[发明专利]渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置

说明书

本发明提出了一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，涉及化学领域，该种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，包括循环罐、固体酸催化剂床、膜组件以及废水罐；所述循环罐的一侧设置有第一循环泵，所述第一循环泵远离循环罐的一端连接有第一过滤器，所述第一过滤器远离第一循环泵的一端与固体酸催化剂床连接；所述循环罐与膜组件之间设置有换热器，所述换热器远离膜组件的一端连接有第二循环泵。通过将渗透汽化膜和酯化反应直接耦合，再将反应体系中副产物水直接脱出，可以直接大幅度促进酯化反应速率，增加产品收率，生产效率大大提高。

技术领域

本发明属于化学领域，特别涉及一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置。

背景技术

酯化反应，是一类有机化学反应，是醇跟羧酸或含氧无机酸生成酯和水的反应。分为羧酸跟醇反应和无机含氧酸跟醇反应和无机强酸跟醇的反应三类；其中羧酸跟醇的酯化反应是可逆的，一般情况下反应进行不彻底。酯化反应属于单行双向反应。而且一般反应极缓慢，故常用浓硫酸或固体酸作催化剂。酯类产品是制造染料和医药的原料，也广泛应用在精细化工中，是化工行业中重要的一种产品。CN108059597专利中设计了一种带侧线的反应精馏和渗透汽化耦合生产乙酸乙酯的方法，该工艺中的渗透汽化膜可将乙酸乙酯带出的水分及时脱出并得到乙酸乙酯产品，但渗透汽化膜的作用是用于产品的精制，并不直接将水从反应体系中脱出从而促进反应向产品方向进行；CN107628946A专利中提出了一种反应精馏和渗透汽化膜耦合生产乙酸乙酯的工艺，该工艺塔顶采出口正压蒸汽和渗透汽化膜进口相连，渗透汽化膜将产品中水脱出，得到乙酸乙酯产品蒸汽，其中渗透汽化膜采用的分子筛膜，从中可知渗透汽化膜的作用也是在于产品的精制，也不是直接从反应体系中将水脱出，促进反应向产品方向进行的效果并不明显；CN102249916A专利中提到了一种柠檬酸三丁酯连续化生产工艺中，其中在酯化反应工艺中使用了渗透汽化膜，但渗透汽化膜是用于产品的精制，进膜前对反应溶液进行酸性中和，得到中性的溶液后再汽化进膜，得到柠檬酸三丁酯，该工艺中渗透汽化膜并不能促进酯化反应进行，只是在产品精制中起到作用。

但是，由于反应体系处于酸性条件下，分子筛膜等无法直接将副产物水从反应体系中脱出，无法直接对酯化反应的速率、产品收率产生影响，从而使得酯化反应速率不高、产品收率较低，依然处于采用一种反应物过量消耗另一种反应物传统方式，经济性较低，也加大了产品精制过程难度，能耗较大。

因此，现在亟需一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，本发明提供了将渗透汽化膜直接和反应装置耦合，应用于羧酸和醇类酯化反应，将酯化反应中的副产物水从体系中直接脱出，直接促进酯化反应向产品方向进行，增加反应速率和产品收率，使得产品投料比达到1:1的绿色反应条件，产品的转化率达到99％，降低了产品精制的难度，节约了分离的能耗，使得整体工艺效率大幅度提高。

发明内容

本发明提出一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，解决了现有技术中由于反应体系处于酸性条件下，分子筛膜等无法直接将副产物水从反应体系中脱出，无法直接对酯化反应的速率、产品收率产生影响，从而使得酯化反应速率不高、产品收率较低，依然处于采用一种反应物过量消耗另一种反应物传统方式，经济性较低，也加大了产品精制过程难度，能耗较大的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的装置，包括：循环罐、固体酸催化剂床、膜组件以及废水罐；

所述循环罐的一侧设置有第一循环泵，所述第一循环泵远离循环罐的一端连接有第一过滤器，所述第一过滤器远离第一循环泵的一端与固体酸催化剂床连接；

所述循环罐与膜组件之间分别设置有换热器，所述换热器远离膜组件的一端连接有第二循环泵，所述第二循环泵远离第二换热器的一端连接有第二过滤器，所述第二过滤器远离第二循环泵的一端与循环罐连接；

所述膜组件与废水罐之间安装有冷凝器，所述冷凝器的一侧连接有真空泵。