一种工业化连续生产四氢糠醇乙醚的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及有机化工酸类化合物的生产方法，特别设及工业化连续生产四氨慷醇 乙酸的方法。
【背景技术】
[0002] 四氨慷醇乙酸，又称乙基四氨慷基酸、2-(乙氧甲基）四氨巧喃等，分子式为 〇化4〇2。现有的乙基四氨慷酸合成工艺中，多W四氨慷醇、面代控为原料，使用醇钢、碱或碱 性盐进行反应制备乙基四氨慷酸。由于金属钢试剂成本高，碱或碱性盐具有一定的腐蚀性， 在生产操作中存在一定风险，并且在反应过程中未反应完全的碱若不进行进一步加工处理 会对环境造成一定污染。并且，现有技术公开的合成方法多为实验室合成方法，一般不设及 中间或过程产物的处理方法，且应用于大规模生产后产率和产物纯度较低，不具有工业化 生产的基础。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有技术的缺陷，通过对反应原料、催化剂W及反应条件的 全面优化，提供一种适用于工业化连续生产的、安全、环保、高效的四氨慷醇乙酸生产方法。
[0004] 具体的，本发明提供了一种工业化连续生产四氨慷醇乙酸的方法，所述方法包括 W下连续步骤： 阳0化](1)将四氨慷醇和乙醇W摩尔比1 :1~3组成的混合物料，输入填充固体酸性催 化剂的管式反应器中，充分反应后，输出反应物；
[0006] (2)将所述反应物脱水干燥，得含水量为0. 05~0. 08 %的脱水干燥产物；
[0007] (3)将所述脱水干燥产物进行精馈，收集135~165°C的馈分，即得终产物。
[0008] 本发明提供的方法避免使用现有技术中采用的面代控、碱或碱性盐等腐蚀性、污 染性W及危险性较强的原料，W四氨慷醇和乙醇为反应原料，采用固体酸性催化剂生产四 氨慷醇乙酸，整个反应过程安全、高效、环保。
[0009] 本发明使用的固体酸性催化剂优选为H-ZSM-5、Si〇2-Al2〇3或B2O3-AI2O3。本发明 所选用的固体催化剂酸容量> 3. 2mmol/mg，粒度为16-50目，堆积密度为0. 55-0. 65g/ml， 比表面积> 20m7g，孔径> 15皿，孔容> 0. 2cc，强度> 95%，最高使用溫度《180°C。
[0010] 在实际生产中，所述的固体酸性催化剂的处理空速为2~4h1。本发明所述空速 是指单位时间单位体积催化剂处理的气体体积。所述空速的单位为m3/ (m3 ·h)，本发明将 其简化为hi。
[0011] 在管式反应器内主要发生的反应为：
[0012] CsHioOz+CzHeO-C7H14O2+H2O
[0013] 上述反应的主要反应机理为：醇在在固体酸性催化剂的催化作用下，脱水反应生 成酸。
[0014] 本发明通过大量工业化生产实践发现，所述反应先进行低溫反应再进行高溫反应 可w提高反应效率、减少副反应产物的生成。本发明所述管式反应器优选由依次相连的冷 媒管式反应器和热媒管式反应器组成。
[0015] 在实际生产过程中，冷媒管式反应器内的溫度为-20~10°C，优选为-15~0°C， 进一步优选为-12~-8Γ。本发明通过大量实践操作，结合固体酸性催化剂的催化特点，对 冷媒反应器内的溫度进行优选，在上述反应溫度下，可W减少原料乙醇的气化，使反应物浓 度维持在一个较高的水平，使反应充分进行，防止乙醇和水的恒沸物产生，使反应体系更加 稳定，并且可W减少副产物乙酸的生成。
[0016] 冷媒管式反应器内的反应压力为0. 01~0. 5MPa，优选为0. 1~0. 2MPa。
[0017] 物料进入冷媒管式反应器的流速为20~45kgA，优选为20~25kgA。
[0018] 在实际生产过程中，所述热媒管式反应器内的溫度为15~80°C，优选为50~ 80°C，进一步优选为70~75°C。本发明在对冷媒反应器内的溫度进行优选的基础上，进一 步对冷媒反应器内的溫度进行相应的调整，物料在冷媒管式反应器中进行低溫反应后，在 上述反应溫度下再进行高溫反应，可W大幅度提高转化率，并且降低成本。
[0019] 热媒管式反应器内的反应压力为0. 01~0. 5MPa，优选为0. 1~0. 2MPa。
[0020] 物料进入热媒管式反应器的流速为15~30kg/h，优选为15~25kg/h。
[0021] 为了实现催化剂的最佳催化效率，所述固体酸性催化剂优选仅填充于所述冷媒管 式反应器内。且将固体酸性催化剂应用于低溫反应环境内，可W增加催化剂的使用寿命。
[0022] 本发明步骤（2)所述脱水干燥优选在由脱水累和干燥床组成的脱水干燥系统中 进行。所述脱水干燥系统内压力优选为0. 2~2MPa。物料优选W流速20~200kg/h进入 该系统。
[0023] 步骤（3)所述精馈系统优选在包括精馈塔的精馈系统中进行。精馈系统内压力优 选为0. 2~2MPa。物料优选W流速20~200kg/h进入该系统。在实际精馈过程中，应先 将精馈塔蓋溫度控制在140~175°C，精馈塔顶溫度控制在135~165°C，将进料量控制在 20~200kg/h，待精馈塔顶溫度稳定在135~165°C时进行采出，此段组分即为产品四氨慷 醇乙酸。
[0024] 作为本发明的优选方案，所述方法包括W下连续步骤： 阳02引 （1)将四氨慷醇和乙醇W摩尔比1 :1~3组成的混合物料，化流速20~25kg/h输 入填充固体催化剂H-ZSM-5、Si〇2-Al2〇3或B2O3-AI2O3的冷媒管式反应器，所述固体催化剂的 处理空速为2~4h1，在-12~-8°C、0. 1~0. 2Mpa的条件下充分反应后，再W流速15~ 25kg/h输入无填充的热媒管式反应器，在70~75°C、0. 1~0. 2Mpa的条件下充分反应后， 输出反应物；
[00%] (2)将所述反应物W流速20~200kg/h输入脱水干燥系统，依次经脱水累脱水、干 燥床干燥后，得含水量为0. 05~0. 08 %的脱水干燥产物；
[0027] (3)将所述脱水干燥产物W流速20~200kg/h输入精馈系统，收集135~165°C 的馈分，即得终产物。
[0028] 本发明还提供了一种工业化连续生产四氨慷醇乙酸的装置。
[0029] 所述装置包括依次顺序相连的原料储蓄-计量输送系统、管式反应系统、脱水干 燥系统、精馈系统和产品罐。
[0030] 所述原料储蓄-计量输送系统由并列的四氨慷醇储蓄-计量输送单元和乙醇储 蓄-计量输送单元组成。其中，四氨慷醇储蓄-计量输送单元由依次相连的四氨慷醇储罐 和四氨慷醇计量输送累组成，乙醇储蓄-计量输送单元由依次相连的乙醇储罐和乙醇计量 输送累组成；所述四氨慷醇计量输送累和乙醇计量输送累分别与冷媒管式反应器相连。
[0031] 所述管式反应系统包括顺序相连的管式反应器W及产品中间罐。所述管式反应器 优选由顺序相连的冷媒管式反应器和热媒管式反应器组成。
[0032] 所述脱水干燥系统包括依次顺序相连的四氨慷醇乙酸脱水累、脱水器、干燥器、粗 四氨慷醇乙酸储罐。
[0033] 所述精馈系统包括精馈塔进料累、塔蓋加热器、精馈塔。所述精馈塔的顶端还可W 设有塔顶冷凝器、塔顶回流罐和精馈塔回流累。
[0034] 本发明进一步保护所述方法和装置在工业化连续生产酸类化合物中的应用。
[0035] 本发明提供的方法原料易得、环保、安全，可W应用于工业化连续生产。本发明通 过连续化工业化生产统计，所得到的目的产物综合收率为86~91 %，且所得目的产物纯度 可达98. 5~99. 2%，远远高于现有方法合成四氨慷醇乙酸可W达到的收率和纯度。
【附图说明】
[0036] 图1为实施例1所述终产物的iH-NMR共振峰归属图。
[0037] 图2为实施例1所述终产物的红外谱图。
[0038]图3为实施例4所述装置的示意图；其中，0、四氨慷醇储罐，1、乙醇储罐，2、四氨 慷醇计量输送累，3、乙醇计量输送累，4、冷媒管式反应器，5、热媒管式反应器，6、产品中间 罐，7、四氨慷醇乙酸脱水累，8、脱水器，9、干燥器，10、粗四氨慷醇乙酸储罐，11、精馈塔进料 累，12、塔蓋加热器，13、精馈塔，14、塔顶冷凝器，15、塔顶回流罐，16、精馈塔回流累，17、产 品罐。
【具体实施方式】
[0039]W下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 阳040] 实施例1
[0041] 按照W下步骤生产四氨慷醇乙酸： 阳0创 （1)将1000kg四氨慷醇和1100kg乙醇组成的混合物料，W流速20kg/h输入填 充固体催化剂H-ZSM-5的冷媒管式反应器，所述固体催化剂的处理空速为化1，在-10°C、 0.IMpa的条件下充分反应后，再W流速15kg/h输入无填充的热媒管式反应器，在72°C、 0.IMpa的条件下充分反应后，输出反应物；
[0043] (2)将所述反应物W流速20kg/h输入脱水干燥系统，依次经脱水累脱水、干燥床 干燥后，得含水量为0. 05%的脱水干燥产物；
[0044] (3)将所述脱水干燥产物W流速20kg/h输入精馈系统，收集135~165°C的馈分， 即得934. 5kg终产物。
[0045] 本实施例进一步对所得终产物进行检测。所述检测具体为：
[0046] (1)采用SPEC-PMR-CHM 500MHz核磁共振波谱仪对终产物进行测定，溶剂为気代 氯仿；其四氨慷醇乙酸的iH-NMR共振峰归属图如图1所示，结果如表1所示。
[0047] 表1:终产物的iH-NMR检测结果
[0048]
[0049] (2)采用FTIR-7600型傅里叶