通过反应蒸馏生产羧酸酯的方法技术

通过酯化来生产羧酸酯（Ｅ）的方法是在第一塔（１）中通过反应蒸馏进行的。该羧酸酯比离析物羧酸（Ｓ）和醇（Ａ）在较高温度下沸腾。在该酯化反应中使用固体物质催化剂。酯化和蒸馏分离发生于三个区中，即反应区（３），上部分离区（８）以及下部分离区（４）中。生产了第一初产物（６１）和第一塔底产物（５２）。从第一初产物中将水相（６３）从有机相（６２）中分离。在蒸发的塔底产物中设置不超过环境压力的压力，在满足这样压力的温度下供应推动反应蒸馏所需要的热量（Ｑ↓［＋］）。通过除去痕量的羧酸和醇残留物从第一塔底产物中获得羧酸酯。从所生成的第一塔底产物中除去羧酸和醇是在第二塔（７１）中通过蒸馏进行的。在该方案中，在蒸发的塔底产物中设置了高于环境压力的压力，在满足这样压力的温度下，向第二塔底产物（７１），即，向主要包括羧酸酯和少量另外的物质的第二塔的塔底产物供应热量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过权利要求1的前序部分的反应蒸馏，生产羧酸酯的方法。在该方法中，羧酸酯必需在高于离析物羧酸和醇的温度下沸腾。本专利技术具体涉及用来生产乙酸丁酯或者乙酸异丁酯的方法，即通过用丁醇或者异丁醇酯化乙酸。其还涉及用于实施根据本专利技术的方法的设备。
技术介绍
这种使用反应蒸馏的酯化方法公开于WO-A99 4855中。乙酸丁酯或者乙酸异丁酯是作为塔中较高沸点的塔底产物(sump product)获得的，在该塔中通过反应蒸馏用正丁醇或者异丁醇催化进行乙酸的酯化，其中该催化是在两个分离区之间的反应区进行的。在下文中，丁醇(BuOH)还将被理解为意味着异丁醇或者另外的醇(A)并且相应地乙酸丁酯(BuOAc)也将被理解为乙酸异丁酯或者另外的酯(E)。将有机部分(BuOH+BuOAc或者A+E)从该塔的初产物中分离出来并且使其返回到上部分离区。由于这些分离区，在塔底产物或者在初产物中基本上没有乙酸(S)出现。由于这两个分离区，从反应区2向上和向下逸出的乙酸被运送回到反应区，在反应区乙酸被最终完全或者至少几乎完全地转化。乙酸和不希望有的副产物只是少量地作为乙酸丁酯中的污染物出现的。可以使用乙酸酐(CH3-CO)2O(或者混合物)来代替乙酸(CH3-COOH)作为离析物。通过水将乙酸酐转变成乙酸-这发生于酯化的过程中。乙酸丁酯的生产商通过WO-A 99 48855中描述的已知方法中的技术方案，通过使用特定的固体催化剂能够降低不希望有的副产物(二丁醚)对乙酸丁酯的污染，成功取得了产物质量的改进。然而该改进导致了乙酸在产物中的比例的增加。其中的原因好象是新使用的固体催化剂仅仅在低于已知方法所描述的例子中的温度下是稳定的，并且由于该原因，反应蒸馏必需在相应地较低的温度下以及，由此，在较低的压力-例如，真空系统中进行的。在反应蒸馏后，从设备部件中的塔底产物中除去乙酸。在该方案中，其是根据在用于生产乙酸丁酯的较老的方法中已知的方法用碱中和的，其中使用了液体催化剂代替固体催化剂(参见WO-A 99 48855，在该文献中评价了较老的现有技术)。通过洗涤和相分离，从乙酸丁酯中除去在用碱中和的过程中形成的盐。该方法的缺点是必需使用特定的碱并且将严重污染环境的分离出来的盐进行是非常昂贵的。因此，能够设法不使用指定的中和将是有利的。
技术实现思路
本专利技术的目的是对于生产羧酸酯的方法提供进一步的改进，其中不使用碱中和就解决了通过已知的反应蒸馏所生产的羧酸酯(乙酸丁酯)中包含羧酸(特别是乙酸)所带来的问题。该目的是通过权利要求1中所定义的方法实现的。通过酯化生产羧酸酯(E)的方法是在第一塔(first column)中通过反应蒸馏进行的。羧酸酯在高于离析物羧酸(S)和醇(A)的温度下沸腾。在酯化中使用了固体催化剂。酯化和蒸馏分离发生于三个区中，即反应区，上部分离区以及下部分离区。生产了第一初产物和第一塔底产物。从第一初产物的有机相中分离出水相。在蒸发塔底产物中设置不高于环境压力的压力，以这样压力下的温度供应推动反应蒸馏所需要的热。羧酸酯是通过从第一塔底产物中除去羧酸和醇的残留物获得的。从第一塔底产物中除去羧酸和醇是在第二塔中通过蒸馏进行的。在该方案中，以高于蒸发塔底产物中所设置的环境压力的压力下的温度，将热量供应到第二塔底产物，也就是，由大部分羧酸酯和少量其它的材料构成的第二塔的塔底产物上。在该课题的分析中，开始假设通过增加下部分离区中的理论分离阶段的数量能够降低乙酸在第一塔底产物中的比例。根据经验假设在真空条件下的分离效果好于环境压力的分离效果。还已知通过增加压力，使得组分在混合物中的相对挥发性降低，以至于该混合物在增加的压力下更加难以分离。使得通过蒸馏分离混合物更加容易的第一选择的方法，是在较低的压力下，尤其是在真空而不是在环境压力下进行分离工艺。基于这些考虑，人们决定研究是否在较低压力下的蒸馏确实获得了希望的分离效果。基于现有的操作数据，人们不得不断定在这些条件下，并没有获得更好的分离。与通常认识到的经验相反，决定分析在较高压力下实验性地分离。获得了与经验规则不相符的令人惊讶的结果在增加的压力下分离更好。该结果使得本专利技术目的得以实现。这样，该蒸馏是在第二塔中并且在增加的压力下进行的。从属权利要求2-6涉及根据本专利技术方法的优选实施方式，通过反应蒸馏生产羧酸酯的设备是权利要求9-11的主题。附图说明以下借助于附图解释了本专利技术，其中图1 一种具有塔的设备，其用于实施根据本专利技术的方法，图2 来自催化反应区的一部分，图3 根据本专利技术的方法所规定的，用于清洁所生产的羧酸酯的设备部分，和图4 根据本专利技术的方法所使用的特定的完整设备的方框图。具体实施例方式图1中所描述的设备包括在其中通过反应蒸馏进行酯化的第一塔1。该方法具体用于生产乙酸丁酯。该方法适用于其它的羧酸酯。从该设备的塔底提取含有乙酸的乙酸丁酯。通过管路71将质量不足的该产物供应到设备部件7中以进行清洗。根据本专利技术的方法，供给原料是丁醇，在下文中被称为醇A和乙酸S。第一塔1的塔底产物，在下文中被称为第一塔底产物，在设备部件7中并且使用第二塔70(参见图3)进一步处理，以便能够最终获得乙酸的重量含量为100ppm以下的乙酸丁酯E(酯)。通过管路71取出清洗了的产物。将在第二塔中分离的初产物，即第二初产物，通过管路72返回到反应蒸馏工序中。在第一塔1中，以5∶1至1∶10范围的摩尔比供应乙酸(S)(流22)和醇A(流21)，优选醇A的余量不超过100％(摩尔比1∶2)。这些供给原料可以分别地或者以混合物供应。塔1包含形成反应区3的填料部件并且在该填料部件中利用多相催化进行酯化。通过管路10并且使用布料器30将醇A和乙酸S(与可能在预反应器中产生的或者通过回路带回的并且部分反应的产物混合物一起)供应到反应区3的填料上。布料器40和第二填料，下部分离区4，分别或结合设置在该填料下面。可以用来供应另外的醇A的管路11以及布料器40是任选的。构成反应区3的插入物和下部分离区4用作拆卸部件。需要热量Q+来推进反应蒸馏。在塔底中含有醇A，乙酸S和小比例乙酸丁酯的蒸汽流是通过供应该热量Q+生产的。蒸汽流50形成了在填充物上流动的滴流膜的逆流并且一方面将乙酸返回到反应区。另一方面，其形成了作为汽提气的用来从反应区3中除去水W的蒸汽流50′，从而反应动力学受到酯形成的效益的影响。在装置5中向支流53供应蒸发需要的热量Q+。在下部分离区4中，通过从反应区3离开的蒸汽流从液体混合物中吸收水W和，此外还有醇A。在第一塔1中，另外的填料(packing)，即上部分离区8和布料器80被安装在反应区3上面。在装置6中液化(放热Q-)从塔头排出的蒸汽流(箭头61)并且，例如，通过倾析将该初产物，即，第一初产物，分成两个馏分62和63。第一初产物的馏分63基本上是液体水W，其中溶解了残留的有机部分。馏分62是液体有机相。其作为回流62′返回到上部分离区62上。通过蒸汽流50运载的乙酸S被上部分离区8拦截。在外壳(package)上流动的滴流膜再次将拦截的乙酸运载回到反应区3中。来自第一初产物的有机相62被直接(回流62′)或者间接(作为虚线显示的连线62″)返回到反应区3中。对于新供应的醇(流21)和返回的有机相62之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过在第一塔（１）中并且使用固体材料催化剂反应蒸馏来生产比离析物羧酸（Ｓ）和醇（Ａ）在更高的温度下沸腾的羧酸酯（Ｅ）的方法，其中　　　　－在反应区（３）、上部分离区（８）以及下部分离区（４）三个区中进行酯化和蒸馏分离，　　　　－生产第一初产物（６１）和第一塔底产物（５２），　　　　－从第一初产物中的有机相（６２）中分离水相（６３），　　　　－在特定的温度下提供推动反应蒸馏所需要的热量（Ｑ↓［＋］），使得在蒸发的塔底产物中提供一个不大于环境压力的压力，　　　　并且　　　　－通过除去羧酸和醇残留物从第一塔底产物中获得羧酸酯，　　　　其特征在于　　　　在第二塔（７０）中通过蒸馏，从所生成的第一塔底产物中除去羧酸和醇，其中在蒸发的塔底产物中提供一个高于环境压力的压力，在满足这样压力的温度下，向第二塔底产物（７１），也就是，向主要包括羧酸酯和少量另外的物质的第二塔的塔底产物供应热量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：L祖伯，O拜勒，S桑德尔，H梅尔霍菲，
申请(专利权)人：苏舍化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]