制备（甲基）丙烯酸丁酯的方法技术

本发明专利技术公开一种制备(甲基)丙烯酸丁酯的方法，(甲基)丙烯酸、丁醇 加入反应器，通过搅拌器搅拌，补充加热，反应温度控制在90～95℃，真空度 0.06～0.04MPa，均相酯化反应，生成(甲基)丙烯酸丁酯和水，经共沸精馏， 生成水经冷凝器、分层器、水相接收器排出，有机相返回精馏塔顶。其特征 在于，在复合强酸催化剂存在条件下，(甲基)丙烯酸与丁醇通过设置的三台 串联操作的反应器发生酯化反应，连续脱除水分。所述复合强酸是指由苯磺 酸、对甲苯磺酸、甲磺酸、硫酸中的两种或两种以上复合物，其在反应物中 的浓度为0.7％～1.5％(wt)，这样可使(甲基)丙烯酸转化率达98.5％以上，产品 的选择性大于97.5％，明显高于已知的同类酯化反应工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有机化合物的制备方法
技术介绍
促使(甲基)丙烯酸与醇发生的酯化反应的催化剂一般均选用离子交换树脂或强酸，在高级醇酯化反应中常选用强酸。作为催化剂的强酸又分为固态酸和液态酸，固态酸一般选自苯磺酸和对甲苯磺酸，液态酸则选自硫酸和甲磺酸。已知的酯化工艺一般选择单一的酸作为催化剂，由于催化剂本身特性，某些催化剂可以使酯化反应具有较快的反应速度，或者使反应具有较高的转化率，但同时这往往是以牺牲选择性为代价的。相反，采用一些高选择性催化剂时往往又使反应速度变慢，限制了生产能力的提高。现有工艺中，酯化反应是在1台或2台串联的反应器内进行，反应产物之一的水只在其中的一台反应器内脱除，这样配置虽然工艺简单，设备投资较低，但是由于受反应物和产物浓度的影响，很难使(甲基)丙烯酸实现较为彻底的转化，因此在工业应用中并不经济。
技术实现思路
(甲基)丙烯酸与丁醇发生的酯化反应是可逆的平衡反应，在强酸催化存在下，丁醇与(甲基)丙烯酸发生一级均相酯化反应，生成酯和水。由于反应物(甲基)丙烯酸与生成物(甲基)丙烯酸酯沸点非常接近，难以分离回收。必须想办法使连续加入的(甲基)丙烯酸实现几乎完全的转化。为此，一般控制醇酸摩尔配比在1∶1和2.5∶1之间，同时调整反应温度和压力，并连续脱除反应生成的水分以打破反应平衡；采用多级反应器串联操作，改变反应液浓度；另外，选择适宜的反应停留时间和合理催化剂配比对提高转化率也是十分必要的。在已知的酯化工艺中，醇与(甲基)丙烯酸的摩尔配比是影响反应转化率的关键因素，比值高虽然可以提高(甲基)丙烯酸转化率，但后续的醇分离成本将加大；比值过低，(甲基)丙烯酸将不能完全转化。由于(甲基)丙烯酸难以循环回收，使物耗增加。通常采用的醇酸摩尔配比在1∶1至2.5∶1之间。显然，在保证酸转化率的前提下，醇酸配比比值越低则过程越经济。通过选择综合性能优良的催化剂并优化工艺配置，可以显著提高过程的经济性能。一般来讲，随着采用的催化剂或催化剂的组合不同，酯化反应适宜的操作条件、反应速度、平衡关系以及最终的转化率和选择性都将有所不同，而这对于工业化生产又是至关重要的。同为强酸的酯化催化剂，通过适当搭配就可使反应过程达到最佳状态；另外，通过适当增加反应器级数，改变反应物浓度环境，以及强化传质传热都对提高转化率和选择性具有显著影响。一种制备(甲基)丙烯酸重酯的方法，原料液(甲基)丙烯酸、丁醇加入到反应器中，通过搅拌器搅拌，补充热量，反应温度控制在90～95℃，真空度为0.06～0.04MPa，在共沸精馏塔顶部加入正丁醇，发生均相酯化反应，生成(甲基)丙烯酸酯和水；共沸精馏塔上部设有蒸汽提升器，排出物经冷凝器后进分层器，有机相返回共沸精馏塔顶部，生成水经分层器、水相接收器排出，共沸精馏用正丁醇从分层器加入，相关设备还有真空泵、原料罐以及仪表。其特征在于，在复合强酸催化剂存在条件下，(甲基)丙烯酸与丁醇发生均相酯化反应，反应物料通过依次设置的3台串联操作的反应器，连续脱除每台反应器中产生的水分；所述复合强酸是指选自苯磺酸、对甲苯磺酸、甲磺酸和硫酸中的两种或两种以上复合物，所述复合强酸若选用其中两种酸作为催化剂时，其配合比为1∶5～5∶1；若选用三种酸作为催化剂时，其中每一种酸所占浓度为10％～60％(wt)，复合强酸催化剂其在反应物料中浓度为0.7％～1.5％(wt)，最佳浓度为0.9％～1.2％(wt)，其中“wt”表示以重量计的浓度。反应器停留时间是影响反应转化率和选择性的另一关键因素，增加反应时间将增加转化率，但选择性将下降。另外，停留时间的增加意味着设备投资增大或产能降低。本专利技术通过增加反应器级数(采用三级反应器串联)改变反应物浓度，同时通过加强搅拌强化反应器内的传质传热，加快反应速度，进一步缩短停留时间。本专利技术的反应停留时间为2～9小时，最佳停留时间为3～5小时。由于反应物料通过依次设置的3台串联操作的带搅拌的反应器，并连续脱除每台反应器中产生的水分。这样可使酯化反应的(甲基)丙烯酸转化率达到98.5％以上，产品选择性大于97.5％，明显高于一般的同类酯化反应工艺。本专利技术提供的方法，可以制备(甲基)丙烯酸丁酯，同样也可以用来使丙烯酸或(甲级)丙烯酸与高级链烷醇(通常含4个以上碳原子)发生酯化反应，制备(甲基)丙烯酸重酯，如制备(甲基)丙烯酸辛酯。附图说明图1为本专利技术简要工艺流程图。图2为各种催化剂不同反应时间下的选择性对比。图3为各种催化剂不同反应时间下的转化率对比。图4为各种催化剂不同反应时间下的收率对比。图1中有反应器1、2、3，搅拌器4、5、6，共沸精馏塔7，蒸汽提升器8，冷凝器9，分层器10，水相接收器11，进料流量计12，原料罐13，真空泵14。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作出进一步地详细描述。采用丙烯酸和丁醇为原料，以苯磺酸、对甲苯磺酸、甲磺酸和硫酸为反应催化剂，进行了丙烯酸重酯酯化反应试验，并对试验结果进行了比对。试验前首先按丁醇/丙烯酸1.2/1的摩尔比(重量比为1.233/1)配置好原料液，然后按1％的浓度向配置好的原料液中加入催化剂；将塔顶分层器内加入正丁醇，用来脱除反应过程中产生的水。试验时将含有催化剂的原料液按规定流量连续的加入反应系统中，试验结束后对塔顶有机相、塔顶水相及各反应器的反应产物取样分析。具体步骤如下(1)按1％的浓度向配置好的原料液中加入不同配比的催化剂；(2)向塔顶分层器10内加入正丁醇；(3)向塔顶冷凝器9中通入冷却水；(4)启动真空泵14，调节真空度至0.055MPa；(5)向第一反应器1内加入原料至溢流口处，并启动搅拌器4；(6)启动第一反应器1的加热系统及管线、塔体保温系统，并调节至规定温度；(7)待塔顶有凝液后，通过流量计12按规定流量向塔进料；(8)当第一反应器1内物料溢流至第二反应器2内时，启动搅拌器5及第二反应器加热系统，并调节至规定温度；(9)当第二反应器2内物料溢流至第三反应器3内时，启动搅拌器6及第三反应器加热系统，并调节至规定温度；(10)加料结束后，停止所有加热系统，待各反应器温度降至常温时，停止搅拌及真空系统工作，然后各反应器出料、计量，取样分析分层器及各反应器内物料组成。实施例1以单一硫酸为催化剂。物料平衡情况见表1-1所示；工艺参数见表1-2所示；分析结果见表1-3所示；丁醇与丙烯酸配比、选择性、转化率及收率见表1-4所示。表1-1物料平衡表 表1-2工艺参数 表1-3各物流分析结果 表1-4丁醇与丙烯酸配比、选择性、转化率及收率 实施例2以单一苯磺酸为催化剂。物料平衡情况见表2-1所示；工艺参数见表2-2所示；分析结果见表2-3所示；丁醇与丙烯酸配比、选择性、转化率及收率见表2-4所示。表2-1物料平衡表 表2-2工艺参数 表2-3各物流分析结果 表2-4丁醇与丙烯酸配比、选择性、转化率及收率 实施例3以单一对甲苯磺酸为催化剂。物料平衡情况见表3-1所示；工艺参数见表3-2所示；分析结果见表3-3所示；丁醇与丙烯酸配比、选择性、转化率及收率见表3-4所示。表3-1物料平衡表 表3-2工艺参数 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备(甲基)丙烯酸丁酯的方法，原料液(甲基)丙烯酸加入到反应器中，正丁醇在共沸精馏塔(7)顶部加入，通过搅拌器搅拌并补充热量，控制反应温度在90～95℃、真空度为0.06～0.04MPa，发生均相酯化反应，生成(甲基)丙烯酸酯和水。共沸精馏塔(7)上部设有蒸汽提升器(8)，排出物经冷凝器(9)后进分层器(10)，有机相返回共沸精馏塔(7)顶部，生成水经分层器(10)、水相接收器(11)排出，反应终产物有反应器(3)排出。相关设备还有原料罐(13)、真空泵(14)以及流量计(12)。其特征在于，在复合强酸催化剂存在条件下，(甲基)丙烯酸与丁醇发生均相的酯化反应，反应物料通过依次设置的三台串联操作的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田霖，朴龙焕，柴立忠，巩传志，魏立林，刘学线，刘利，张木兰，于国君，纪忠斌，李欣平，周江沛，宋培文，王涛，孙文生，刘丽娟，徐德仁，
申请(专利权)人：田霖，朴龙焕，柴立忠，巩传志，魏立林，刘学线，刘利，张木兰，于国君，纪忠斌，李欣平，周江沛，宋培文，王涛，孙文生，刘丽娟，徐德仁，
类型：发明
国别省市：