甲氧基乙酸甲酯水解制乙醇酸甲酯和乙醇酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种甲氧基乙酸甲酯水解制乙醇酸甲酯和乙醇酸的方法，其包括：将含有甲氧基乙酸甲酯和水的原料通过填装有酸性分子筛催化剂的反应器，在一定的反应条件下反应，制取乙醇酸甲酯和乙醇酸；其中，在反应器的上游至下游之间，所述酸性分子筛催化剂填装在反应器的至少2个间隔的反应区，甲氧基乙酸甲酯经由不同甲氧基乙酸甲酯进料口分别通入所述至少2个间隔的反应区；水经由设置在反应器上游的水进料口通入所述至少2个间隔的反应区。通过这种方法，提高了甲氧基乙酸甲酯的转化率以及乙醇酸甲酯和乙醇酸选择性，降低了分离和循环能耗。循环能耗。循环能耗。

【技术实现步骤摘要】
甲氧基乙酸甲酯水解制乙醇酸甲酯和乙醇酸的方法


[0001]本专利技术属于催化化学领域，涉及一种甲氧基乙酸甲酯水解制取乙醇酸甲酯和乙醇酸的方法。

技术介绍

[0002]一次性不可降解塑料吸管、不可降解塑料包装等均被明确禁止使用，改用绿色环保材料已是大势所趋，而可降解塑料产业近期成为市场关注的热点。聚乙醇酸PGA是聚羟基脂肪酸酯中最简单的线性聚酯，为全生物降解材料，可以通过乙醇酸甲酯、乙醇酸等单体缩合合成。其降解条件温和，在水和微生物作用下，在自然环境中能实现快速降解，最终降解产物为二氧化碳和水。除此之外， PGA还能在海水中进行降解，其降解产物对人体和环境皆无害。
[0003]聚乙醇酸的单体制备方法主要包括氯乙酸水解法、甲醛羰化法、草酸二甲酯部分加氢等。氯乙酸水解法，不仅原料氯乙酸制备过程中污染大，而且水解过程会产生大量的废盐，污染严重，产品质量较差，目前基本被淘汰。甲醛羰化法，尽管原料便宜易得，但需要在高温、高压、强液体酸、有机溶剂条件下进行；设备容易腐蚀，产品提纯难度大，导致工业生产成本高。近年来，草酸二甲酯部分加氢制乙醇酸甲酯法被广泛关注。然而，一方面草酸二甲酯部分加氢催化剂还不成熟，转化效率低、稳定性差；另一方面草酸二甲酯生产流程长、成本较高；这严重制约了该方法的发展。目前乙醇酸甲酯、乙醇酸等单体的工业生产技术尚不成熟，导致PGA塑料产能不足、价格昂贵，限制了其大规模的替代应用。鉴于此，非常有必要开发一种绿色、经济、高效的PGA单体合成技术。
[0004]近年来，甲缩醛羰化制甲氧基乙酸甲酯反应受到了广泛的关注。此反应基于分子筛催化剂，在较低反应温度下就可实现，原子经济性高。原料甲缩醛生产效率高，工业化技术非常成熟，价格便宜。因此，利用甲缩醛羰化制取甲氧基乙酸甲酯，进一步水解制取乙醇酸甲酯和乙醇酸，有望成为一条竞争力强的PGA单体合成路线。目前，还未有该技术路线的报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种绿色高效的PGA单体乙醇酸甲酯、乙醇酸合成方法。其特征在于，将含有甲氧基乙酸甲酯和水的原料通过载有酸性分子筛催化剂的反应器，在一定的反应条件下反应，制取乙醇酸甲酯和乙醇酸；其中，所述催化剂采用分段填装，原料甲氧基乙酸甲酯采用分段进料。
[0006]甲氧基乙酸甲酯水解反应主反应方程式如下：
[0007]CH3OCH2COOCH3+H2O
→
HOCH2COOCH3+HOCH2COOH
[0008]甲氧基乙酸甲酯+水
→
乙醇酸甲酯+乙醇酸
[0009]反应过程中还有甲氧基乙酸、甲醇、二甲醚等水解产物。甲氧基乙酸既可以水解成产物乙醇酸，还可以非常容易酯化成原料甲氧基乙酸甲酯，因此在实际计算过程中将其当
作反应原料。
[0010]具体而言，本专利技术提供了一种甲氧基乙酸甲酯水解制乙醇酸甲酯和乙醇酸的方法，其特征在于，将含有甲氧基乙酸甲酯和水的原料通过填装有酸性分子筛催化剂的反应器，在一定的反应条件下反应，制取乙醇酸甲酯和乙醇酸；其中，在反应器的上游与下游之间，所述酸性分子筛催化剂填装在反应器的至少2个间隔的反应区，甲氧基乙酸甲酯经由不同甲氧基乙酸甲酯进料口分别通入所述至少2个间隔的反应区；水经由设置在反应器上游的水进料口通入所述至少2个间隔的反应区。
[0011]可选地，所述反应器为单个固定床反应器，包括2～10段构成反应区的催化剂床层，每段催化剂床层的上部均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的催化剂床层提供甲氧基乙酸甲酯。具体而言，除了在最靠近反应器上游的催化剂床层的上部设置甲氧基乙酸甲酯进料口之外，其余甲氧基乙酸甲酯进料口设置在相邻的催化剂床层之间。
[0012]可选地，所述反应器为单个固定床反应器，包括2～4段构成反应区的催化剂床层，每段催化剂床层的上部均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的催化剂床层提供甲氧基乙酸甲酯。具体而言，除了在最靠近反应器上游的催化剂床层的上部设置甲氧基乙酸甲酯进料口之外，其余甲氧基乙酸甲酯进料口设置在相邻的催化剂床层之间。
[0013]可选地，所述反应器包括2～10个串联的构成反应区的子固定床反应器，所述酸性分子筛催化剂填装在每个子固定床反应器内，每个子固定床反应器均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的子固定床反应器提供甲氧基乙酸甲酯。具体而言，每个子固定床反应器的顶部均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的子固定床反应器提供甲氧基乙酸甲酯。
[0014]可选地，所述反应器包括2～4个串联的构成反应区的子固定床反应器，所述酸性分子筛催化剂填装在每个子固定床反应器内，每个子固定床反应器均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的子固定床反应器提供甲氧基乙酸甲酯。具体而言，每个子固定床反应器的顶部均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的子固定床反应器提供甲氧基乙酸甲酯。
[0015]可选地，每个子固定床反应器的顶部均设有水进料口，每个子固定床反应器的底部均设有水出料口，一个子固定床反应器的水出料口与其相邻的水进料口连通。
[0016]可选地，进入每个反应区的甲氧基乙酸甲酯占甲氧基乙酸甲酯总量的质量分数为大于0％且小于100％。
[0017]可选地，进入每个反应区的甲氧基乙酸甲酯占甲氧基乙酸甲酯总量的质量分数相等。
[0018]所述催化剂分段填装到单个固定床反应器和催化剂装填到多个串联的子固定床反应器本质上都是将催化剂在固定床反应器中分段填装。
[0019]例如，如果将100吨催化剂分4段平均装填到一个固定床反应器，每段催化剂层装填量为25吨；如果将100吨催化剂平均装填到4个串联的子固定床反应器，每个子固定床反应器装填量也为25吨。在实际中，这两种装填方式的区别在于一个容积大的固定床反应器和多个容积小的子固定床反应器的等效替换。
[0020]可选地，所述反应器为单个固定床反应器，包括2个构成反应区的催化剂床层，通入每个催化剂床层的甲氧基乙酸甲酯占甲氧基乙酸甲酯总量的质量分数为50％。
[0021]可选地，所述反应器为单个固定床反应器，包括3个构成反应区的催化剂床层，通入每个催化剂床层的甲氧基乙酸甲酯占甲氧基乙酸甲酯总量的质量分数为33.3％。
[0022]可选地，所述反应器为单个固定床反应器，包括4个构成反应区的催化剂床层，通入每个催化剂床层的甲氧基乙酸甲酯占甲氧基乙酸甲酯总量的质量分数为25％。
[0023]可选地，所述反应器包括2个串联的构成反应区的子固定床反应器，通入每个子固定床反应器的甲氧基乙酸甲酯占甲氧基乙酸甲酯总量的质量分数为50％。
[0024]可选地，所述反应器包括3个串联的构成反应区的子固定床反应器，通入每个子固定床反应器的甲氧基乙酸甲酯占甲氧基乙酸甲酯总量的质量分数为33.3％。
[0025]可选地，所述反应器包括4个串联的构成反应区的子固定床反应器，通入每个子固定床反应器的甲氧基乙酸甲酯占甲氧基乙酸甲酯总量的质量分数为25％。
[0026]当甲氧基乙酸甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲氧基乙酸甲酯水解制乙醇酸甲酯和乙醇酸的方法，其特征在于，将含有甲氧基乙酸甲酯和水的原料通过填装有酸性分子筛催化剂的反应器，在一定的反应条件下反应，制取乙醇酸甲酯和乙醇酸；其中，在反应器的上游与下游之间，所述酸性分子筛催化剂填装在反应器的至少2个间隔的反应区，甲氧基乙酸甲酯经由不同甲氧基乙酸甲酯进料口分别通入所述至少2个间隔的反应区；水经由设置在反应器上游的水进料口通入所述至少2个间隔的反应区。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应器为单个固定床反应器，包括2～10段构成反应区的催化剂床层，每段催化剂床层的上部均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的催化剂床层提供甲氧基乙酸甲酯。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应器为单个固定床反应器，包括2～4段构成反应区的催化剂床层，每段催化剂床层的上部均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的催化剂床层提供甲氧基乙酸甲酯。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应器包括2～10个串联的构成反应区的子固定床反应器，所述酸性分子筛催化剂填装在每个子固定床反应器内，每个子固定床反应器均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的子固定床反应器提供甲氧基乙酸甲酯。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应器包括2～4个串联的构成反应区的子固定床反应器，所述酸性分子筛催化剂填装在每个子固定床反应器内，每个子固定床反应器均设有甲氧基乙酸甲酯进料口以分别向各自的子固定床反应器提供甲氧基乙酸甲酯。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进入每个反应区的甲氧基乙酸甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪友明，朱文良，刘中民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：