一种酯化反应器制造技术

本发明专利技术为一种酯化反应器，适用于羧酸类和醇类物质进行酯化反应。反应器由多块塔板组成，每块塔板上都安装一个降液管和一个升气管，升气管连接可旋转的气体分布器，气体分布器由引气管、扇片和喷嘴构成。每块塔板都保留一定液位的液体，液体中有固体催化剂。液相为含有羧酸的组分，在反应器中向下由一块酯化塔板流向下一块塔板，与上升的醇蒸汽逆流反应。本发明专利技术酯化反应器具有气、液、固三相接触充分，反应效率高，反应器容积利用率高等优点，可以适用于各种酯化反应过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种反应器，特别是适用于羧酸类和醇类物质进行酯化反应的 反应器。
技术介绍
酯化反应是由元酸、二元酸或者是多元酸(特定条件下也可以是酸酐) 与醇或酚类物质反应生成酯的过程，酯化反应一般为可逆的平衡反应。这些醇、 酚类物质可以是一元醇、二元醇或者多元醇。以单酯为例反应过程如下 rjcooh + r2oh, 、 r1coOR2 +h20 ( 1 )r可以是一个氢原子或者是单价的有机基团，rs是单价的有机基团。当反应物为酸酐时，反应分为两步zGO\ COOH R3〈CO〉0 + R40H R3〈4 (2)COOR4，yCOOH 4 _^ d3/R <r。。R4 + ROH ^—— R 〈 A+a0 (3)\，R 、COOR4W是二价有机基团，^是单价有机基团。反应式2会在无催化剂的条件下可以自动反应，牛成的有机酸会一定程度 上催化反应1和反应3。但通常需要向反应物中加入催化剂以促进酯化反应的进行。最常用的催化剂是硫酸和如苯磺酸等的含硫有机酸。但是这些催化剂为均 相催化剂，虽然催化效果非常好，但是必须经过中和反应后才可以得到酯相产品，中和步骤常用强碱试剂(如氢氧化钠溶液)，该过程有以下缺点1、酯化反应是一个相平衡反应，未反应的羧酸会参加中和反应，而从羧酸盐溶液中分离未反应的羧酸非常困难，所以中和步骤会造成该工艺巾明显的原 料损失；2、 中和反应过程中有部分的酯溶解在碱液中，有部分酯以钠盐形式溶解在 碱液中，酯的损失量取决于酯在碱液中的溶解度；3、 水洗过程屮产生的有机羧酸盐会加剧环境污染问题；4、 当产品中含长链脂肪酸时，会与强碱溶液反应形成强碱脂肪酸盐，长链脂肪酸盐是表面活性剂，遇水形成稳定的乳化液，很难进行油水分离。采用均 相催化剂进行连续酯化反应有很多缺点，通常采用间歇式反应，产品质量不高。5、 采用均相催化剂的另一个缺点是酯相中混有含硫组分，而含硫组分将严 重影响后继工艺操作。为解决这一问题，实验室开发一种以酸性离子交换树脂为催化剂生产马来 酸二甲酯的工艺。在专利EP-A-0255399对该技术进行了阐述。根据专利描述， 液相为马来酸单甲酯，与醇蒸汽在装有酯化催化剂的区域中连续逆流反应制备 马来酸二甲酯，塔内固体催化剂以滴流床方式堆放在塔板上的网罩内，液相向 下流动与浓度越来越高的醇蒸汽在装有催化剂的酯化区逆流接触反应。另一种 反应器形式为一组相连的连续搅拌釜。液相由一个反应釜流向下一个反应釜， 同时醇蒸汽由下一个反应釜流向前一个反应釜。这种操作方式操作复杂，并且 反应效率较低。专利EP-A-0255399和专利WO-A-88/00937中的描述复杂。反应塔中有多 个带网罩的塔板，离子交换树脂催化剂装在网罩中。这种复合反应器系统需要 对搅拌机进行连续操作，难于实施。WO-A-90/08127公开了一种酯化反应器和 工艺，使用多层塔板式反应器，但需要在反应器每层塔板反应空间内设置垂直 档板，以增加反应物料的接触效果。这种方式作用有限，不能使床层温度和流 体动力学均匀，难以有效的提高反应器的使用效率
技术实现思路
本专利技术是以固体颗粒的酸性催化剂，反应制备酯的反应设备，固体颗粒的 酸性催化剂容易装填并且易于悬浮，适于进行连续搅拌。本专利技术适用于以各种 微粒状离T交换树脂为催化剂的酯化反应过程。本专利技术酯化反应器内安装多层塔板，固体酯化催化剂散放在塔板上，塔板 上连接降液管和升气管，降液管上部开口与塔板上的液位高度相当，降液管下 部开口伸入相邻下层塔板液面以下，升气管在塔板上部的开口设置气体分布器，气体分布器为旋转式气体分布器，气体分布器由引气管、扇片和喷嘴构成，引 气管为"T"形结构，引气管顶部支管可以为两条或多条，顶部支管端部设置喷 嘴，顶部支管固定扇片，引气管下部连接管与升气管以套筒活动连接结构连接， 气体分布器可绕升气管水平旋转。本专利技术酯化反应器使用时，塔板数量可以根据反应物料的性质以及反应后产品质量要求具体确定，-般为3 50块。每个塔板上都保留一定的液体和一定的固体酯化催化剂。原料为酸组分如一元酸、二元酸、多元酸、酸酐及其混合 物与醇组分如一元醇、二元醇、多元醇、苯酚及其混合物。反应器由许多上下安装的酯化塔板组成，每个塔板上保留一定量的液体和固体催化剂，降液管与 酯化塔板连接，要求在反应器内的液相向下流经酯化塔板时保留塔板上的固体催化剂；升气管与酯化塔板连接，蒸汽由塔板下进入塔板上的反应区，并且搅 拌塔板上液相及其中的固体催化剂。重组分如羧酸组分或醇组分从最顶端的塔 板处进料，同时轻组分如羧酸或醇组分由最底端的塔板的底部进料。轻组分蒸 汽夹带酯化反应生成的水由反应器顶端出去，而由反应器底端得到重组分如羧 酸酯。本专利技术以反应物中的轻组分为蒸汽，轻组分可以是羧酸或醇。由蒸汽将酯 化反应生成的水带出，同时不影响其重组分如羧酸酯的质量。因此本质上要求 在第一块塔板(最顶部塔板)处压强下，酯化反应器出口混合蒸汽的沸点，或 者出口混合蒸汽中最轻组分的沸点要明显低于重组分如羧基酸、醇或羧酸酯产 品中任何一个组分在该条件下的沸点。 一般来说，在同样的压强下沸点相差至少15'C，最好为25。C以h。本专利技术屮单酯化反应指用一元脂肪酸与烷醇或酸酐与烷醇反应生成一元脂 肪酸酯，这里的一元脂肪酸指包含6 26碳的脂肪酸，或其中的两种或更多的 混合物。特别是1 10碳数的垸醇制得垸基酯。这単的一元酸包含脂肪酸如癸酸、十二垸酸、十四垸酸、亚油酸、肉豆蔻 酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、二十烷酸、异硬脂酸等类似脂肪酸及其 二种或两种以上的混合物。脂肪酸可以由天然的甘油三酸酯水解制得，如棉籽 油、菜籽油、棕榈油和动物油如猪油、牛油、鱼油等。如果需要的话可以以精 馏的方式对混合酸组分进行选择，如通过分离得到沸点不低于C8 C10的酸的 沸点的酸；或者分离得到沸点不高于C22酸沸点的酸；或者是分离出沸点较高 的酸和沸点较低的酸得到混合酸如沸点在C8 C22的酸的沸点之间的酸。脂肪 酸混合物也可以含有不饱和烯酸如油酸。这些脂肪酸混合物可以与甲醇反应制脂肪酸甲酯混合物，脂肪酸甲酯再加氢制烷醇，如C8到C2。的垸醇(通常也叫洗涤剂醇类)，可以不用对烷醇进行分离制备洗涤剂。本专利技术还适用于另一种生产羧基酸酯的方法，既生产二元脂肪酸酯、二元 脂肪环族酯(Q到C8)和饱和或不饱和二元羧酸酯。产品由烷醇与二元羧酸或 其酸酐或者二元羧酸及其酸酐混合物反应制得。生产的二元羧酸酯如草酸二酯、 马来酸二酯、琥珀酸二酯、延胡索酸二酯、戊二酯、庚二酯、壬二酯，还包括 四氢呋喃，包括所有从C,到C1Q的烷基二酸酯。任何含有二元羧酸或其酸酐(如 果存在)或者二元羧酸及其混合物都可以用作生产这种二元羧酸酯的原料。C7到C20的一元烷基芳香族酯及其混合物的制备也适用于本专利技术，如苯甲酸和l一萘酚酸等。本专利技术同样适用于C8到C加的芳香族的酸、酐及其混合物制备二元 的芳香族羧酸酯。本专利技术同样适用于多元酸制备多元酯。多元酸有柠檬酸、 均苯四酸二酐等。本专利技术同样适用于制备二元醇酯和多元醇酯，二元醇如乙二 醇、丙二醇等，多元醇如丙二醇、山梨醇、甘露醇、木糖醇等。本专利技术中提到的两种轻组分羧酸和醇中，通常轻组分为醇类。例如在甲醇6与甘油三酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酯化反应器，反应器内安装多层塔板，固体酯化催化剂散放在塔板上，塔板上连接降液管和升气管，降液管上部开口与塔板上的液位高度相当，降液管下部开口伸入相邻下层塔板液面以下，升气管在塔板上部的开口设置气体分布器，其特征在于：气体分布器为旋转式气体分布器，气体分布器由引气管、扇片和喷嘴构成，引气管为“Ｔ”形结构，引气管顶部支管可以为两条或多条，顶部支管端部设置喷嘴，顶部支管固定扇片，引气管下部连接管与升气管以套筒活动连接结构连接，气体分布器可绕升气管水平旋转。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕清林，霍稳周，陈明，李化伊，魏晓霞，赵光宇，高飞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]