[发明专利]生产己二酸二甲酯的节能方法

说明书

本发明的目的在于提供生产己二酸二甲酯的节能方法，该方法以甲醇和熔融的己二酸为原料，采用连续搅拌式反应釜和酯化反应精馏塔进行一级和二级酯化反应，酯化反应精馏塔顶部气相不经冷却直接送入甲醇回收塔；甲醇回收塔塔顶脱除二甲醚等轻组分杂质，塔釜脱除水等重组分杂质，侧线采出液相甲醇，一部分与新鲜甲醇混合后作为酯化反应精馏塔的回流液，从而降低酯化反应精馏塔回流量，一部分循环至一级酯化作为反应液；连续搅拌式反应釜内甲醇气化撤热，夹套采用甲醇作为撤热介质，甲醇蒸汽作为酯化反应精馏塔进料，酯类产品可以不经提纯，直接作为产品或送入加氢单元生产1,6‑己二醇。该方法转化率高，选择性好，纯度高，能耗低。

发明领域

本发明涉及生产己二酸二甲酯的节能方法，预酯化和连续酯化相结合的方法生产己二酸二甲酯。

背景技术

己二酸二甲酯为高沸点的无色透明液体，易溶于醇和醚，但不溶于水。它是一种重要的难挥发性溶剂，现己广泛用于高档涂料、合成树脂、清洗剂、油墨等产品中。作为优良的耐寒增塑剂，能赋予制品优良的低温柔软性能，并具有一定的光热稳定性和耐水性。在溶剂、医药香料合成、造纸和纤维素树脂的生产方面有着广泛的应用。另外，己二酸二甲酯还是合成1，6-己二醇的中间体。

因为浓硫酸具有脱水和氧化作用，传统合成己二酸二甲酯的工艺采用浓硫酸作催化剂，但导致副反应多，设备腐蚀和三废污染导致设备投资和三废处理费用高问题。为了克服浓硫酸法的不足，近年来以水合硫酸氢钠、对甲基苯磺酸、杂多酸、固体超强酸等作酯化催化剂的研究均有报道，并取得了较好的酯化效果；但仍然存在催化剂不能回收重复使用、制备难度大、产品不易提纯、工业化难度大等缺点。强酸性阳离子交换树脂具有体积受溶剂作用小、易于实现连续化生产等优点，同时其所要求的反应条件温和，易于从反应体系中分离和重复使用，因此具有较好的工业应用前景。

目前，国外对己二酸二甲酯的需求不断上升，而国内的需求量虽不是很大，但有一定的上升趋势。

己二酸与甲醇反应生成己二酸二甲酯与水，该反应是可逆反应。受热力学平衡的限制，当反应达到平衡后，酸的转化率不再变化，己二酸间歇酯化反应其转化率远低于100％。而且在大规模的工业生产中，间歇操作进出物料不连续，生产过程中工艺参数不断波动。为了大幅增加酸的转化率，主要操作方案有：不断向体系中补加甲醇，以增大醇酸比，促进酸的转化。但是该方法甲醇循环量大，损耗大，后续分离能耗高，不经济。另外一种方案就是不断将反应液中的水分排出，促进反应向右进行，以致趋于完全。目前该方案研究较多，手段多样。以带水剂(环己烷、甲苯等)经过分水器将水分带出，甲醇及带水剂回流回反应器。该方法在一般的实验室科学研究中应用较多，但是工业上要获得高纯度的产品还要面临大量带水剂的分离问题，能耗较高。专利GB143069公开的是一种较为原始的工艺方法，使用浓硫酸作催化剂，采用釜式反应器反应蒸馏的方法除水。以硫酸或者其他无机液体酸为催化剂生产己二酸二甲酯，采用无机液体酸作催化剂，存在无机液体酸对设备的腐蚀和反应产物的三废处理等环境污染问题。专利W09008127公开的是将管式反应器内部分成多个床层，固体催化剂松散的装在床层中，醇蒸汽在酸液中以鼓泡的方式达到与酸、固体催化剂接触，在一定压力下进行反应。采用反应器分成多个床层，催化剂松散的装在床层中，这样不便于催化剂的填装。专利CN200410020789.3公开了一种1,6-己二醇的生产方法，其中涉及到了己二酸二甲酯的合成。他们将己二酸、甲醇按照一定的重量比从塔式酯化反应器下端通入，反应器中装填自制的负载活性炭的催化剂，反应生成的己二酸二甲酯、水以及未反应完全的己二酸、甲醇混合物从酯化反应器的上端流出；再将流出物进行精馏可得到高纯的己二酸二甲酯。该工艺流程较为复杂，催化剂制备成本也较高，不适合工业生产。专利CN200920110006.9公开了一种渗透汽化-反应耦合生产己二酸二甲酯的装置。该装置由反应器、渗透汽化膜、输送泵以及冷阱组成。反应器顶部有原料入口以及甲醇入口和反应液出口。反应液出口连接输送泵到渗透汽化膜料液进口，渗透汽化膜料液侧出口与甲醇入口相连。渗透汽化膜透过侧与冷井中的U型管输入端连接，并连接真空泵。该装置虽然可以提高转化率、降低能耗，但是使用的膜组件成本较高。CN103342642采用三个反应釜并联和一个精馏塔相结合，反应的同时将反应体系中的甲醇与水蒸出，蒸汽经过精馏塔进行分离提纯后，水分从塔釜排出，甲醇从塔顶回到反应釜中，水分不断地被带出反应体系，酯化反应最终趋于完全。该方法所需反应时间长，控制困难，能耗高。