渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，涉及化学领域，该种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，包括循环罐、固体酸催化剂床、膜组件以及废水罐；所述循环罐的一侧设置有第一循环泵，所述第一循环泵远离循环罐的一端连接有第一过滤器，所述第一过滤器远离第一循环泵的一端与固体酸催化剂床连接；所述循环罐与膜组件之间设置有换热器，所述换热器远离膜组件的一端连接有第二循环泵。通过将渗透汽化膜和酯化反应直接耦合，再将反应体系中副产物水直接脱出，可以直接大幅度促进酯化反应速率，增加产品收率，生产效率大大提高。生产效率大大提高。生产效率大大提高。

【技术实现步骤摘要】
渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置


[0001]本专利技术属于化学领域，特别涉及一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置。

技术介绍

[0002]酯化反应，是一类有机化学反应，是醇跟羧酸或含氧无机酸生成酯和水的反应。分为羧酸跟醇反应和无机含氧酸跟醇反应和无机强酸跟醇的反应三类；其中羧酸跟醇的酯化反应是可逆的，一般情况下反应进行不彻底。酯化反应属于单行双向反应。而且一般反应极缓慢，故常用浓硫酸或固体酸作催化剂。酯类产品是制造染料和医药的原料，也广泛应用在精细化工中，是化工行业中重要的一种产品。CN108059597专利中设计了一种带侧线的反应精馏和渗透汽化耦合生产乙酸乙酯的方法，该工艺中的渗透汽化膜可将乙酸乙酯带出的水分及时脱出并得到乙酸乙酯产品，但渗透汽化膜的作用是用于产品的精制，并不直接将水从反应体系中脱出从而促进反应向产品方向进行；CN107628946A专利中提出了一种反应精馏和渗透汽化膜耦合生产乙酸乙酯的工艺，该工艺塔顶采出口正压蒸汽和渗透汽化膜进口相连，渗透汽化膜将产品中水脱出，得到乙酸乙酯产品蒸汽，其中渗透汽化膜采用的分子筛膜，从中可知渗透汽化膜的作用也是在于产品的精制，也不是直接从反应体系中将水脱出，促进反应向产品方向进行的效果并不明显；CN102249916A专利中提到了一种柠檬酸三丁酯连续化生产工艺中，其中在酯化反应工艺中使用了渗透汽化膜，但渗透汽化膜是用于产品的精制，进膜前对反应溶液进行酸性中和，得到中性的溶液后再汽化进膜，得到柠檬酸三丁酯，该工艺中渗透汽化膜并不能促进酯化反应进行，只是在产品精制中起到作用。
[0003]但是，由于反应体系处于酸性条件下，分子筛膜等无法直接将副产物水从反应体系中脱出，无法直接对酯化反应的速率、产品收率产生影响，从而使得酯化反应速率不高、产品收率较低，依然处于采用一种反应物过量消耗另一种反应物传统方式，经济性较低，也加大了产品精制过程难度，能耗较大。
[0004]因此，现在亟需一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，本专利技术提供了将渗透汽化膜直接和反应装置耦合，应用于羧酸和醇类酯化反应，将酯化反应中的副产物水从体系中直接脱出，直接促进酯化反应向产品方向进行，增加反应速率和产品收率，使得产品投料比达到1:1的绿色反应条件，产品的转化率达到99％，降低了产品精制的难度，节约了分离的能耗，使得整体工艺效率大幅度提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，解决了现有技术中由于反应体系处于酸性条件下，分子筛膜等无法直接将副产物水从反应体系中脱出，无法直接对酯化反应的速率、产品收率产生影响，从而使得酯化反应速率不高、产品收率较低，依然处于采用一种反应物过量消耗另一种反应物传统方式，经济性较低，也加大了产品精制过程难度，能耗较大的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的装置，包括：循环罐、固体酸催化剂床、膜组件以及废水罐；
[0007]所述循环罐的一侧设置有第一循环泵，所述第一循环泵远离循环罐的一端连接有第一过滤器，所述第一过滤器远离第一循环泵的一端与固体酸催化剂床连接；
[0008]所述循环罐与膜组件之间分别设置有换热器，所述换热器远离膜组件的一端连接有第二循环泵，所述第二循环泵远离第二换热器的一端连接有第二过滤器，所述第二过滤器远离第二循环泵的一端与循环罐连接；
[0009]所述膜组件与废水罐之间安装有冷凝器，所述冷凝器的一侧连接有真空泵。
[0010]作为一优选的实施方式，所述固体酸催化剂床的出口与循环罐上方的一个进口相连。
[0011]作为一优选的实施方式，所述循环罐的顶端与底端分别设置有原料进口和产品出口。
[0012]作为一优选的实施方式，所述冷凝器上方出口与真空泵连接，且真空泵出口与大气相连。
[0013]作为一优选的实施方式，所述冷凝器下端出口与废水罐进口相连，且废水罐出口与大气相连。
[0014]一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法，包括以下具体流程：
[0015]S1.将羧酸和醇类物料等摩尔比例直接投入循环罐中；
[0016]S2.进入循环罐中的物料经过第一循环泵泵送后进入第一过滤器，经第一过滤器再进入固体酸催化剂床中进行催化反应，反应后的羧酸、醇类及产品酯类、副产物水再次进入循环罐中，反复循环使物料通过固定床，促进反应向产品方向进行；
[0017]S3.循环罐中的物料在进行循环催化反应的同时，循环罐中的羧酸、醇类、酯类和副产物水也会经过第二过滤器、第二循环泵将酸性混合物料送入膜组件中，从而利用换热器以及膜组件的渗透汽化作用将副产物水及时的脱出，从而能够快速高效的直接促进酯化反应向正方向进行；
[0018]S4.进入膜组件渗透侧的水在高温、真空下快速汽化，促进渗透水快速的脱离膜组件渗透侧表面，降低渗透阻力，渗透的水再经过冷凝器冷凝，收集到废水罐中进行回收，大幅度的降低环保压力；
[0019]S5.监测循环罐，当反应体系中反应底物消耗殆尽时，将水脱出，循环罐中即可得到酯类产品。
[0020]作为一优选的实施方式，所述S2中的流程为酯化反应系统加工流程，且反应物料体系的pH范围维持在0
‑
7，反应温度范围为70
‑
190℃。
[0021]作为一优选的实施方式，所述S3中的流程为渗透汽化脱水系统的加工流程，且所述渗透汽化脱水系统的运行温度为70
‑
150℃，pH耐受范围为0
‑
8。
[0022]作为一优选的实施方式，所述膜组件渗透侧处于真空状态，真空度为1
‑
10KPa。
[0023]采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：
[0024]1、该种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，通过将渗透汽化膜和酯化反应直接耦合，再将反应体系中副产物水直接脱出，可以直接大幅度促进酯化反应速率，增加产品收率，生产效率大大提高；
[0025]2、该种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，通过改变传统方法中一种底物大大过量来消耗另一种底物的反应模式，改为投料比例为1:1，使得反应更具经济性，符合绿色环保的发展要求；
[0026]3、该种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，通过将反应和产品精制耦合在一起，简化了反应工艺，大幅度的节约了运行成本和能耗；
[0027]4、该种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，通过将酯化反应系统和渗透汽化脱水系统并联连接，保障了二者能够相互独立运行，可以更好的协调解决酯化反应系统和渗透汽化脱水系统产脱水速率不同的匹配问题，为该方法及装置在酯化反应中的通用性提供有力的技术保障；
[0028]5、该种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法及其装置，由于各自装置反应温度范围十分匹配，使得整体工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的装置，其特征在于，包括：循环罐(1)、固体酸催化剂床(6)、膜组件(7)以及废水罐(9)；所述循环罐(1)的一侧设置有第一循环泵(2)，所述第一循环泵(2)远离循环罐(1)的一端连接有第一过滤器(3)，所述第一过滤器(3)远离第一循环泵(2)的一端与固体酸催化剂床(6)连接；所述循环罐(1)与膜组件(7)之间分别设置有换热器(11)，所述换热器(11)远离膜组件(7)的一端连接有第二循环泵(5)，所述第二循环泵(5)远离换热器(11)的一端连接有第二过滤器(4)，所述第二过滤器(4)远离第二循环泵(5)的一端与循环罐(1)连接；所述膜组件(7)与废水罐(9)之间安装有冷凝器(8)，所述冷凝器(8)的一侧连接有真空泵(10)。2.如权利要求1所述的一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的装置，其特征在于：所述固体酸催化剂床(6)的出口与循环罐(1)上方的一个进口相连。3.如权利要求1所述的一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的装置，其特征在于：所述循环罐(1)的顶端与底端分别设置有原料进口和产品出口。4.如权利要求1所述的一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的装置，其特征在于：所述冷凝器(8)上方出口与真空泵(10)连接，且真空泵(10)出口与大气相连。5.如权利要求1所述的一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的装置，其特征在于：所述冷凝器(8)下端出口与废水罐(9)进口相连，且废水罐(9)出口与大气相连。6.如权利要求1所述的一种渗透汽化膜耦合酯化反应生产酯类产品的方法，其特征在于：包括以下具体流程：S1.将羧酸和醇类物料等摩尔比例直接投入循环罐(1)中；S2.进入循环罐(1)中的物料经过第一循环泵(2)泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊春刚，杨震鸿，
申请(专利权)人：广州汉至蓝能源与环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：