[发明专利]一种甲酸甲酯水解制甲酸的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲酸甲酯水解制甲酸的工艺。

背景技术

甲酸(Formic acid，简称FA)，是最简单的非取代脂肪族羧酸，一种重要的基 本有机化工原料。在有机合成、皮革工业、纺织印染工业、青饲料与谷物的保藏、 胶乳、水泥等方面有广泛的用途。

目前甲酸工业生产方法中，最有发展前景、最经济合理的是甲酸甲酯水解法， 且均采用自催化水解工艺即甲醇与CO羰基化合成的甲酸甲酯在自催化(产物甲 酸作为催化剂)条件下直接水解制取甲酸。水解采用釜式反应器或管式反应器， 但不管哪种类型，由于为均相反应，用反应产物甲酸作催化剂抑制了正反应的进 行，且受化学平衡的限制，致使单程水解转化率一般不高。

近年来，国内外对甲酸甲酯水解工艺做了大量的研究。CN1066442A开发了 一种甲酸甲酯水解制甲酸的连续水解新工艺，用部分返回的水解液做催化剂进行 自催化反应，此发明需有效控制返回液的比例，操作较繁琐，部分反应液返回降 低了生产能力。CN1086508A在填满强酸性磺酸基阳离子交换树脂作为多相催化 剂的置换反应器(管形或圆盘形)中于80～100℃下连续水解甲酸甲酯，并把生 成的混合液全部送入后续负压分离塔分离出粗甲酸，此发明降低了水酯比，提高 了转化率，连续生产，但反应混合液需进入四元分离塔分离，且不能有效防止甲 醇和甲酸的再酯化。US6429333利用离子交换床中固体交换材料的催化和吸附属 性，水解甲酸甲酯得到甲酸和甲醇，同时用洗脱剂带出甲醇，发生甲酸和甲醇的 分离，然后再分离甲醇和洗脱剂，这种方法在反应的同时减少了甲酸和甲醇的再 酯化，提高了水解率，但离子交换床较为复杂，不易于操作，且洗脱掉的甲醇需 要再分离，出料水解液也需要再分离，工艺复杂。

发明内容

本发明针对现有甲酸甲酯水解法生产甲酸工艺流程长，单程水解转化率不 高，能耗高等不足，提供一种甲酸甲酯水解制甲酸的工艺，缩短流程，降低能耗， 提高甲酸甲酯单程水解转化率。

本发明解决问题所采用的技术方案是：

一种甲酸甲酯水解制甲酸的工艺，具体步骤如下：

(1)含甲醇的甲酸甲酯进入甲酸甲酯塔T1进行分离，塔釜采出甲醇，塔 顶采出甲酸甲酯；

(2)催化精馏塔T2由上至下依次为催化反应段、提馏段，从T1塔顶采出 的甲酸甲酯从反应段底部进料，水从反应段顶部进料，甲酸甲酯与水在催化反应 段进行水解反应，塔釜出料为甲酸水溶液，塔顶采出的甲酸甲酯和甲醇循环至 T1塔分离；

(3)T2塔釜出料进入萃取精馏塔T3进行分离，萃取剂从该塔顶部加入， 塔釜出料为萃取剂、甲酸和少量水的混合液，塔顶采出水；

(4)T3塔釜出料进入减压精馏塔T4进行分离，塔釜采出的萃取剂循环至 萃取精馏塔T3重复利用，塔顶采出甲酸产品。

上述步骤1中含甲醇的甲酸甲酯来自甲醇羰基化合成甲酸甲酯工段，甲酸甲 酯塔T1回流比为(0.5～5)∶1，理论塔板数为10～60。

上述步骤2中催化精馏塔T2催化反应段理论塔板数为10～40，提馏段理论 塔板数为10～50，催化反应段内填充的催化剂为强酸性阳离子交换树脂，塔操作 压力为1～1.2atm，水与甲酸甲酯的进料摩尔比为(1～8)∶1，回流比为(0.5～8)∶ 1，进料空速为0.05～1立方米/(立方米反应体积·小时)。

上述步骤1中塔釜采出的甲醇返回甲醇羰基化合成甲酸甲酯工段。

上述步骤3中萃取精馏塔T3回流比为(0.5～3)∶1，理论塔板数为10～40， 塔顶采出水循环至催化精馏塔T2重复利用。

上述步骤4中减压精馏塔T4回流比为(0.5～4)∶1，理论塔板数为10～50， 甲酸产品的质量浓度为85％～99％。

下面结合附图1对本发明作进一步的详细描述。

甲酸甲酯塔T1是甲酸甲酯和甲醇的分离塔，内装填常规填料或塔板，来自 甲醇羰基化工段生产的含甲醇的甲酸甲酯即物料A进入该塔分离，进一步去掉 甲酸甲酯中的甲醇，塔釜采出的甲醇即物料K返回甲醇羰基化合成甲酸甲酯工 段，塔顶采出的甲酸甲酯即物料B进入催化精馏塔T2。