一種用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的酰胺化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種甲基丙烯酸甲酯的生產(chǎn)工藝，更具體地，涉及一種用于生產(chǎn)甲基 丙烯酸甲酯的酰胺化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲基丙烯酸甲酯（MMA)是一種重要的有機(jī)化工原料和化工產(chǎn)品，主要用于生產(chǎn)有 機(jī)玻璃（PMMA)、聚氯乙烯助劑ACR、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物（MBS)，還可以 用作腈綸生產(chǎn)的第二單體、樹脂、膠黏劑、涂料、離子交換樹脂、紙張上光劑、紡織印染助劑、 皮革處理劑、潤滑油添加劑、原油降凝劑，木材和軟木材的浸潤劑、電機(jī)線圈的浸透劑、絕緣 灌注材料和塑料型乳液的增塑劑等，用途十分廣泛。
[0003] 目前，在全球范圍內(nèi)，甲基丙烯酸甲酯的生產(chǎn)技術(shù)主要有丙酮氰醇（ACH)法、異丁 烯法以及乙烯法。在甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)中，80%左右采用丙酮氰醇（ACH)法。北美、西 歐主要采用ACH法工藝，日本主要采用以異丁烯為原料的工藝。采用乙烯為原料制備甲基 丙烯酸甲酯的生產(chǎn)工藝中，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化主要有巴斯夫工藝和英國璐彩特（Lucite)公司 Alpha工藝。
[0004] 丙酮氰醇法經(jīng)過長期不斷的改進(jìn)和完善，技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、產(chǎn)品質(zhì)量好，得到 了廣泛采用，該工藝的特點(diǎn)是有效利用了丙烯腈裝置副產(chǎn)物氫氰酸，且甲基丙烯酸甲酯收 率高，是目前甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)的主要工藝路線。丙酮氰醇法合成甲基丙烯酸甲酯的過 程可分為三步：
[0005] 第一步：氫氰酸與丙酮進(jìn)行加成反應(yīng)生成丙酮氰醇；
[0006] 第二步：丙酮氰醇（ACH)和硫酸（SA0)進(jìn)行酰胺化反應(yīng)生成甲基丙烯酰胺硫酸 鹽；
[0007] 第三步：甲基丙烯酰胺硫酸鹽通過與水，甲醇的混合物反應(yīng)轉(zhuǎn)化成甲基丙烯酸甲 酯。
[0008] 其中，丙酮氰醇（ACH)和硫酸（SA0)的酰胺化反應(yīng)，實(shí)質(zhì)上包含著熱效應(yīng)完全相反 的兩個(gè)階段。在第一階段中，丙酮氰醇（ACH)和硫酸（SA0)接觸幾乎瞬間就發(fā)生反應(yīng)，放出 熱量，生成a-甲酰胺基異丙基硫酸氫酯（SIBA)中間體，反應(yīng)式如下：
[0009]
[0010] 第二階段，a-甲酰胺基異丙基硫酸氫酯進(jìn)一步在硫酸（SA0)存在的條件下反應(yīng) 并吸收熱量，生成甲基丙烯酰胺硫酸鹽（MASA)，反應(yīng)式如下：
[0011]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 針對用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的酰胺化步驟中分為兩個(gè)階段反應(yīng)的特點(diǎn)，本發(fā)明 提出一種用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的酰胺化工藝。
[0013] 本發(fā)明提供的用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的酰胺化工藝，包括：丙酮氰醇和濃硫酸 在酰胺循環(huán)回路中進(jìn)行混合反應(yīng)，生成a-甲酰胺基異丙基硫酸氫酯；在酰胺加熱器中將 a_甲酰胺基異丙基硫酸氫酯加熱，并靠重力溢流到酰胺反應(yīng)釜中；a-甲酰胺基異丙基硫 酸氫酯在酰胺反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生分子內(nèi)部轉(zhuǎn)位重排生成甲基丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺與過量的 濃硫酸作用生成甲基丙烯酰胺硫酸鹽。
[0014] 在上述的酰胺化工藝中，在酰胺循環(huán)回路中，酰胺循環(huán)栗從氣體分離器的底部抽 取酰胺混合物，使酰胺混合物通過硫酸混合器進(jìn)入酰胺循環(huán)栗，再到丙酮氰醇混合器和酰 胺冷卻器，回到氣體分離器，形成酰胺循環(huán)回路。
[0015] 在上述的酰胺化工藝中，濃硫酸通過酰胺循環(huán)回路中的硫酸混合器進(jìn)入酰胺循環(huán) 回路，丙酮氰醇通過與硫酸混合器的安裝位置不同的丙酮氰醇混合器進(jìn)入酰胺循環(huán)回路。
[0016] 在上述的酰胺化工藝中，在酰胺循環(huán)回路中產(chǎn)生的反應(yīng)熱在酰胺冷卻器中用循環(huán) 的冷卻水去除。
[0017] 在上述的酰胺化工藝中，將阻聚劑通過阻聚劑栗加入至氣體分離器中。
[0018] 在上述的酰胺化工藝中，酰胺循環(huán)回路中的酰胺混合物從氣體分離器靠重力溢流 到酰胺加熱器。
[0019] 在上述的酰胺化工藝中，在80°C~110°C的溫度下以及在0. 01~0. 05MPaG的壓 力下，丙酮氰醇和濃硫酸在酰胺循環(huán)回路中反應(yīng)。
[0020] 在上述的酰胺化工藝中，在酰胺加熱器中將酰胺混合物加熱至130°C~175°C。
[0021] 在上述的酰胺化工藝中，在130°C~175°C的溫度下以及在0. 01~0. 05MPaG的壓 力下，酰胺混合物在酰胺反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生分子內(nèi)部轉(zhuǎn)位重排生成甲基丙烯酰胺硫酸鹽。
[0022] 在上述的酰胺化工藝中，在酰胺循環(huán)回路、酰胺加熱器以及酰胺反應(yīng)釜中的氣態(tài) 雜質(zhì)和氣態(tài)產(chǎn)物用氣體分離器、酰胺加熱器氣體分離器和酰胺反應(yīng)釜?dú)怏w分離器分別除 去。
[0023] 本發(fā)明提供的酰胺化工藝針對用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的酰胺化步驟中分為兩 個(gè)階段反應(yīng)的特點(diǎn)，將兩個(gè)階段分開在不同的反應(yīng)容器中進(jìn)行，分別提高各階段的反應(yīng)率， 即第一階段是放熱反應(yīng)，因此在酰胺循環(huán)回路中進(jìn)行第一階段的反應(yīng)，通過該循環(huán)回路中 的酰胺冷卻器及時(shí)地將反應(yīng)熱去除，有效地增加了階段的轉(zhuǎn)化率，且該循環(huán)回路也可使該 步驟的反應(yīng)更加充分。而該步驟的第二階段為吸熱反應(yīng)，將上一階段中的反應(yīng)中間產(chǎn)物在 酰胺加熱器中加熱至更高的溫度，更加有助于該階段的反應(yīng)。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0025] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的酰胺化工藝的流程圖；
[0026] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的酰胺化工藝的工藝圖；
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的 范圍。
[0028] 用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的酰胺化工藝
[0029] 如圖1所示，在步驟S101中，丙酮氰醇和濃硫酸在酰胺循環(huán)回路中進(jìn)行混合反應(yīng)， 生成中間產(chǎn)物a-甲酰胺基異丙基硫酸氫酯。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于生產(chǎn)甲基 丙烯酸甲酯的酰胺化工藝的工藝圖，如圖2所示，在酰胺循環(huán)回路中，硫酸混合器M-2、酰胺 循環(huán)栗P-1、丙酮氰醇（ACH)混合器M-1、酰胺冷卻器E-1和氣體分離器V-1按次序相連通， 其中，硫酸混合器M-1與氣體分離器V-1的底部相連通，以便在酰胺混合物的循環(huán)中，使用 酰胺循環(huán)栗P-1從氣體分離器V-1的底部抽取酰胺混合物。濃硫酸通過硫酸混合器M-2進(jìn) 入酰胺循環(huán)回路，通過硫酸混合器M-2將加入的濃硫酸與酰胺循環(huán)回路中的酰胺混合物混 合均勻；丙酮氰醇通過ACH混合器M-1進(jìn)入酰胺循環(huán)回路，通過ACH混合器M-1將加入的 丙酮氰醇與酰胺循環(huán)回路中的酰胺混合物混合均勻。在實(shí)施例中，將酰胺循環(huán)回路的溫度 保持在80°C~110°C的溫度下以及在0. 01~0. 05MPaG的壓力下，進(jìn)入酰胺循環(huán)回路中的 硫酸與丙酮氰醇的摩爾比在1. 2 :1至1. 6 :1的范圍內(nèi)，優(yōu)選為1. 5 :1，所使用的濃硫酸為 100. 1±0. 2% (wt)的硫酸。濃硫酸與丙酮氰醇混合后迅速發(fā)生反應(yīng)，生成中間產(chǎn)物a-甲 酰胺基異丙基硫酸氫酯。
[0030] 在上述酰胺循環(huán)回路中，利用酰胺循環(huán)栗P-1，使酰胺混合物在酰胺循環(huán)回路中進(jìn) 行循環(huán)，即酰胺循環(huán)栗P-1從氣體分離器V-1的底部抽取酰胺混合物，使酰胺混合物通過硫 酸混合器M-2進(jìn)入酰胺循環(huán)栗P-1，再到ACH混合器M-1和酰胺冷卻器E-1，回到氣體分離 器V-1，形成酰胺循環(huán)回路，酰胺循環(huán)回路為單級循環(huán)回路，濃硫酸和丙酮氰醇分別通過硫 酸混合器M-2和ACH混合器M-1不停地加入到酰胺循環(huán)回路中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。該反應(yīng)是一 個(gè)高放熱反應(yīng)，在一些實(shí)施例中，該反應(yīng)熱在酰胺冷卻器E-1中用循環(huán)的冷卻水去除。該酰 胺循環(huán)回路使?jié)饬蛩崤c丙酮氰醇的反應(yīng)更加充分，且該步驟中的酰胺冷卻器E-1可以在酰 胺混合物的循環(huán)過程中及時(shí)地將該階段中的反應(yīng)熱除去，提高了該階段的原料的轉(zhuǎn)化率。
[0031] 在該反應(yīng)中還將阻聚劑通過阻聚劑栗加入至氣體分離器V-1中，以保證反應(yīng)產(chǎn)物 的穩(wěn)定性，阻聚劑為?；磻?yīng)的阻聚劑，由100. 1±〇. 2% (wt)的硫酸和吩噻嗪配制而成。 酰胺循環(huán)回路中的酰胺混合物從氣體分離器V-1靠重力溢流到酰胺加熱器E-2,其中酰胺 加熱器E-2內(nèi)部容納空間的最高處所在的水平面