专利名称：酯交换法合成仲丁醇的催化精馏工艺及其生产设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种以醋酸仲丁酯和甲醇为原料采用酯交换法合成仲丁醇的催化精馏工艺及其生产设备。
背景技术：
仲丁醇又名2-丁醇，无色透明液体，有强烈香气。熔点_114.7°C，沸点99.5°C，溶于水和苯，与乙醇、乙醚可任意混溶，也溶于丙酮。仲丁醇在工业上用作溶剂、乳化剂、染料分散剂、脱水剂、脱漆剂、工业洗涤剂等，还用作增塑剂、除草剂、油脂萃取剂。由于仲丁醇能增加涂料的加工性能和延展性，故可用作硝基喷漆、硝基漆稀释剂的助溶剂。又可用作生产香 料、染料、润湿剂、浮选剂等的原料，还可用作生产甲乙酮的中间体，用于制醋酸丁酯、仲丁酯等。可用作甲醇的共溶剂，作为提高汽油辛烷值的组分。目前仲丁醇的生产工艺主要是以正丁烯为原料水合制备，分为间接水合法和直接水合法。间接水合法是正丁烯水合制仲丁醇的传统方法，即以硫酸为催化剂，通过酯化、水解反应制备仲丁醇。此法对原料正丁烯纯度要求不高反应条件温和正丁烯的转化率高；但是需要消耗大量的硫酸和烧碱，设备腐蚀和污染严重，反应选择性较低，正丁烯单耗较高会产生大量的含酸废水对环境污染严重。直接水合法是在酸性催化剂作用下，正丁烯与水直接发生水合反应生成仲丁醇。根据所使用的催化剂的不同，直接水合法分为树脂法和杂多酸法，虽这种工艺具有不消耗大量硫酸和烧碱仍会腐蚀设备，但对原料纯度要求高(90%)正丁烯的单程转化率低。
发明内容
本发明针对上述技术存在的不足，提出一种以醋酸仲丁酯和甲醇为原料，采用酯交换法合成仲丁醇的催化精馏工艺。本发明的技术方案在于
1)原料醋酸仲丁酯经计量泵后从催化精馏塔反应段上部进入塔内，原料甲醇经计量泵后从催化精馏塔反应段下部进入塔内，原料醋酸仲丁酯和甲醇在位于催化精馏塔中部的反应段混合，在催化剂的作用下发生酯交换反应；
2)在催化精馏塔内。醋酸甲酯和甲醇的混合蒸汽从精馏塔塔顶蒸出，经冷凝器冷凝后进入回流罐，经回流泵一部分回流至催化精馏塔，另一部分用泵送至甲酯精馏塔。塔釜为仲丁醇、甲醇及少量醋酸仲丁酯用出料泵排出并进入甲醇回收塔；
3)甲酯精馏塔进行分离后塔顶得到醋酸甲酯，塔底组分甲醇返回到催化精馏塔甲醇入口 ；
4)催化精馏塔塔底物料进入甲醇回收塔进行分离，塔顶轻组分甲醇经冷凝器冷凝后，一部分经回流泵回流至甲醇回收塔。另一部分返回到催化精馏塔甲醇入口处，塔釜得到仲丁醇和少量醋酸仲丁酯，泵至仲丁醇精制塔进行精制；
5)在仲丁醇精制塔内，仲丁醇和醋酸仲丁酯混合物进行加压精馏，塔顶得到产品仲丁醇，塔底得到醋酸仲丁酯。
本发明的另一目的在于提供一种仲丁醇酯交换催化催化精馏生产设备，该设备具有收率高、循环量少、能耗低等优点。本发明的另一技术方案在于一种仲丁醇酯交换催化精馏生产设备，包括催化精馏塔，其特征在于所述催化精馏塔自上而下包括精馏段、反应段及提馏段，所述精馏段与反应段之间设有醋酸仲丁酯进料口，所述反应段和提馏段之间设有甲醇进料口，所述反应段填充阳离子交换树脂催化剂，所述反应区内设有堆叠成一定高度的若干段催化剂结构单元，所述催化剂结构单元的直径与反应段的直径相当，所述催化剂结构单元由一层不锈钢丝网和一层串联连接的固体酸性树脂催化剂小袋经卷曲成捆状构成。本发明显著优点在于以阳离子交换树脂为催化剂，结合催化精馏技术实现连续化合成仲丁醇，简化了工艺流程，降低生产能耗与物耗，提高酯交换反应转化率。具体为
(1)醋酸仲丁酯与甲醇催化合成仲丁醇及物质分离在催化精馏塔中同时进行，分离过程与反应过程相互促进，有效提高反应转化率和收率，同时反应热得以充分利用降低了精 懼能耗；
(2)采用连续催化精馏可以实现大规模的连续化生产，产品质量稳定；
(3)在连续催化精馏塔中，反应只在反应段中进行，反应段中物料的停留时间小，潜在副反应少，产品质量好。(4)采用碱性催化剂的反应精馏过程，需要在反应过程中加入大量的甲醇以避免催化剂析出影响反应精馏过程正常操作。而连续催化精馏工艺采用阳离子交换树脂为催化齐U，完全避免了这一问题，可大大降低物耗，同时还节省了分离回收过量甲醇的能耗。(5)连续催化精馏工艺采用阳离子交换树脂为催化剂，对设备腐蚀性小，且催化剂装填采用捆扎包形式，不易磨损和破碎，催化剂寿命长，无需通过蒸发等方法回收，工艺简单。
图I为本发明的仲丁醇生产工艺流程；
图2为本发明的催化剂结构单元示意 图3为本发明的催化剂结构单元的截面示意 图4为本发明的串联的催化固体酸性树脂小袋的示意 图5为本发明的不锈钢丝网结构示意 图中标号如下=TlOl-催化精馏塔，T102-甲酯精馏塔，T103-甲醇精馏塔，T104-仲丁醇精制塔，SI-催化精馏塔精馏段，S2催化精馏塔反应段，S3-催化精馏塔提馏段，El-催化精馏塔塔顶冷凝器，E2-甲酯精馏塔塔顶冷凝器，E3-甲醇精馏塔塔顶冷凝器，E4-仲丁醇精制塔塔顶冷凝器，PLl-醋酸仲丁酯进料管，PL2-甲醇进料管，PL3-催化精馏塔塔顶蒸汽管，PL4-催化精馏塔塔顶回流管，PL5-催化精馏塔塔顶采出管，PL6-甲酯精馏塔塔顶蒸汽管，PL7-甲酯精馏塔塔顶回流管，PL8-甲酯精馏塔塔顶采出管，PL9-催化精馏塔塔釜采出管，PLlO-甲醇循环管，PLll-甲醇精馏塔塔顶蒸汽管，PL12-甲醇精馏塔塔顶回流管，PL13-甲醇精馏塔塔顶采出管，PL14-甲醇精馏塔塔釜采出管，PL15-仲丁醇精制塔塔顶蒸汽管，PL16-仲丁醇精制塔塔顶回流管，PL17-仲丁醇精制塔塔顶采出管，PL18-仲丁醇精制塔塔釜采出管，7-不锈钢丝网，8-小袋，16-催化剂包内空隙。
具体实施例方式本发明以醋酸仲丁酯和甲醇为原料，酯交换法合成仲丁醇的催化精馏工艺，按以下步骤进行
1)原料醋酸仲丁酯经计量泵后从催化精馏塔TlOl反应段S2上部进入塔内，原料甲醇经计量泵后从催化精馏塔反应段S2下部进入塔内，原料醋酸仲丁酯和甲醇在位于催化催化精馏塔中部的反应段混合，在催化剂的作用下发生酯交换反应；
2)在反应段得到的醋酸甲酯和甲醇的混合蒸汽从位于催化精馏塔上部的精馏段顶部排出，经冷凝器El冷凝后进入回流罐，经泵一部分回流至催化精馏塔T101，另一部分用泵送至甲酯精馏塔T102。酯交换反应产生的的仲丁醇以及部分未转化的甲醇及少量醋酸仲丁醇从催化精馏塔下部的提馏段底部落入釜底，并经泵排出进入甲醇回收塔T103 ； 3)甲酯精馏塔T102进行分离，塔顶得到醋酸甲酯和甲醇共沸物经冷凝器E2冷凝后，一部分经泵回流至甲酯精馏塔，另一部分经泵采出，塔釜得到甲醇返回到催化精馏塔TlOl甲醇入口 ；
4)塔底物料进入甲醇回收塔T103进行分离，塔顶轻组分甲醇经冷凝器E3冷凝后，一部分经泵回流至甲醇回收塔。另一部分返回到催化精馏塔TlOl甲醇入口处，塔釜得到仲丁醇和少量醋酸仲丁酯，泵至仲丁醇精制塔T104进行精制；
5)在仲丁醇精制塔T104内仲丁醇和醋酸仲丁酯进行加压精馏，塔顶得到产品仲丁醇，经冷凝器E4冷凝后，一部分回流至T104，另一部分进入产品储存罐。塔底得到醋酸仲丁酯。所述催化剂为阳离子交换树脂。所述甲醇和醋酸仲丁酯的摩尔比为I. (Tl. 5 :1. 3。所述的催化精馏塔TlOl操作条件为塔顶压力为常压，塔顶温度控制在5(Γ57左右，反应段的温度控制在65 85°C，塔底温度控制在10(Tll(TC，回流比R为O. 5^4,空速为O. 2 O. 5m3/ (m3 催化剂· h)。本发明仲丁醇催化催化精馏生产设备，包括催化精馏塔T101，所述精馏塔自上而下包括精馏段SI、反应段S2及提馏段S3，所述精馏段与反应段之间设有醋酸仲丁酯进料口，所述反应段和提馏段之间设有甲醇进料口，所述反应段填充阳离子交换树脂催化剂，所述反应区内设有堆叠成一定高度的若干段催化剂结构单元，所述催化剂结构单元的直径与反应段的直径相当，所述催化剂结构单元由一层不锈钢丝网和一层串联连接的固体酸性树脂催化剂小袋经卷曲成捆状构成。用于包裹阳离子交换树脂催化剂的小袋采用絹丝布或尼龙布或涤纶布制成，小袋内填充的阳离子交换树脂催化剂占小袋体积的O. 7、. 9倍，小袋的尺寸为45 80mmX9 16mm。所述不锈钢丝网为空隙大小为60 90目钥钛不锈钢丝网。所述的催化精馏塔TlOl的精馏段理论板数为1(Γ25块，反应段的理论板数为15 30块，提馏段的理论板数为3飞块。参考图I，催化精馏塔上段为精馏段SI，中间位反应段S2，下段为提馏段S3，整个塔身材料为SUS304，精馏段SI、提馏段S3填充CY700波纹丝网填料，其中精馏段理论板数为1(Γ25块，反应段的理论板数为15 30块，提馏段的理论板数为:Γ5块。甲酯精馏塔Τ102塔内填充ΒΧ500波纹丝网填料，其中精馏段S4的理论板数为1(Γ25块，提馏段S5的理论塔板数为3飞块。甲醇精馏塔塔内填充ΒΧ500波纹丝网填料，其中精馏段S6的理论板数为10 30块，提馏段S7的理论板数为1(Γ20块。仲丁醇精制塔塔内填充ΒΧ500波纹丝网填料，其中精馏段S8的理论板数2(Γ45块，提馏段S9的理论板数为1(Γ20块。参考图2至图5，催化剂结构单元中装有阳离子交换树脂的小袋为丝絹或尼龙布或涤纶布，其支架和气体通道为外层的不锈钢丝网，其规格为OfO. 15丝径、6(Γ90目的钥钛不锈钢丝网。催化剂结构单元的利记博彩app如下用絹丝布或尼龙布或涤纶布缝制成45 80mmX9 16mm的小袋，袋中充入容量O. 7 O. 9的阳离子交换树脂，将小袋与小袋串联缝制成一片具有波状的片袋；取大小与片袋适合的不锈钢丝网，将不锈钢丝网压成峰高为3^8mm，齿形角为45飞O。纹状的不锈钢丝网，将不锈钢丝网铺设与片袋下方，再把它们一起卷成一捆，所呈的圆柱体外径和反应段直径相当，不锈钢丝网中齿形波纹平行排列且与底边成45°倾斜度。反应段S2由若干催化剂结构单元垂直交错重叠构成反应区，从上而下相邻的催 化剂结构单元中波纹不锈钢丝网的齿形波走向交错，以增加汽液流体的湍流程度，使汽液充分接触。实施例I :
采用附图I所示的工艺流程，催化精馏塔TlOl反应段原料醋酸仲丁酯与甲醇以质量比为醋酸仲丁酯甲醇=1 :1. 3，分别通过计量泵进料。在催化剂的作用下两种原料在反应段发生酯交换催化反应并进行汽液传质交换，实现连续催化精馏的过程。催化精馏塔TlOl塔身材料为SUS304，精馏段、提馏段、反应段分别填充CY700波纹丝网填料，其中精馏段理论板数为15，反应段的理论板数为30，提馏段的理论板数为4。甲酯精馏塔塔身材料为SUS304，塔内填充CY700波纹丝网填料，理论板数为25。甲醇回收塔塔身材料为SUS304，塔内填CY700波纹丝网填料，理论板数为35 ;仲丁醇精制塔塔身材料为SUS304，塔内填充CY700波纹丝网填料，理论板数为45。催化剂捆扎包为圆柱形结构单元由长宽尺寸为55X 12mm内填充固体酸性树脂的小袋肩并肩练成波纹状体与同样大小的压成齿形角为60度的波纹状80目的不锈钢网叠在一起卷成一捆，不锈钢丝网上每条齿形波纹与丝网边形成45度的倾斜角。催化精馏塔TlOl的操作条件操作压力为latm，塔顶温度56°C，反应区温度为830C，塔釜温度1080C，回流比R=2,空塔速度O. 25 m3/ (m3催化剂· h)。甲酯精馏塔T102操作条件操作压力latm，塔顶温度54°C，塔底温度64°C，回流比R=2,空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。甲醇精馏塔T103操作条件操作压力latm，塔顶温度65°C，塔底温度102. 5°C，回流比R=2,空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。仲丁醇精制塔T104操作条件操作压力5atm，塔顶温度152. 2°C，塔底温度156. 50C，回流比R=2，空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。从催化精馏塔TlOl精馏段顶部出来的醋酸甲酯和甲醇蒸汽经冷凝器El冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品，塔顶产品醋酸甲酯甲醇为O. 75:0. 25 (质量比);从催化精馏塔TlOl提馏段落入塔釜的仲丁醇、甲醇、醋酸仲丁酯质量分数分别为O. 69、O. 30、0· 01。来自催化精馏塔TlOl精馏段顶部冷凝器部分流出液醋酸甲酯和甲醇混合液进入甲酯精馏塔T102，甲酯精馏塔中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽经精馏段顶部流至蒸汽经冷凝器E12冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品；塔顶产品醋酸甲酯和甲醇的质量比为O. 82:0. 18 ;从甲酯精馏塔提留段塔釜采出的甲醇纯度可达到88%，作为原料进入催化精馏塔。来自催化精馏塔提馏段的仲丁醇、甲醇、醋酸仲丁酯进入甲醇精馏塔T103，甲醇经精馏塔精馏段顶部出来的甲醇蒸汽经冷凝器E3冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品；塔顶产品甲醇纯度为99. 5% ;甲醇精馏塔塔釜采出的混合液为仲丁醇和醋酸仲丁酯，产品的质量分数分别为O. 95，O. 05 ;进入仲丁醇精制塔T104。仲丁醇精制塔T104精馏段顶部出来的仲丁醇蒸汽经冷凝器E4冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品，塔顶产品仲丁醇质量分数为100%;仲丁醇精制塔T104塔釜出来的是醋酸仲丁酯，其质量浓度为60%，可作为原料进入催化精馏塔。醋酸仲丁酯转化率O. 89仲丁醇收率O. 90。实施例2
采用附图I所示的工艺流程，催化精馏塔TlOl反应段原料醋酸仲丁酯与甲醇以质量比为醋酸仲丁酯甲醇=1 :1. 5，分别通过计量泵进料。在阳离子交换树脂催化剂的作用下两种原料在反应段发生酯交换反应并进行汽液传质交换，实现连续催化精馏的过程。催化精馏塔TlOl塔身材料为SUS304，精馏段、提馏段、反应段分别填充CY700波纹丝网填料，其中精馏段理论板数为12，反应段的理论板数为32，提馏段的理论板数为5。甲酯精馏塔塔身材料为SUS304，塔内填充CY700波纹丝网填料，理论板数为25。甲醇回收塔塔身材料为SUS304，塔内填CY700波纹丝网填料，理论板数为40 ;仲丁醇精制塔塔身材料为SUS304，塔内填充CY700波纹丝网填料，理论板数为45。催化剂捆扎包为圆柱形结构单元由长宽尺寸为55X 12_内填充固体酸性树脂的小袋肩并肩练成波纹状体与同样大小的压成齿形角为60度的波纹状80目的不锈钢网叠在一起卷成一捆，不锈钢丝网上每条齿形波纹与丝网边形成45度的倾斜角。催化精馏塔TlOl操作条件操作压力为latm，塔顶温度57°C，反应区温度为880C，塔釜温度IlO0C,回流比R=2,空塔速度O. 25 m3/ (m3催化剂· h)。甲酯精馏塔T102操作条件操作压力latm，塔顶温度55°C，塔底温度64°C，回流比R=2,空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。甲醇精馏塔T103操作条件操作压力latm，塔顶温度64°C，塔底温度101°C，回流比R=2,空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。仲丁醇精制塔T104操作条件操作压力5atm，塔顶温度152. · 5 °C，塔底温度156. (TC，回流比R=2，空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。从催化精馏塔TlOl精馏段顶部出来的醋酸甲酯和甲醇蒸汽经冷凝器El冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品，塔顶产品醋酸甲酯甲醇为O. 7:0. 3 (质量比);从催化精馏塔TlOl提馏段落入塔釜的仲丁醇、甲醇、醋酸仲丁酯质量分数分别为O. 65、O. 34、0· 01。来自催化精馏塔TlOl精馏段顶部冷凝器部分流出液醋酸甲酯和甲醇混合液进入甲酯精馏塔T102，甲酯精馏塔中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽经精馏段顶部流至蒸汽经冷凝器E2冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品；塔顶产品醋酸甲酯和甲醇的质量比为O. 8:0. 2 ;从甲酯精馏塔提留段塔釜采出的甲醇纯度可达到90%，作为原料进入催化精馏塔。来自催化精馏塔TlOl提馏段的仲丁醇、甲醇、醋酸仲丁酯进入甲醇精馏塔T103，甲醇经精馏塔精馏段顶部出来的甲醇蒸汽经冷凝器E3冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品；塔顶产品甲醇纯度为99. 6%;甲醇精馏塔塔釜采出的混合液为仲丁醇和醋酸仲丁酯，产品的质量分数分别为O. 97，O. 03 ;进入仲丁醇精制塔T104。仲丁醇精制塔T104精馏段顶部出来的仲丁醇蒸汽经冷凝器E4冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品，塔顶产品仲丁醇质量分数为100%;仲丁醇精制塔T104塔釜出来的是醋酸仲丁酯，其质量浓度为58%，可作为原料进入催化精馏塔。醋酸仲丁酯转化率O. 91，仲丁醇收率O. 92。实施例3
采用附图I所示的工艺流程，催化精馏塔TlOl反应段原料醋酸仲丁酯与甲醇以质量比 为醋酸仲丁酯甲醇=1 :1. 3，分别通过计量泵进料。在阳离子交换树脂催化剂的作用下两种原料在反应段发生酯交换反应并进行汽液传质交换，实现连续催化精馏的过程。催化精馏塔TlOl塔身材料为SUS304，精馏段、提馏段、反应段分别填充CY700波纹丝网填料，其中精馏段理论板数为10，反应段的理论板数为35，提馏段的理论板数为5。甲酯精馏塔塔身材料为SUS304，塔内填充CY700波纹丝网填料，理论板数为25。甲醇精馏塔TlOl塔身材料为SUS304，塔内填CY700波纹丝网填料，理论板数为40 ;仲丁醇精制塔T104塔身材料为SUS304，塔内填充CY700波纹丝网填料，理论板数为45。催化剂捆扎包为圆柱形结构单元由长宽尺寸为55X 12mm内填充固体酸性树脂的小袋肩并肩练成波纹状体与同样大小的压成齿形角为60度的波纹状80目的不锈钢网叠在一起卷成一捆，不锈钢丝网上每条齿形波纹与丝网边形成45度的倾斜角。催化精馏塔TlOl操作条件操作压力为latm，塔顶温度55°C，反应区温度为960C，塔釜温度105°C，回流比R=3，空塔速度O. 3 m3/ (m3催化剂· h)。甲酯精馏塔T102操作条件操作压力latm，塔顶温度54°C，塔底温度64°C，回流比R=2,空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。甲醇精馏塔T103操作条件操作压力latm，塔顶温度65°C，塔底温度102. 5°C，回流比R=2,空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。仲丁醇精制塔T104操作条件操作压力5atm，塔顶温度152. 5°C，塔底温度156。。，回流比R=2，空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。从催化精馏塔TlOl精馏段顶部出来的醋酸甲酯和甲醇蒸汽经冷凝器冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品，塔顶产品醋酸甲酯甲醇为O. 72:0. 28 (质量比)；从催化精馏塔TlOl提馏段落入塔釜的仲丁醇、甲醇、醋酸仲丁酯质量分数分别为O. 70、
O.29、0· 01。来自催化精馏塔TlOl精馏段顶部冷凝器部分流出液醋酸甲酯和甲醇混合液进入甲酯精馏塔T102，甲酯精馏塔中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽经精馏段顶部流至蒸汽经冷凝器E2冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品；塔顶产品醋酸甲酯和甲醇的质量比为O. 82:0. 18 ;从甲酯精馏塔T102提留段塔釜采出的甲醇纯度可达到95%，作为原料进入催化精馏塔。来自催化精馏塔TlOl提馏段的仲丁醇、甲醇、醋酸仲丁酯进入甲醇精馏塔T103，甲醇经精馏塔T103精馏段顶部出来的甲醇蒸汽经冷凝器El冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品；塔顶产品甲醇纯度为99. 7% ;甲醇精馏塔T103塔釜采出的混合液为仲丁醇和醋酸仲丁酯，产品的质量分数分别为O. 98，O. 02 ;进入仲丁醇精制塔T104。仲丁醇精制塔T104精馏段顶部出来的仲丁醇蒸汽经冷凝器E4冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品，塔顶产品仲丁醇质量分数为100%;仲丁醇精制塔T104塔釜出来的是醋酸仲丁酯，其质量浓度为75%，可作为原料进入催化精馏塔。醋酸仲丁酯转化率O. 92，仲丁醇收率O. 93。实施例4
采用附图I所示的工艺流程，催化精馏塔TlOl反应段原料醋酸仲丁酯与甲醇以质量比为醋酸仲丁酯甲醇=1 :1. 5，分别通过计量泵进料。在阳离子交换树脂催化剂的作用下两 种原料在反应段发生酯交换反应并进行汽液传质交换，实现连续催化精馏的过程。催化精馏塔TlOl塔身材料为SUS304，精馏段、提馏段、反应段分别填充CY700波纹丝网填料，其中精馏段理论板数为10，反应段的理论板数为30，提馏段的理论板数为4。甲酯精馏塔T102塔身材料为SUS304，塔内填充CY700波纹丝网填料，理论板数为25。甲醇精馏塔T103塔身材料为SUS304，塔内填CY700波纹丝网填料，理论板数为40 ;仲丁醇精制塔T104塔身材料为SUS304，塔内填充CY700波纹丝网填料，理论板数为45。催化剂捆扎包为圆柱形结构单元由长宽尺寸为55X12_内填充固体酸性树脂的小袋肩并肩练成波纹状体与同样大小的压成齿形角为60度的波纹状80目的不锈钢网叠在一起卷成一捆，不锈钢丝网上每条齿形波纹与丝网边形成45度的倾斜角。催化精馏塔TlOl操作条件操作压力为latm，塔顶温度56°C，反应区温度为930C，塔釜温度1080C，回流比R=3,空塔速度O. 25 m3/ (m3催化剂· h)。甲酯精馏塔T102操作条件操作压力latm，塔顶温度55°C，塔底温度64°C，回流比R=2,空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。甲醇精馏塔T103操作条件操作压力latm，塔顶温度65°C，塔底温度101. 5°C，回流比R=2,空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。仲丁醇精制塔T104操作条件操作压力4atm，塔顶温度142. 2 °C，塔底温度146. 50C，回流比R=2，空塔速度O. 5 m3/ (m3填料· h)。从催化精馏塔TlOl精馏段顶部出来的醋酸甲酯和甲醇蒸汽经冷凝器冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品，塔顶产品醋酸甲酯甲醇为O. 70:0. 30 (质量比)；从催化精馏塔TlOl提馏段落入塔釜的仲丁醇、甲醇、醋酸仲丁酯质量分数分别为O. 64、
O.35、0· 01。来自催化精馏塔TlOl精馏段顶部冷凝器部分流出液醋酸甲酯和甲醇混合液进入甲酯精馏塔T102，甲酯精馏塔中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽经精馏段顶部流至蒸汽经冷凝器E2冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品；塔顶产品醋酸甲酯和甲醇的质量比为O. 80:0. 20 ;从甲酯精馏塔T102提留段塔釜采出的甲醇纯度可达到93%，作为原料进入催化精馏塔。来自催化精馏塔TlOl提馏段的仲丁醇、甲醇、醋酸仲丁酯进入甲醇精馏塔，甲醇经精馏塔精馏段顶部出来的甲醇蒸汽经冷凝器E3冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品；塔顶产品甲醇纯度为99. 8% ；甲醇精馏塔T103塔釜采出的混合液为仲丁醇和醋酸仲丁酯，产品的质量分数分别为O. 98，O. 02 ;进入仲丁醇精制塔T104。仲丁醇精制塔T104精馏段顶部出来的仲丁醇蒸汽经冷凝器冷凝，冷凝的物料一部分回流塔顶，一部分采出产品，塔顶产品仲丁醇质量分数为100%;仲丁醇精制塔T104塔釜出来的是醋酸仲丁酯，其质量浓度为45%，可作为原料进入催化精馏塔。醋酸仲丁酯转化率O. 86，仲丁醇收率O. 87。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种酯交换法合成仲丁醇的催化精馏工艺，以醋酸仲丁酯和甲醇为原料，其特征在于工艺按如下步骤进行 1)醋酸仲丁酯和甲醇分别从反应段的上部和下部泵入催化精馏塔，醋酸仲丁酯和甲醇在催化精馏塔中部的反应段内逆向接触传热传质，在反应段催化剂作用下进行酯交换反应，反应后轻组分醋酸甲酯和甲醇经精馏段提浓后从塔顶蒸出后冷凝，一部分冷凝液回流至催化精馏塔，另一部分冷凝液泵至甲酯精馏塔提浓，催化精馏塔塔釜产物为仲丁醇、甲醇及少量的醋酸仲丁酯，经泵采出后进入甲醇精馏塔； 2)催化精馏塔塔顶采出的醋酸甲酯与甲醇混合液进入甲酯精馏塔中部，经分离后塔顶的醋酸甲酯与甲醇共沸物经冷凝器冷凝一部分回流至甲酯精馏塔顶部，另一部分采出；塔底高浓度的甲醇返回催化精馏塔反应段下部作为部分原料循环套用； 3 )催化精馏塔塔釜采出液由中部进入甲醇精馏塔进行分离，轻组分甲醇在塔顶经冷凝器冷凝，一部分回流至甲醇精馏塔塔顶，另一部分采出返回催化精馏塔反应段下部作为部分原料循环套用，塔釜釜液仲丁醇和少量的醋酸仲丁酯经泵至仲丁醇精制塔提纯； 4)甲醇精馏塔塔釜采出的仲丁醇及少量的醋酸仲丁酯经泵加压后由中部进入仲丁醇精制塔，塔顶高纯度的仲丁醇蒸汽经冷凝器冷凝后，一部分回流至仲丁醇精制塔塔顶，另一部分采出得到仲丁醇产品；极少量的醋酸仲丁酯和仲丁醇混合液由塔釜采出。
2.一种实现权利要求I所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏工艺的生产设备，其特征在于所述生产设备包括催化精馏塔、甲酯精馏塔、甲醇精馏塔和仲丁醇精制塔。
3.根据权利要求2所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏生产设备，其特征在于所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏工艺的原料为醋酸仲丁酯和甲醇，醋酸仲丁酯由所述催化精馏塔反应段的上部进料，甲醇由所述的催化精馏塔反应段的下部进料。
4.根据权利要求2或3所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏生产设备，其特征在于所述催化精馏塔自上而下包括精馏段、反应段及提馏段，其中提馏段理论板数为3飞块，精馏段理论板数为1(Γ25块，反应段理论板数为15 35块；所述反应段填充阳离子交换树脂催化剂，所述反应段内设有堆叠成一定高度的若干催化剂结构单元，所述催化剂结构单元由一层不锈钢丝网和一层串联连接的阳离子交换树脂催化剂小袋经卷曲成捆状构成。
5.根据权利要求4所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏生产设备，其特征在于用于包裹阳离子交换树脂催化剂的小袋采用絹丝布、尼龙布或涤纶布制成，所述不锈钢丝网为空隙大小为6(Γ90目钥钛不锈钢丝网；所述阳离子交换树脂催化剂小袋的尺寸为45 80mmXiri6mm;所述阳离子交换树脂催化剂小袋内填充的阳离子交换树脂占小袋体积的70 90%ο
6.根据权利要求2所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏生产设备，其特征在于所述催化精馏塔的操作压力为O. 09、. IlMPa (绝压)，原料醋酸仲丁酯和甲醇进料摩尔比为1:1. 5^1:3,醋酸仲丁酯的进料空速为O. 2^0. 5 m3/ Cm3催化剂*h)，回流比控制为O. 5 4，塔顶温度控制在55飞2°C，塔釜温度65、0°C ;所述的催化精馏塔酯交换反应转化率在95%以上。
7.根据权利要求2所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏生产设备，其特征在于所述的催化精馏塔塔顶采出液中醋酸甲酯质量分数为609Γ75%，甲醇质量分数为259Γ40%，塔釜采出液中仲丁醇质量分数为70°/Γ80%，甲醇含量为20°/Γ30% ;所述催化精馏塔的反应转化率大于95%。
8.根据权利要求2所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏生产设备，其特征在于所述甲酯精馏塔由精馏段与提馏段构成，其中精馏段理论板数为10 15，提馏段板数为10 20 ;操作压力为O. 09、. IlMPa (绝压)，回流比控制在f 3 ;所述甲酯精馏塔塔顶得到质量分数75%以上的醋酸甲酯，塔釜采出液为99%以上的甲醇，循环作为催化精馏塔的原料。
9.根据权利要求2所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏生产设备，其特征在于所述甲醇精馏塔由精馏段与提馏段构成，其中精馏段的理论板数为15 25，提馏段的理论板数为10 20 ;操作压力为O. 09、. IlMPa (绝压)，回流比控制在1 3 ;所述甲醇精馏塔塔顶采出为甲醇，返回催化精馏塔作为原料；塔釜采出质量分数大于95%的仲丁醇及少量醋酸仲丁酯。
10.根据权利要求2所述酯交换法合成仲丁醇的催化精馏生产设备，其特征在于所述仲丁醇精制塔由精馏段与提馏段构成，其中精馏段的理论板数为20 40，提馏段的理论板数为10 15 ;操作压力为O. 2^0. 6MPa (绝压)，回流比控制在2 5，所述仲丁醇精制塔的塔顶采出液为纯度大于99%的产品仲丁醇。
全文摘要
本发明提供一种酯交换法合成仲丁醇的催化精馏工艺及其生产设备，工艺流程为原料醋酸仲丁酯、甲醇分别从催化精馏塔的反应段的上部和下部进入，在阳离子交换树脂的催化作用下两种原料在反应段发生酯交换反应并进行汽液传质，实现连续催化精馏过程。本发明采用阳离子交换树脂为催化剂和催化精馏技术，可连续操作、简化工艺流程，避免了碱盐催化剂的回收以及塔内催化剂易于结晶析出等问题，具有能耗低、物耗低、反应转化率高、产品质量稳定等特点。
文档编号B01D3/14GK102875328SQ20121034973
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者邱挺, 叶长燊, 王红星, 黄智贤, 李玲, 吴承明 申请人:福州大学