[发明专利]一种间歇反应精馏分离甲酸甲酯、甲醇、水的方法

说明书

【技术领域】

本发明属于化工分离纯化领域，具体涉及一种间歇反应精馏分离甲酸甲酯、甲醇、水的方法。

【背景技术】

甲酸甲酯，又称为蚁酸甲酯，分子式为C₂H₄O₂，是一种极为重要的碳一化学中间体。以甲酸甲酯为原料，可以制备乙二醇、醋酐、醋酸、甲酸、丙酸甲酯、丙烯酸甲酯等一系列的下游产品，它们又可进一步作为生产杀虫剂、杀菌剂、干燥剂等产品的原料。

目前，应用较为广泛的甲酸甲酯制备方法是在一定温度下使甲酸和甲醇发生酯化反应获得。然而此种方法反应转化率低，原料使用量大，造成该方法生产甲酸甲酯的效率较低。此外，反应生成的甲酸甲酯和水需要后续工序进行分离，增加了生产成本。

文献(乙酸乙酯生成过程的间歇反应精馏的模拟和优化.山东大学学报,2010.06，第40卷第3期)报道了由乙酸和乙醇制备乙酸乙酯的最佳工艺条件，经过该文献中涉及的方法进行反应分离，产品乙酸乙酯的纯度为81.95wt％。

文献(间歇酯化反应精馏操作控制方法的研究.天津大学化工学院，2009.05)研究了甲酸酯化反应生成甲酸甲酯的反应精馏过程，其中涉及一种塔釜直接加入原料的操作，该操作下甲酸的转化率仅为78.7％，甲酸甲酯的纯度为95wt％以上。

现有的分离技术存在产品纯度不高、甲酸转化率低等问题，制约了甲酸甲酯生产行业的发展。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种间歇反应精馏分离甲酸甲酯、甲醇、水的方法，采用该方法反应精馏后收集的甲酸甲酯纯度达到99.2wt％～99.9wt％、甲醇的纯度达到99wt％～99.5wt％，反应罐内剩余的水纯度达到90wt％以上，甲酸的反应转化率高达99％以上。

为解决上述技术问题，本发明一种间歇反应精馏分离甲酸甲酯、甲醇、水的装置包括带有反应罐的间歇精馏塔①、冷凝器②、回流罐③、产品收集罐④、过渡产品罐⑤、产品收集罐⑥、阀门⑦、阀门⑧、阀门⑨；其中带有反应罐的间歇精馏塔①塔顶气相出料口与冷凝器②连接，冷凝器②与回流罐③以管路连接，回流罐③回流液出口与带有反应罐的间歇精馏塔①塔顶回流液入口连接，回流罐③采出液出口分别与产品收集罐④、过渡产品罐⑤、产品收集罐⑥连接，管路上分别设置阀门⑦、阀门⑧、阀门⑨；带有反应罐的间歇精馏塔①采用夹套加热装置加热。

采用上述装置进行间歇反应精馏分离甲酸甲酯、甲醇、水的方法，包括如下步骤：

(1)反应物甲酸和甲醇以质量比为1:1加入到带有反应罐的间歇精馏塔①的反应罐中，反应罐的夹套加热装置开始加热，塔顶采用全回流；

(2)当塔顶温度第一次稳定时，开始采出塔顶馏出物甲酸甲酯，打开阀门⑦，馏出物甲酸甲酯经冷凝器②冷凝后通入产品收集罐④进行收集，此阶段采用变回流比操作以保证甲酸甲酯纯度较高；

(3)当塔顶温度开始升高，关闭阀门⑦，打开阀门⑧，将这段时间内馏出的甲酸甲酯与甲醇混合物经冷凝器②冷凝后收集至过渡产品罐⑤，同时调整回流比为一定值；

(4)随着塔顶温度升高至第二次稳定，关闭阀门⑧，打开阀门⑨将馏出物甲醇经冷凝器②冷凝后收集至产品收集罐⑥，同时采取变回流比操作以保证甲醇纯度较高；

(5)当塔顶馏出量明显减少，即可关闭阀门⑨，停止采出，停止夹套加热装置加热，反应罐内绝大部分为酯化反应生成的水。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：第一次稳定时的塔顶温度为32～34℃，变回流比范围为5～15，经冷凝器冷凝后的甲酸甲酯液体温度为25～30℃。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：塔顶温度升高阶段，温度变化范围为32℃至66℃，固定回流比为4～7，经冷凝器冷凝后的甲酸甲酯和甲醇混合物温度为25～30℃。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：第二次稳定时的塔顶温度为63～66℃，变回流比范围为5～15，经冷凝器冷凝后的甲醇液体温度为25～30℃。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：使用该方法分离得到的甲酸甲酯产品的纯度为99.2wt％～99.9wt％；甲醇产品的纯度范围为99wt％～99.5wt％；反应罐内剩余的水纯度为90wt％以上；甲酸的反应转化率为99％以上。

本发明公开的一种间歇反应精馏分离甲酸甲酯、甲醇、水的方法具体描述如下：