[发明专利]一种非均相催化酯交换合成草酸甲乙酯的工艺方法

说明书

本申请公开了一种非均相催化酯交换合成草酸甲乙酯的工艺方法，包括以下工艺步骤：(1)含有草酸二甲酯、乙醇的原料在预反应器中发生非均相催化反应，生成液态混合物；(2)将所述液态混合物在反应精馏塔进一步进行非均相催化反应，分离出副产品甲醇；(3)反应精馏塔塔釜物料进入乙醇蒸馏塔分离出过量的乙醇，返回预反应器循环使用；(4)乙醇蒸馏塔塔釜物料进入产品精馏塔，分离出草酸甲乙酯。该工艺方法产品纯度达到99％以上，副产品甲醇纯度99.9％；工艺路线短，相对简单，整体对设备管道选材要求不苛刻，能耗低；具有很好的经济效益。

技术领域

本申请涉及一种非均相催化酯交换合成草酸甲乙酯的工艺方法，属于合成不对称酯方法领域。

背景技术

乙二醇是一种重要的基础化工原料，广泛应用于各个领域，主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药等。我国乙二醇消费在亚洲处于主导地位，同时也是全球最大的乙二醇消费市场，据统计，2018年我国乙二醇表观消费量约1700万吨。目前石油乙烯法仍是生产乙二醇的主流工艺，由于我国“富煤、少油、缺气”的资源结构，以煤制乙二醇和甲醇制烯烃为代表的煤化工技术在我国得到长足发展。煤制乙二醇技术包括：煤气化、甲醇合成、一氧化碳偶联羰化以及草酸二甲酯加氢等技术；由于其投资少、技术较为成熟而备受煤化工企业的青睐。据国家统计局统计，截止到2019年10月，中国乙二醇总产能约1080.5万吨，其中煤制乙二醇产能为451万吨占比41.8％，新疆天业乙二醇产能95万吨/年，约占我国乙二醇产能的9％，占煤化工路线乙二醇产能的22％。

目前国内煤制乙二醇技术同质化竞争严重，导致煤制乙二醇整体开工率不高，据金联创数据统计，2019年煤制乙二醇整体开工率在65％左右，较2018年明显下降，特别是9月份只有约50％的开工率。更为严重的是，我国还有500万吨/年以上产能的煤制乙二醇项目正处在建设中。另外国际油价未来可能长期处于低价位(低于30美元/桶)造成乙二醇价格持续低迷，目前已跌至3500元/吨。随着石油价格不断的下跌，煤制乙二醇技术较石油法已不再具备成本优势。因此急需拓宽乙二醇的下游产业，发展一头多尾的煤制乙二醇产业链，谋求乙二醇下游大宗或高附加值产品的开发亟不可待。由煤制乙二醇中间产品草酸二甲酯为中转，生成具有多功能性的草酸烷基酯类精细化学品或潜在的大宗化工材料，是对煤制乙二醇技术的重大突破和产业链高值化补充和延展。

草酸甲乙酯是重要的有机化工原料和甲/乙基化试剂，能与脂肪酸酯、酰胺或苯胺类化合物以及许多杂环化合物进行各种缩合反应。作为不对称草酸酯可以用作锂电池电解质溶剂。用于医药工业，可以合成激素胸腺碱，是制造苯巴比妥、硫唑嘌呤、长效磺胺、磺胺甲基噁唑、羧苯酯青霉素、乙哌氧氨苄青霉素、乳酸氯喹、噻苯咪唑、酮酯类等药物的中间体。其次草酸甲乙酯还可以用于制造塑料促进剂、纤维素和香料溶剂、纺织助剂、染料中间体及染料敏化电池添加剂、轴承耐高压润滑剂等。草酸甲乙酯还能够与腐蚀的碳酸盐基质作用，形成独特的草酸盐表层，防止基质进一步腐蚀，直接代替草酸用于木屑造纸行业或从植物纤维中提取半纤维糖。草酸甲乙酯可以通过简单的水解和脱羰基化反应制备具有重要化工应用的草酸和碳酸甲乙酯。

目前文献和专利完全没有报道草酸甲乙酯的合成工艺方法。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种非均相催化酯交换合成草酸甲乙酯的工艺方法，该工艺以草酸二甲酯和乙醇为原料，以过量碳酸钠法沉淀的氧化镁(固态)为催化剂，通过反应精馏、产物分离和副产物再发应循环等过程得到产品草酸甲乙酯，副产甲醇。

一种非均相催化酯交换合成草酸甲乙酯的工艺方法，包括以下工艺步骤：

(1)含有草酸二甲酯、乙醇的原料在预反应器中发生非均相催化反应，生成液态混合物；

(2)将所述液态混合物在反应精馏塔进一步进行非均相催化反应，分离出副产品甲醇；

(3)反应精馏塔塔釜物料进入乙醇蒸馏塔分离出过量的乙醇，返回预反应器循环使用；