CN102060655A

CN102060655A - 一种醋酸甲酯水解的方法

Info

Publication number: CN102060655A
Application number: CN2010105860241A
Authority: CN
Inventors: 李大伟; 陈越峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明属于醋酸甲酯水解技术领域，公开了一种精对苯二甲酸生产中副产物醋酸甲酯催化水解的方法。本发明的方法包括以下步骤：醋酸甲酯和水分别预热后进入装有搅拌器的混合罐进行搅拌，混合均匀后，通过高压泵打入换热器进行加热，温度范围60-80℃，混合液进入装有催化剂的高压反应器进行水解反应；水解产物通过减压阀减压进入醋酸甲酯分离塔顶部，轻组分醋酸甲酯夹带甲醇迅速气化，经塔顶冷凝器冷却后返回到混合罐；塔釜的重组分甲醇、醋酸和水需进一步分离；塔釜产物引入甲醇回收塔进行分离，塔顶馏出物醋酸甲酯返回到混合罐中，侧线采出高浓度的甲醇溶液，塔釜出料为水、醋酸的混合液。本发明大大降低设备投资、能耗和操作难度。

Description

一种醋酸甲酯水解的方法

技术领域

本发明属于醋酸甲酯水解技术领域，具体涉及一种精对苯二甲酸生产中副产物醋酸甲酯催化水解的方法。

背景技术

醋酸甲酯(Methyl Acetate，简称MA)是对二甲苯(PX)氧化过程中产生的副产物，它在氧化反应器和粗对苯二甲酸(CTA)第一结晶器中由醋酸生成，一部分在氧化反应器中燃烧成C0₂和CO，一部分随尾气排出系统或在高压焚烧(HPCCU)或再生热氧化(RTO)装置中燃烧掉，还有很少一部分随废水排出精对苯二甲酸(PTA)系统。目前PTA生产厂家，一般将醋酸甲酯循环到氧化反应器中，以抑制醋酸甲酯的生成，降低醋酸的消耗，但这不能从根本上解决副产物醋酸甲酯的回收利用问题。而将醋酸甲酯水解生成醋酸和甲醇，不但可以解决醋酸甲酯副产物回收利用问题，而且可以为化工生产提供重要的化工原料，醋酸可以作为PTA生产的原料继续循环利用，而甲醇也是重要的化工原料。目前国内外现行的醋酸甲酯水解工艺主要是固定床阳离子交换树脂催化水解工艺和反应精馏催化水解工艺。

近年来，国内外对醋酸甲酯催化水解进行了大量的研究。CN1380273介绍了国内第一套醋酸甲酯水解工业化装置，2000年在福建纺织化纤集团有限公司建成并投产。该工艺主要由催化精馏塔、萃取精馏塔、脱醇塔、脱脂塔和共沸精馏塔组成。该工艺水解效率低，后续流程必须对醋酸甲酯进行回收利用，而醋酸甲酯、甲醇和水形成共沸，分离困难，需要增加萃取精馏塔来实现，能耗较高。CN101481293A报道了醋酸甲酯反应精馏水解制醋酸和甲醇的方法，该工艺包括固定床反应器、萃取、催化精馏塔，在高水酯比和高回流比下，塔釜出料，醋酸甲酯水解率达到95％以上，但是该水解方法得到的塔釜液含水量较高，能耗非常高。CN1927792A报道的醋酸甲酯催化水解工艺包括催化精馏塔、水解液分离塔、萃取精馏塔、甲醇精馏塔，其中稀醋酸送至醋酸提浓塔提浓。由于该工艺催化精馏塔塔顶采用全回流操作，仅有塔釜出料，塔釜液中含有甲醇、水、醋酸甲酯和醋酸四元混合液，其中甲醇和醋酸甲酯、水和醋酸甲酯均形成共沸物，导致后续分离困难。

发明内容

针对现有技术醋酸甲酯催化精馏水解工艺中流程复杂、能耗高的问题，本发明的目的是提供一种利用常压闪蒸节省醋酸甲酯水解能耗的方法，该方法能有效降低能耗，减轻精馏塔负荷；可使副产物醋酸甲酯得以资源化利用，提高其附加值，并可减少向大气排放造成污染。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种醋酸甲酯水解的方法，该方法包括以下步骤：

1)醋酸甲酯和水分别预热后进入装有搅拌器的混合罐进行搅拌，混合均匀后，通过高压泵打入换热器进行加热，温度范围60-80℃，混合液进入装有催化剂的高压反应器进行水解反应；

2)步骤1)中的水解产物通过减压阀减压进入醋酸甲酯分离塔顶部，轻组分醋酸甲酯夹带甲醇迅速气化，经塔顶冷凝器冷却后返回到混合罐；塔釜的重组分甲醇、醋酸和水需进一步分离；

3)步骤2)中的塔釜产物引入甲醇回收塔进行分离，塔顶馏出物醋酸甲酯返回到混合罐中，侧线采出高浓度的甲醇溶液，塔釜出料为水和醋酸的混合液。

所述的水为去离子水。

所述的醋酸甲酯和水预热，其中醋酸甲酯预热温度为30-50℃，水的预热温度为50-80℃，进料醋酸甲酯和水的摩尔比为1∶2～1∶6。

所述的高压反应器中压力为0.5-0.8MPa，反应温度为60-80℃，空速为0.5～1.5立方米/(立方米反应体积·小时)。

所述的催化剂为阳离子交换树脂，催化剂使用寿命5年。

所述的步骤2)中水解产物通过减压阀减压进入醋酸甲酯分离塔，是指从醋酸甲酯分离塔第一块板进入，该塔没有回流，理论板数为10-25块。

所述的甲醇回收塔回流比为0.5∶1～5∶1，理论塔板数15～30块。

本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1)本发明方法所使用的反应器为高压环境，确保了醋酸甲酯在高温下始终保持液态形式，提高了反应效率；催化剂通过金属丝网捆扎成特殊的形态，堆放在反应器中，有效的减小了传质阻力，提高传质效率，有利于水解反应的进行。

2)本发明方法所产生的水解产物在流入醋酸甲酯分离塔的入口处安装有减压阀，瞬间将压力释放，水解液中轻组分醋酸甲酯大量气化，直接通过塔顶冷凝器冷却，回到混合罐中继续水解，大大减轻了醋酸甲酯分离塔塔釜热负荷，有效降低能耗。

3)本发明方法同现有的催化精馏塔、水解液分离塔、萃取精馏塔、甲醇精馏塔四塔流程工艺方法相比较，流程缩短，设备减少，而且操作更加简便，同时可以大大降低能耗。

4)本发明方法，在优化操作条件下，醋酸甲酯单程转化率一般达到90％-95％，最高达到99％以上，甲醇的质量浓度为一般达到80％-99.5％，最高99.9％，满足PTA生产中对燃料甲醇的质量要求，大大降低设备投资、能耗和操作难度。

5)本发明方法，不是简单的将反应器和精馏塔结合，而是将两者设计成一个常压闪蒸系统，大大降低了精馏塔热负荷。

附图说明

图1为本发明的一种醋酸甲酯水解的方法流程示意图。

其中：A为原料混合罐，B为高压反应器，C为醋酸甲酯分离塔，D为甲醇回收塔，1为醋酸甲酯进料，2为去离子水，3为少量醋酸甲酯出料，4为高浓度甲醇，5为醋酸、水混合液。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明，各实例操作条件按表1中实施。

实施例1

1)醋酸甲酯1预热温度30℃，去离子水2预热温度50℃，醋酸甲酯和水按摩尔比为1∶2进入装有搅拌器的混合罐A进行搅拌，混合均匀后，通过高压泵打入换热器进行加热，混合液输入高压反应器，反应压力0.5MPa，反应温度60℃，空速0.5立方米/(立方米反应体积·小时)。

2)步骤1)中反应器中的水解产物通过减压阀，将压力释放到常压进入醋酸甲酯分离塔C顶部，从醋酸甲酯分离塔顶部进入，醋酸甲酯分离塔C没有回流，理论板数为10，轻组分醋酸甲酯夹带少量甲醇迅速气化，经塔顶冷凝器冷却后返回到混合罐；重组分甲醇、醋酸和水从醋酸甲酯分离塔C底部流出；

3)步骤2)中的醋酸甲酯分离塔C的塔釜产物引入甲醇回收塔D进行分离，甲醇回收塔D理论板数为15，回流比为5，塔顶馏出醋酸甲酯3返回到混合罐，侧线采出高浓度的甲醇溶液4，塔釜出料为水、醋酸的混合液5。该工艺水解率、能耗指标见表1

实施例2

1)醋酸甲酯1预热温度35℃，去离子水2预热温度60℃，醋酸甲酯和水按摩尔比为1∶3进入装有搅拌器的混合罐A进行搅拌，混合均匀后，通过高压泵打入换热器进行加热，混合液输入高压反应器，反应压力0.5MPa，反应温度65℃，空速0.7立方米/(立方米反应体积·小时)。

2)步骤1)中反应器中的水解产物通过减压阀，将压力释放到常压进入醋酸甲酯分离塔C顶部，从醋酸甲酯分离塔顶部进入，醋酸甲酯分离塔C没有回流，理论板数为14，轻组分醋酸甲酯夹带少量甲醇迅速气化，经塔顶冷凝器冷却后返回到混合罐；重组分甲醇、醋酸和水从醋酸甲酯分离塔C底部流出；

3)步骤2)中的醋酸甲酯分离塔C的塔釜产物引入甲醇回收塔D进行分离，甲醇回收塔D理论板数为19，回流比为3，塔顶馏出醋酸甲酯3返回到混合罐，侧线采出高浓度的甲醇溶液4，塔釜出料为水、醋酸的混合液5。该工艺水解率、能耗指标见表1

实施例3

1)醋酸甲酯1预热温度40℃，去离子水2预热温度65℃，醋酸甲酯和水按摩尔比为1∶4进入装有搅拌器的混合罐A进行搅拌，混合均匀后，通过高压泵打入换热器进行加热，混合液输入高压反应器，反应压力0.6MPa，反应温度70℃，空速0.9立方米/(立方米反应体积·小时)。

2)步骤1)中反应器中的水解产物通过减压阀，将压力释放到常压进入醋酸甲酯分离塔C顶部，从醋酸甲酯分离塔顶部进入，醋酸甲酯分离塔C没有回流，理论板数为18，轻组分醋酸甲酯夹带少量甲醇迅速气化，经塔顶冷凝器冷却后返回到混合罐；重组分甲醇、醋酸和水从醋酸甲酯分离塔C底部流出；

3)步骤2)中的醋酸甲酯分离塔C的塔釜产物引入甲醇回收塔D进行分离，甲醇回收塔D理论板数为23，回流比为1，塔顶馏出醋酸甲酯3返回到混合罐，侧线采出高浓度的甲醇溶液4，塔釜出料为水、醋酸的混合液5。该工艺水解率、能耗指标见表1

实施例4

1)醋酸甲酯1预热温度45℃，去离子水2预热温度70℃，醋酸甲酯和水按摩尔比为1∶5进入装有搅拌器的混合罐A进行搅拌，混合均匀后，通过高压泵打入换热器进行加热，混合液输入高压反应器，反应压力0.7MPa，反应温度75℃，空速1.3立方米/(立方米反应体积·小时)。

2)步骤1)中反应器中的水解产物通过减压阀，将压力释放到常压进入醋酸甲酯分离塔C顶部，从醋酸甲酯分离塔顶部进入，醋酸甲酯分离塔C没有回流，理论板数为22，轻组分醋酸甲酯夹带少量甲醇迅速气化，经塔顶冷凝器冷却后返回到混合罐；重组分甲醇、醋酸和水从醋酸甲酯分离塔C底部流出；

3)步骤2)中的醋酸甲酯分离塔C的塔釜产物引入甲醇回收塔D进行分离，甲醇回收塔D理论板数为27，回流比为0.8，塔顶馏出醋酸甲酯3返回到混合罐，侧线采出高浓度的甲醇溶液4，塔釜出料为水、醋酸的混合液5。该工艺水解率、能耗指标见表1。

实施例5

1)醋酸甲酯1预热温度50℃，去离子水2预热温度80℃，醋酸甲酯和水按摩尔比为1∶6进入装有搅拌器的混合罐A进行搅拌，混合均匀后，通过高压泵打入换热器进行加热，混合液输入高压反应器，反应压力0.8MPa，反应温度80℃，空速1.5立方米/(立方米反应体积·小时)。

2)步骤1)中反应器中的水解产物通过减压阀，将压力释放到常压进入醋酸甲酯分离塔C顶部，从醋酸甲酯分离塔顶部进入，醋酸甲酯分离塔C没有回流，理论板数为25，轻组分醋酸甲酯夹带少量甲醇迅速气化，经塔顶冷凝器冷却后返回到混合罐；重组分甲醇、醋酸和水从醋酸甲酯分离塔C底部流出；

3)步骤2)中的醋酸甲酯分离塔C的塔釜产物引入甲醇回收塔D进行分离，甲醇回收塔D理论板数为30，回流比为0.5，塔顶馏出醋酸甲酯3返回到混合罐，侧线采出高浓度的甲醇溶液4，塔釜出料为水、醋酸的混合液5。该工艺水解率、能耗指标见表1

表1

备注：混合罐A中的混合液由高压泵抽出，混合液先通过换热器加热，再进入高压反应器中。由高压泵提供的高压确保了混合液在高温条件下不会气化，从而确保了混合液在高压反应器中以液态形式存在，从而有很好的传质效果。

表1给出了不同工况下，该工艺的水解率和能耗，由表1可以看出该工艺在较广的工艺条件下都有很好的水解效果，且能耗较低。其中实施例1，水解效率略低，但是其能耗较低，适用于对能耗要求较高的工艺；实施例4，水解效率最高，其能耗略高，适用于对水解率要求较高的工艺。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种醋酸甲酯水解的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的醋酸甲酯水解的方法，其特征在于：所述的水为去离子水。

3.根据权利要求1所述的醋酸甲酯水解的方法，其特征在于：所述的醋酸甲酯和水预热，其中醋酸甲酯预热温度为30-50℃，水的预热温度为50-80℃，进料醋酸甲酯和水的摩尔比为1∶2～1∶6。

4.根据权利要求1所述的醋酸甲酯水解的方法，其特征在于：所述的高压反应器中压力为0.5-0.8MPa，反应温度为60-80℃，空速为0.5～1.5立方米/(立方米反应体积·小时)。

5.根据权利要求1所述的醋酸甲酯水解的方法，其特征在于：所述的催化剂为阳离子交换树脂，催化剂使用寿命5年。

6.根据权利要求1所述的醋酸甲酯水解的方法，其特征在于：所述的步骤2)中水解产物通过减压阀减压进入醋酸甲酯分离塔，是指从醋酸甲酯分离塔第一块板进入，该塔没有回流，理论板数为10-25块。

7.根据权利要求1所述的醋酸甲酯水解的方法，其特征在于：所述的甲醇回收塔回流比为0.5∶1～5∶1，理论塔板数15～30块。