[发明专利]一种用于低级羧酸酯水解的隔壁催化精馏塔及其应用

说明书

本发明涉及一种化工反应分离装置和方法，具体涉及一种用于低级羧酸酯水解的隔壁催化精馏塔及其应用。该精馏塔包括冷凝器和再沸器，精馏塔内设置有将精馏塔分隔为反应区和公共提馏段的横向隔板，所述反应区设置有将其分隔为反应侧和回收侧的竖向隔板；在横向隔板下方还设置有气相再分配器，所述气相再分配器包括设置于精馏塔两侧的降液管和设置于横向隔板上位于竖向隔板两侧的气体通道，所述的气体通道设有阀门。利用本发明所提供的装置，可实现羧酸酯99.99%的水解转化率并得到纯度大于99%的醇类产品，同时大幅度精简了生产流程，降低了设备体积、能耗和操作费用。

技术领域

本发明涉及一种化工反应分离装置和方法，具体涉及一种用于低级羧酸酯水解的隔壁催化精馏塔及其应用。

背景技术

羧酸酯是一种重要的化工原料，可以通过进行水解以制备相应的羧酸和醇类。羧酸和醇类作为化工原料，在化学工业、医药、农药、食品工业纺织、皮革等领域中有广泛应用。

目前，使用羧酸酯作为原料水解生产羧酸和醇的方法主要有固定床阳离子交换树脂催化水解法和催化精馏水解法。固定床阳离子树脂催化水解法是目前国内外进行羧酸酯水解生产的主要方法，其缺点是：羧酸酯水解转化率低，在水和羧酸酯等摩尔进料的条件下，反应转化率一般仅为20%~50%，同时羧酸酯的水解反应体系中常存在多个共沸物系，提高了后续分离的难度，增大了设备投资和能耗。

羧酸酯的催化精馏水解法通过在塔中有机耦合反应过程和精馏分离过程，因此能够使羧酸酯的水解反应过程和水解反应的产物分离过程同时进行，提高了反应段中反应物的浓度，同时使水解产物从反应段分离，能够促使反应平衡向正方向移动，从而提高了羧酸酯的水解转化率，并降低了能耗。因羧酸酯水解反应体系中常存在多个共沸物系，催化精馏塔塔顶组成为原料羧酸酯和醇类的共沸物，故塔顶需全回流操作，从催化精馏塔塔釜采出的釜液再进入精馏塔进行分离。然而，催化精馏塔塔釜同时存在浓度较高的羧酸和醇类，促使酸醇自催化生成羧酸酯，导致工业上羧酸酯水解转化率最高只有95%左右，难以实现100%的转换。

为此，本发明采用隔壁催化精馏塔对低级羧酸酯进行水解。隔壁催化精馏塔通过在常规催化精馏塔中设置隔板，不仅可以及时分离羧酸和醇，抑制自催化酯化反应，还可使传统催化精馏水解法中需要双塔流程实现的操作在单塔中完成，进一步减小了设备投资，降低了能耗。此外，隔壁精馏塔的气相再分配器不易控制也是阻碍隔壁催化精馏塔工艺应用的因素，因此需要开发一种新型的气相再分配器，合理分配的气相流量，以提高水解转化率、分离效率和降低能耗。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于低级羧酸酯水解的隔壁催化精馏塔及其应用。通过将反应过程和产品分离有机结合在同一个塔内进行，实现低级羧酸酯接近100%的转化，简化催化精馏流程并降低了能耗。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于低级羧酸酯水解的隔壁催化精馏塔，包括冷凝器和再沸器，精馏塔内还设置有将精馏塔分隔为反应区D和公共提馏段C的横向隔板，所述反应区D设置有将其分隔为反应侧A和回收侧B的竖向隔板；在横向隔板下方还设置有气相再分配器R，所述气相再分配器R包括设置于精馏塔两侧的降液管T和设置于横向隔板上位于竖向隔板两侧的气体通道，所述的气体通道设有阀门V1和V2，塔内液相通过气相再分配器R的降液管T向下流动，气相通过再分配器中的气相通道上升，根据实际操作需求，使用电动马达带动齿轮调节再分配器阀门V1、V2的开度，从而实现气相流量的改变和调配，以达到最优的气相分配比。

通过设置竖向隔板的相对位置，使反应侧A和回收侧B的横截面积之比为1:1~4:1，竖向隔板高度与塔高之比为2:5~4:5。