[发明专利]醋酸甲酯催化精馏水解工艺及其设备

说明书

本发明涉及醋酸甲酯的非均相催化精馏水解工艺，以及水解工艺所用的催化精馏设备。

醋酸甲酯有多种水解方法，如碱解法、酸解法和阳离子交换树脂催化水解法。目前，国内外在聚乙醇生产过程中，醋酸甲酯的水解均系采用阳离子交换树脂催化水解法。该水解法的工艺有两种：一为阳离子交换树脂固定床水解工艺，这是国内外现行的一种传统的水解方法；二为阳离子交换树脂非均相催化精馏水解方法，是目前正在研究的一种新的水解工艺。传统的工艺的最主要缺点：醋酸甲酯的分解率低，其水酯比为0.95/1.0(摩尔)时，一般约为23-25％，此时水解液中醋酸的浓度约为14％，酸水重量的比约为1.3；由于水解率低，大量未水解的醋酸甲酯需回收循环，故设备庞大且能耗高；水解液中有恒沸物存在，分离装置复杂。

现有日本公开专利(8207,259和特开平5-212290)及日本文献(CA，96164550n)报导，日本国醋酸甲酯催化精馏水解尚处于实验室研究阶段，其阳离子交换树脂催化剂在塔中有两种装填方式：其一是把离子交换树脂做成纤维状缠绕在塑料棒上，而后装填在塔中；其二是把离子交换树脂和高密度聚乙烯在加热熔融下模压成圆柱形，而后充填在塔中。这两种方法制作麻烦，催化剂更换回收困难，尤其后者长期使用催化剂会脱落流失，造成损失。其水解工艺系采用高水酯比(摩尔)和高回流比(Kg顶部蒸汽冷凝回流量/Kg醋酸甲酯进料量)达到高分解率的目的，能耗高，难以推广应用。美国专利[US.Pat4215011(1980)/US.Pat4302356(1981)/US.Pat4242530(1980)]，公开了与日本国不同的催化剂填充方式，但美国的催化剂填充方式不是在醋酸甲酯催化精馏水解工艺上应用；此填充方式简称“捆扎包方式”，即把催化剂以捆扎包方式填充在塔的反应区。

本发明的目的是提供一种醋酸甲酯在阳离子交换树脂为催化剂下进行非均相催化精馏水解工艺及其用于此工艺的设备。

本发明的目的是这样实现的，所述工艺方法特点为计量的醋酸甲酯经预热后进入内填充有水解催化剂凝胶型阳离子交换树脂的催化精馏塔反应区的底部，计量配比后的水经预热后同时从反应区顶部加入，醋酸甲酯和水在反应区内进行水解反应，未水解的醋酸甲酯和水形成最低恒沸物经冷凝再计量后回流入塔中的反应区内，产物水解液从塔下的蒸馏釜中抽出；上述工艺条件为；水解温度为55-56℃；水和醋酸甲酯的摩尔比为1-6∶1；回流液和进料醋酸甲酯的体积比为1-9.5∶1；空塔速度为每小时每立方米催化剂0.23-0.25立方米。

上述的反应条件可根据工艺、设备等要求任一选择，以获取在35-98.5％范围内任一要求的酯分解率。

本发明的目的所述的用于水解工艺的设备即催化精馏塔，其结构特点为在参考美国专利后再适当改进，具体结构为：它包括一个圆柱体形塔身，塔身分为反应精馏段和提馏段，反应精馏段内筛板上填充凝胶型阳离子交换树脂催化剂构成反应区，反应区至少由五个内填充有阳离子交换树脂的结构单元垂直交错叠在塔中形成，所述的结构单元为圆柱体形，外径与塔反应精馏段内径相匹配，此圆柱体形结构单元由长宽尺寸为40-80×8-16毫米的内填充阳离子交换树脂的小袋肩并肩连成波状体与同样大小的压成齿形角为60-120度的波纹状60-80目的不锈钢丝网叠在一起卷成一层小袋一层不锈钢丝网而构成的，不锈钢丝网上每条齿形波纹与丝网边形成30-75度的倾斜角。

另外，塔中反应区内包裹阳离子交换树脂的小袋的材质为绢丝布或尼龙布或涤沦布，塔中所用的不锈钢丝网为钼钛不锈钢丝网，小袋的长度为圆柱体形结构单元的高度，小袋中充填阳离子交换树脂催化剂高度是小袋长度的0.6-0.8倍。

本发明由于醋酸甲酯催化精馏水解所采用的催化剂是用类似捆扎包形式装填在催化精馏塔的反应精馏段的反应区内，因而本发明的优点在于反应在所述的工艺条件范围内进行，相应的酯分解率在一个宽范围35％-98.5％变化，因而应用者可根据具体设备、能耗及操作条件选择酯的任一分解率所需的酯分解的工艺要求。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

图1为本发明的水解工艺流程设备示意图。

图2为本发明催化精馏塔内结构单元示意图。

图3为图2的结构单元截面示意图。

图4为构成结构单元的绢丝布缝成若干并排小袋的平面示意图。

图5为构成结构单元的不锈钢丝网各齿形波纹排列平面示意图。

图6为图5中每条齿形波纹的结构示意图。