的共沸精餾塔,在其塔頂分相器得到共沸劑和水的兩相混合物,水從塔頂采出,共沸劑返回塔內(nèi),在塔釜得到純醋酸。在上述技術(shù)方案中,催化精餾塔的理論塔板數(shù)為1550,其中反應(yīng)段在塔上部,并占據(jù)整塔1/43/4的理論塔板,操作條件為進(jìn)料由塔頂進(jìn)料,塔頂全回流,塔頂回流量與進(jìn)料醋酸甲酯質(zhì)量比210:1,醋酸甲酯與水質(zhì)量比15:1,塔頂溫度8595"C,塔釜溫度90100'C;脫醇塔的理論塔板數(shù)為1050,進(jìn)料位置為塔的中下部,回流比為l10,塔頂溫度為64.795'C,塔釜溫度為100118'C;脫醇塔中的醇和酸完全分離,塔釜醋酸的質(zhì)量百分濃度大于50%;醇精制塔的理論塔板數(shù)為1040,進(jìn)料位置為塔的中下部,回流比為27,塔頂溫度為64.765.8°C,塔釜溫度為99105°C;共沸精餾塔的理論塔板數(shù)為1050,醋酸水溶液進(jìn)料位置為塔的中下部,回流比為0.54,塔頂溫度為64100°C,塔釜溫度為115118°C。由于本發(fā)明醋酸甲酯在催化精餾塔中完全水解,不存在醋酸甲酯回收的問題,并采用共沸精餾分離醋酸和水,因此使得本發(fā)明工藝流程短,在適宜的操作條件下,其塔頂能耗比原工藝減少15%,塔釜能耗減少20%。圖1為醋酸甲酯催化精餾水解的共沸工藝流程示意圖。圖1中1為催化精餾塔,2為脫醇塔,3為醇精制塔,4為共沸精餾塔,5為混合器,6為水,7為醋酸甲酯,8為醋酸甲酯水溶液,9為甲醇、醋酸的水溶液,IO為甲醇水溶液,ll為醋酸水溶液,12為甲醇,13為廢水,14為水,15為醋酸。水6和醋酸甲酯7經(jīng)混合器5混合成醋酸甲酯水溶液8后,由塔頂進(jìn)入催化精餾塔1,塔頂全回流,塔釜得到甲醇、醋酸的水溶液9,甲醇、醋酸的水溶液9從脫醇塔2的中下部進(jìn)入,塔頂鎦出液為甲醇水溶液IO,塔釜得到醋酸水溶液ll,甲醇水溶液10從醇精制塔的中下部進(jìn)入,塔頂餾出液為甲醇12,塔釜得到廢水13,醋酸水溶液ll從共沸精餾塔的中下部進(jìn)入,塔頂采出為水相14,塔釜得到醋酸15。下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明,但是,本發(fā)明的范圍并不只限于實(shí)施例所覆蓋的范圍。具體實(shí)施方式實(shí)施例1按圖1所示流程催化精餾塔的理論板數(shù)為15,其中塔上部IO塊理論板裝填催化劑。醋酸甲酯和水分別以1千克/小時(shí)、1.4千克/小時(shí)的流量進(jìn)入催化精餾塔,塔頂回流量為8千克/小時(shí),控制塔頂溫度為8792'C,塔釜出料進(jìn)入理論板數(shù)為50的脫醇塔,進(jìn)料位置為第30塊理論板,回流比為2,塔頂溫度為S085。C,塔頂餾出液為甲醇水溶液,塔釜出料為醋酸水溶液,甲醇水溶液進(jìn)入醇精制塔,理論板數(shù)為15,進(jìn)料位置為第10塊塔板,回流比為6,控制塔頂溫度為64.765.8°C,塔頂餾出液為甲醇,塔釜得到廢水,醋酸水溶液進(jìn)入共沸精餾塔,共沸劑為醋酸異丙酯,共沸劑與原料質(zhì)量比為1.5,理論板數(shù)為15,原料進(jìn)料位置為第10塊理論板,共沸劑一次性從塔頂加入,回流比為4,控制塔釜溫度為115118°C,塔頂采出為水,塔釜得到醋酸,各物流的分析結(jié)果和各塔的能耗分別見表1和表2。_表1各物流的分析結(jié)果(質(zhì)量%)_組分9101112131415表2各塔的能耗(兆焦/小時(shí))<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2催化精餾塔的理論板數(shù)為45,其中塔上部12塊理論板裝填催化劑。醋酸甲酯和水分別以l千克/小時(shí)、1.2千克/小時(shí)的流量進(jìn)入催化精餾塔,塔頂回流量為2千克/小時(shí),控制塔頂溫度為8792'C,其它各塔的設(shè)備和操作參數(shù)如實(shí)施例1,各物流的分析結(jié)果和各塔的能耗分別見表3和表4。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4各塔的能耗(兆焦/小時(shí))<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例3只改變脫醇塔的條件,其它各條件如實(shí)施例l。脫醇塔的理論板數(shù)為10塊,進(jìn)料位置為第6塊理論塔板,回流比為8,控制塔頂溫度為8085。C,穩(wěn)定操作后,各物流的分析結(jié)果和各塔的能耗分別見表5和表6。表5各物流的分析結(jié)果(質(zhì)量%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>15塊理論板,回流比為3,塔頂餾出液混合回萃取精餾塔,萃取精餾塔的理論板數(shù)為20,溶劑進(jìn)料位置為第3塊塔板,原料進(jìn)料為第12塊塔板,回流比為2,塔頂餾出液醋酸甲酯進(jìn)入催化精餾塔,塔釜出料進(jìn)入脫醇塔,脫醇塔塔頂?shù)玫郊兗状迹獮閺U水,脫脂塔的塔釜出料進(jìn)入共沸精餾塔,共沸精餾塔的理論板數(shù)為20,進(jìn)料位置為第13塊塔板,共沸劑為醋酸異丙酯,塔頂分相器油相返回塔內(nèi),水相出料,塔釜得到醋酸(含水質(zhì)量百分比0.02%),各塔的能耗數(shù)據(jù)見表9。表9各塔的能耗(兆焦/小時(shí))<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法,包括以下步驟a)水和醋酸甲酯混合由塔頂進(jìn)入催化精餾塔,塔頂全回流,塔釜得到甲醇、醋酸和水的混合物;b)甲醇、醋酸和水的混合物進(jìn)入脫醇塔,脫醇塔塔頂餾出液為甲醇水溶液,塔釜得到醋酸水溶液;c)甲醇水溶液進(jìn)入醇精制塔,醇精制塔塔頂餾出液為甲醇,塔釜出料為廢水;d)醋酸水溶液進(jìn)入以苯、環(huán)己烷、醋酸異丙酯或醋酸正丁酯中的至少一種為共沸劑的共沸精餾塔,在其塔頂分相器得到共沸劑和水的兩相混合物,水從塔頂采出,共沸劑返回塔內(nèi),在塔釜得到純醋酸。2、根據(jù)權(quán)利1所述醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法,其特征在于催化精餾塔的理論塔板數(shù)為1550,其中反應(yīng)段在塔上部,并占據(jù)整塔1/43/4的理論塔板,操作條件為進(jìn)料由塔頂進(jìn)料,塔頂全回流,塔頂回流量與進(jìn)料醋酸甲酯質(zhì)量比210:1,醋酸甲酯與水質(zhì)量比15:1,塔頂溫度8595。C,塔釜溫度9010(TC。3、根據(jù)權(quán)利1所述醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法,其特征在于脫醇塔的理論塔板數(shù)為1050,進(jìn)料位置為塔的中下部,回流比為110,塔頂溫度為64.795'C,塔釜溫度為100118°C。4、根據(jù)權(quán)利1所述醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法,其特征在于脫醇塔中的醇和酸完全分離,塔釜醋酸的質(zhì)量百分濃度大于50%。5、根據(jù)權(quán)利1所述醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法,其特征在于醇精制塔的理論塔板數(shù)為1040,進(jìn)料位置為塔的中下部,回流比為27,塔頂溫度為64.765.8"C,塔釜溫度為99105°C。6、根據(jù)權(quán)利1所述醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法,其特征在于共沸精餾塔的理論塔板數(shù)為1050,醋酸水溶液進(jìn)料位置為塔的中下部,回流比為0.54,塔頂溫度為64100°C,塔釜溫度為U5118。C。全文摘要本發(fā)明涉及一種醋酸甲酯催化精餾水解的共沸方法,主要解決目前醋酸甲酯催化精餾水解工藝中流程復(fù)雜、能耗高的問題。本發(fā)明通過采用包括以下步驟水和醋酸甲酯混合由塔頂進(jìn)入催化精餾塔,塔頂全回流,塔釜得到甲醇、醋酸和水的混合物;該混合物進(jìn)入脫醇塔,脫醇塔塔頂餾出液為甲醇水溶液,塔釜得到醋酸水溶液;甲醇水溶液進(jìn)入醇精制塔,醇精制塔塔頂餾出液為甲醇,塔釜為廢水;醋酸水溶液進(jìn)入以苯、環(huán)己烷、醋酸異丙酯以及醋酸正丁酯中的一種為共沸劑的共沸精餾塔,在其塔頂分相器得到共沸劑和水的兩相混合物,水從塔頂采出,共沸劑返回塔內(nèi),在塔釜得到純醋酸的技術(shù)方案較好地解決了該問題,可用于聚乙烯醇生產(chǎn)過程中回收副產(chǎn)物醋酸甲酯的工業(yè)生產(chǎn)中。文檔編號C07C53/08GK101306981SQ20071004070公開日2008年11月19日申請日期2007年5月16日優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日發(fā)明者張惠明,劍肖,鐘思青,鐘祿平,顧軍民申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院