一种多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统及其生产方法技术方案

技术编号:15073385 阅读:95 留言:0更新日期:2017-04-06 19:12
一种多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统及其生产方法,以多元醇(如乙二醇、丙二醇、丙三醇等)和低碳羧酸(如乙酸、丙酸)为原料,采用共沸剂脱水和强酸为催化剂,用一座分段的酯化精馏塔和串联的几个酯化釜组成酯化精馏系统,生产相应的酯的连续化生产工艺。

Continuous production system of low carbon carboxylic acid ester of polyol and production method thereof

Continuous production system of low carbon carboxylic acid esters of a polyol and a production method thereof, with polyol (such as ethylene glycol, propylene glycol, glycerin) and low carbon carboxylic acids (e.g., acetic acid, propionic acid) as raw materials, using azeotropic agent dehydration and acid as catalyst, composition of esterification distillation using a piecewise esterification tower and a series of several esterification reactor, the continuous production process for the production of the corresponding ester.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产工艺,并适合不同的多元醇和不同的低碳羧酸的酯以及它们的混合酯的连续化生产。
技术介绍
不同的多元醇(如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丙三醇、新戊二醇、季戊四醇等)和不同的低碳羧酸(乙酸、丙酸等)可合成很多种多元醇的低碳羧酸酯(包括部分不完全酯及混合醇或混合酸的酯),组成了一个庞大的中等分子量的酯类产品集群,均属于无毒(或低毒)、低挥发性、易生物降解的环保材料,并且其沸点、亲油性、亲水性及与各种高分子材料的相溶性各有特点。随着高分子材料特别是生物基高分子材料的用途越来越广泛,品种增加、产量扩大,所需相应的溶剂和增塑剂的品种和数量也在增加。而高分子材料作为不同用途时对溶剂或增塑剂也有着不相同的要求,因此多元醇的各种酯类也有了相应的市场前景。这些酯类的传统的生产方法采用间歇式生产方法:以过量的酸和一定比例的多元醇加入酯化釜,以强酸(如硫酸、磷酸、对甲苯磺酸或固体酸等)为催化剂,并加入带水剂采用共沸精馏的方法,除去反应生成的水完成酯化反应。为了避免引进杂质,带水剂一般可选用原料羧酸的相应的酯,如乙酸正丙酯(或乙酸丁酯)、丙酸乙酯,它们与水的共沸点分别是82.4℃、81.2℃,易与酸分离(共沸点和酸的沸点差依次为35.6℃、59.9℃),共沸组份中水的组成依次是14%、10%,且在水中的溶解度都较小,均能达到很好的共沸脱水的效果,完成相应的酯化反应,得到粗成品。粗成品经脱酸、中和、精馏(或脱酸、中和、脱水、过滤)得到成品。对于三元醇及三元以上的醇,由于位阻作用的存在,另需加相应的酸酐(乙酸酯用乙酸酐、丙酸酯用丙酸酐)深度酯化,然后得到高纯度的产品。采用间歇式生产方法时,一般采用羧酸过量的方法。一方面是为了能使多元醇酯化相对完全(对于伯醇,酯化度能达到99%以上),同时由于羧酸的沸点较其酯要低得多,因此易从产品中分离出来。在间歇法生产中,酯化反应开始阶段由于酸和多元醇的浓度都较高,反应速度很快,一般用整个酯化反应的25%的时间就能完成80%的反应,随着反应时间向后推移,酸的浓度相对较低,而未反应的醇的浓度则越来越低,反应速度越来越慢,生成的水越来越少,为了达到多元醇充分利用和满意的产品纯度,必须增加反应时间来保证反应的深度。反应时间长、投资多、设备利用率低、产量小是其一大缺点。间歇法生产低碳羧酸酯的另一个问题是:随着大部分酯化生成的水移出反应体系,总会有一部分带水剂的损失,在较大的反应体系中有时需要补充部分带水剂。由于反应后期生成的水的量很少,而塔的流量减少会降低塔的分离效率。因此必须保持相对较高的流量才能使塔顶馏出物冷凝液能有较好的油水分离效果,并保证水相中的羧酸浓度较低达到可接受的水平(因为水中的带水剂可以回收,而其中的酸则无法回收)。因此,在反应的后期阶段,增加的酯化程度占整个酯化度的比例虽小,但能量消耗却占有很大的比例,能耗高是间歇法生产的最大的缺点。国外科宁公司采用塔式精馏酯化反应来生产三乙酸丙三醇酯,即在塔的上中部加入经预热的99.5%的丙三醇,在塔底加入乙酸,在塔顶用带水剂分离酯化反应生成的水,丙三醇自上而下与乙酸接触,逐步反应在塔底得到丙三醇的三乙酸酯、二乙酸酯和一乙酸酯,再经乙酸酐深度酯化得到高纯度的酯化成品。但此方法的缺点是塔很高且投资大,前期的酯化程度较低,每吨产品需消耗乙酸酐较高,是目前常规的间歇法消耗乙酸酐数量的5-8倍。由于乙酸酐价格通常是乙酸的2倍左右,而其酯化分数仅为乙酸的1.18倍,因此增加了生产成本,在自己不生产乙酸酐的企业里会大大增加生产成本。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足,提供了一种解决现有的间歇法生产低碳羧酸多元醇酯的设备效率低、产量小、能耗过高等缺点,实现高效节能和DCS控制的连续化生产的多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统及其操作方法。为实现本专利技术目的,提供了以下技术方案:一种多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统,包括酯化精馏塔、与酯化精馏塔底端出料口连接的至少3个顺次串接的酯化釜,其特征在于所述酯化精馏塔由上、中、下三个塔节构成,上塔节顶内设有带水剂回流分布器,带水剂回流分布器管道连接油水分离器上层带水剂出口,中塔节设有混合气体进料口;下塔节为羧酸脱水的精脱水塔,塔下部设有带水剂进料口,下塔节塔底设有加热器;所述酯化精馏塔塔顶附设有冷凝器、油水分离器以及酯化水回收塔-,酯化精馏塔顶端共沸物出口连接冷凝器,冷凝器连接油水分离器,油水分离器上层带水剂出口通过管道分别连接酯化精馏塔的上塔节顶内的带水剂回流分布器以及近酯化精馏塔的下塔节底端出料口上方的带水剂进料口,油水分离器下层水出口连接酯化水回收塔上部酯化水进口,酯化水回收塔顶端共沸物出口通过回收管道连接油水分离器,酯化水回收塔底端排水口连接污水处理系统,所述顺次串接的酯化釜顶端混合气体出口管道连接酯化精馏塔中塔节的混合气体进料口。所述酯化水回收塔,是指塔上部带有酯化水进料口,塔上部为带水剂与水共沸精馏塔,塔底部为带加热装置或再沸器的蒸馏塔。作为优选,顺次串接的酯化釜安装时成阶梯型排列,形成逐渐降低的高度差,第一酯化釜最高。作为优选,酯化釜设置为3或4个。作为优选,第一酯化釜顶端连接有多元醇原料罐以及催化剂贮罐,酯化精馏塔底端出料口与第一酯化釜的连接管道上设置有羧酸贮罐。作为优选,酯化精馏塔底端出料口分别设置管道连接每个酯化釜。作为优选,回收管道上设置有冷凝器Ⅱ。作为优选,每个酯化釜均设置有搅拌装置和加热装置。为实现本专利技术目的,提供了一种利用多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统的生产方法,其特征在于以多元醇和低碳羧酸为原料,以强酸为催化剂,以相应的低碳羧酸酯为带水剂,在过量羧酸存在的情况下,连续向酯化釜中加入催化剂、多元醇和低碳羧酸,通过多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统得到粗成品,再经过后处理得到合格产品;所述多元醇包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丙三醇、新戊二醇、季戊四醇一种或组合;所述低碳羧酸包括乙酸、丙酸、甲酸或丁酸酯;所述强酸催化剂包括硫酸、磷酸、对甲苯磺酸或杂多酸;所述过量羧酸,是指预先加入酯化釜内的羧酸,酸的过量在反应过程中有利于醇的酯化反应的完全或达到较大值;所述催化剂、多元醇和低碳羧酸,是指获得目标产品(粗成品)所消耗的相应比例的催化剂、多元醇和低碳羧酸;所述后处理,是指一般高沸点酯类产品的精制工艺如脱酸、中和、脱水、脱色过滤或真空蒸馏;所述相应的低碳羧酸酯为带水剂,是指所用的低碳羧酸的酯。比如制取乙酸多元酸醇用乙酸酯,优选乙酸正丙酯或乙酸丁酯;丙酸多元醇酯用丙酸酯,优选丙酸乙酯。为更好的理解本专利技术技术方案,以下为工作原理:在现有技术的间歇法生产中,酯化塔底部的回流液由于不断和酯化釜中蒸馏出来的羧酸和水的混合物相接触,所以此回流液中会含有一定量的水分,直接进入酯化釜将对酯化反应速度有一定的影响。在本专利技术中,此回流液继续向下流动,近酯化精馏塔的下塔节底端出料口上方设置有带水剂进料口,即将油水分离器中的带水本文档来自技高网
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一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/27/CN105693514.html" title="一种多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统及其生产方法原文来自X技术">多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统及其生产方法</a>

【技术保护点】
一种多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统,包括酯化精馏塔、与酯化精馏塔底端出料口连接的至少3个顺次串接的酯化釜,其特征在于所述酯化精馏塔由上、中、下三个塔节构成,上塔节顶内设有带水剂回流分布器,带水剂回流分布器管道连接油水分离器上层带水剂出口,中塔节设有混合气体进料口;下塔节为羧酸脱水的精脱水塔,塔下部设有带水剂进料口,下塔节塔底设有加热器;所述酯化精馏塔塔顶附设有冷凝器、油水分离器以及酯化水回收塔­,酯化精馏塔顶端共沸物出口连接冷凝器,冷凝器连接油水分离器,油水分离器上层带水剂出口通过管道分别连接酯化精馏塔的上塔节顶内的带水剂回流分布器以及近酯化精馏塔的下塔节底端出料口上方的带水剂进料口,油水分离器下层水出口连接酯化水回收塔上部酯化水进口,酯化水回收塔顶端共沸物出口通过回收管道连接油水分离器,酯化水回收塔底端排水口连接污水处理系统,所述顺次串接的酯化釜顶端混合气体出口管道连接酯化精馏塔中塔节的混合气体进料口。

【技术特征摘要】
1.一种多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统,包括酯化精馏塔、与酯化精馏塔底端出料口连接的至少3个顺次串接的酯化釜,其特征在于所述酯化精馏塔由上、中、下三个塔节构成,上塔节顶内设有带水剂回流分布器,带水剂回流分布器管道连接油水分离器上层带水剂出口,中塔节设有混合气体进料口;下塔节为羧酸脱水的精脱水塔,塔下部设有带水剂进料口,下塔节塔底设有加热器;所述酯化精馏塔塔顶附设有冷凝器、油水分离器以及酯化水回收塔-,酯化精馏塔顶端共沸物出口连接冷凝器,冷凝器连接油水分离器,油水分离器上层带水剂出口通过管道分别连接酯化精馏塔的上塔节顶内的带水剂回流分布器以及近酯化精馏塔的下塔节底端出料口上方的带水剂进料口,油水分离器下层水出口连接酯化水回收塔上部酯化水进口,酯化水回收塔顶端共沸物出口通过回收管道连接油水分离器,酯化水回收塔底端排水口连接污水处理系统,所述顺次串接的酯化釜顶端混合气体出口管道连接酯化精馏塔中塔节的混合气体进料口。
2.根据权利要求1所述的一种多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统,其特征在于顺次串接的酯化釜安装时成阶梯型排列,形成逐渐降低的高度差,第一酯化釜最高。
3.根据权利要求2所述的一种多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统,其特征在于酯化釜设置为3或4个。
4.根据权利要求2所述的一种多元醇的低碳羧酸酯的连续化生产系统,其特征在于第一酯化釜顶端连接有多元醇原料罐以及催化剂贮罐,酯化精馏塔底端出料口与第一酯化釜的连接管道上设置有羧酸贮...

【专利技术属性】
技术研发人员:周建安周永芳陈平曹立军
申请(专利权)人:江苏雷蒙化工科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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