[发明专利]一种制备乙酸甲酯的方法

说明书

本发明涉及一种制备乙酸甲酯的方法，反应器采用包括多段催化剂床层的分段式绝热固定床反应器，相邻两段催化剂床层之间布置段间冷激喷淋系统，二甲醚原料和一氧化碳原料分股进料并对应混合，第一股二甲醚进料与第一股一氧化碳进料混合并预热后直接进入第一段催化剂床层反应，其余股的二甲醚进料与一氧化碳进料对应混合后经段间冷激喷淋系统形成冷激物料，再与上一段催化剂床层的反应产物混合后，进入下一段催化剂床层反应，直至最后一段催化剂床层流出最终反应产物，降温后气液分离，所得气相部分循环，所得液相即为乙酸甲酯产品。与现有技术相比，本发明具有反应温度可控，催化剂效率高，乙酸甲酯收率高，装置的投资和能耗低等优势。

技术领域

本发明涉及一种制备乙酸甲酯的方法，尤其是涉及一种采用多段绝热固定床反应器由二甲醚羰基化制备乙酸甲酯的方法。

背景技术

随着燃料消费不断增长和化石燃料的不断减少，新型可替代能源的开发愈发迫切。乙醇作为一种重要的清洁能源，市场需求量迅速增长。乙醇可直接掺和到汽油中，部分替代汽油，提高汽油的辛烷值及含氧量，促进汽油充分燃烧，减少尾气中有害物质含量，从而实现可持续发展。现有的乙醇生产工艺主要有生物质合成法和基于石油路线的乙烯水合法。目前我国已经成为继美国、巴西之后的世界第三大燃料乙醇生产国，但生物质合成燃料乙醇受限于原料短缺和能量密度低的特点而难以大规模发展。基于我国特有的资源结构“贫油、富煤、少气”的特征，发展以煤基合成气合成乙醇的新工艺是一个极具潜力和应用前景的方向。

乙酸甲酯(MA)又称为醋酸甲酯，是应用最广泛的脂肪酸酯之一，具有优良的溶解性能。早期研究表明，乙酸甲酯是甲醇羰基化反应生成乙酸的主要副产物之一；随着研究的深入，当以二甲醚(DME)替代甲醇为反应物时，则主要产物为MA，同时可以避免副产物水的生成，提高催化剂尤其是分子筛等非均相催化剂的性能和寿命。以二甲醚为原料，经羰基化合成乙酸甲酯，再经加氢制备乙醇的路线是近年来的研究热点，大量学者对二甲醚羰基化制乙酸甲酯的催化剂进行了研究。二甲醚羰基化的早期研究重点在于杂多酸负载的贵金属催化剂。2006年，Iglesia(Angewandte Chemie International Edition,2006,45(10):1617-1620)发现H-MOR分子筛可以低温催化DME生成MA(423～463K)，并表现出优异的MA选择性(99％)，从而实现了二甲醚无卤、非贵金属催化的羰基化反应历程。英国BP公司在世界范围内申请了一系列相关催化剂专利，EP2177499A1公开了一种对MOR进行脱铝处理的方法，CN102227401A公开了在丝光沸石中引入IB族金属，以提高催化剂活性，WO2009081099A1公开了小晶粒MOR沸石催化剂具有更好的羰基化反应活性和稳定性。中国专利CN104689845A公开了经四氯化硅蒸气脱铝的氢型丝光沸石分子筛，有利于提高催化剂的寿命和选择性。CN101613274A公开了利用吡啶类有机胺改性丝光沸石分子筛，修饰分子筛的孔道结构和酸性，从而有效地抑制积碳，大幅度提高催化剂的稳定性。

由于二甲醚羰基化反应是一强放热过程，工业上，对于强放热反应若采用等温反应器，一般用列管式反应器，用取热介质移除反应热，但这种反应器催化剂装填量低难于大型化、结构复杂、投资高。而另一种绝热反应器，结构简单，易于大型化，但采取何种方式控制反应器内的绝热温升非常关键，直接影响催化剂的选择性和寿命、设备投资和操作能耗。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用多段绝热固定床反应器由二甲醚羰基化制备乙酸甲酯的方法，主要用于二甲醚羰基化制备乙酸甲酯，利用冷激进料控制反应物料入口温度，整个反应器的绝热温升小，乙酸甲酯的选择性高、催化剂寿命长、并且投资省、运行能耗低等特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：