本发明专利技术涉及一种大孔筛板酯化反应器及马来酸二甲酯的制备方法，反应器包括塔状反应器壳体，壳体内安装至少一层塔板，固体酯化催化剂散放在塔板上，塔板为大孔导向筛板，筛板上开有凹槽，凹槽底部为直径逐渐缩小的通孔，凹槽上活动设置小球或圆锥形阀作为止逆阀，小球直径或圆锥形阀的最大横截面处直径大于通孔的下端口处直径。本发明专利技术反应器用于马来酸二甲酯等酯化反应过程具有反应器利用率高，反应效率高等优点。
【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
酯化反应是由一元酸、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 R1COOH + R2OH ;==:士 R1COOR2 + H2O( I) R1可以是一个氢原子或者是单价的有机基团，R2是单价的有机基团。当反应物为酸酐 时，反应分为两步,zCO、coon PO。+ R4OH -二==:: R3 <( 、C0'COOR4 ^COOE4 R3 <Cu00H + r40H .........................r. RJ<f+ H2O \C00R4xCOOR4 R3是二价有机基团，R4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，生成的有机酸会一定程度上催化反应I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齐U，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中明显的原料损失； 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、水洗过程中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。EP-A-0255399和W0-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。W0-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，在反应器每层塔板反应空间内设置垂直档板，增加反应物料的接触效果，气体分布器出口气体流速高，气体对催化剂的冲刷使催化剂易于破碎，降低催化剂的使用寿命，增加了塔压降，并且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
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种大孔筛板酯化反应器，该酯化反应器结构简单，反应器容积利用率高，气液比操作范围大。本专利技术还提供一种马来酸二甲酯的制备方法，使用离子交换树脂催化剂，在反应状态下，催化剂悬浮在反应物料中。本专利技术大孔筛板酯化反应器包括塔状反应器壳体，壳体内安装至少一层塔板，固体酯化催化剂散放在塔板上，塔板为大孔导向筛板；筛板上开有凹槽，凹槽底部为直径逐渐缩小的通孔(即升气孔)，凹槽上活动设置小球或圆锥形阀作为止逆阀，小球直径或圆锥形阀的最大横截面处直径大于通孔的下端口处直径。本专利技术反应器中，大孔筛板酯化反应器筛板凹槽上设置的小球直径或圆锥形阀的最大横截面处直径，优选小于通孔的上端口处直径的I. 5倍。圆锥形阀的具体结构包括圆锥形、圆锥台形、双圆锥形或双圆锥台形等。双圆锥形或双圆锥台形的形状为底面连接为一体的两个圆锥体和/或圆锥台。筛板凹槽上设置的小球直径或圆锥形阀可防止反应液及催化剂颗粒倒吸。凹槽底部直径逐渐缩小的通孔为倒圆锥台形通孔或纵剖面线为曲线结构的通孔。本专利技术反应器中，筛板厚度为5mnT20mm，筛板上开有凹槽，凹槽底部直径逐渐缩小的通孔的下端口处的直径在lmnT5mm之间，上端口处的直径在5mnTl5mm之间，上端口处的直径大于下端口处的直径2mm以上，优选为2 5mm。筛板的开孔大小、开孔率、开孔密度和筛板厚度由板压降和孔气速等具体应用时的操作条件确定。筛板上表面可以设置120目 250目的筛网，防止小球阀被气体推出凹槽。本专利技术反应器中，筛板厚度优选为5mnTl0mm，筛板上的凹槽底部的通孔最小处孔径大小优选为lmnT2mm之间，最大处孔径在3mnT5mm之间。制作或筛选出球径大于最小孔径小于最大孔径的树脂催化剂颗粒，堆放在筛板上，堆放高度为20mnTl00mm之间，优选30mnT50mm之间，催化剂上放置120目 250目的筛网，筛网上放置正常反应所需的树脂催化剂。本专利技术酯化反应器使用时，筛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，一般为3 50块。相邻上一块筛板上设置降液管，降液管穿过该块筛板，降液管的上端口距该块筛板的距离决定该块筛板上液相物料的高度。降液管的上部开口上设置防护罩，防护罩的网孔直径一般小于使用催化剂的粒径，以有效防止酯化催化剂从酯化塔板的向下通道漏出。实际使用时，每个塔板上都保留适量的液体和固体酯化催化剂。反应后的液相通过降液管进入相邻下一块筛板。重组分如羧酸组分或醇组分从最顶端的塔板处以液相进料，同时轻组分如羧酸或醇组分由最底端的塔板的底部以气相进料。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。本专利技术一种马来酸二甲酯的生产方法，使用本专利技术上述大孔筛板酯化反应器，以马来酸单甲酯和甲醇为原料，以强酸性阳离子交换树脂为催化剂，马来酸单甲酯以液相形式从反应器顶部引入，甲醇以气相形式从反应器底部引入，反应器内设置10 40块筛板，反应后得到马来酸二甲酯从反应器底部引出反应器。马来酸二甲酯生产的具体反应条件为马来酸单烷基酯/烷基醇的摩尔比I :I.5 I :5，马来酸单烷基酯的液相进料对树脂催化剂的总体积空速为O. 21Γ1 2. OtT1，反应温度为90°C 160°C，反应器底部进口蒸汽压力范围为O. IMPa到3MPa。·本专利技术反应器在有上升气流通过的酯化塔板(一块或多块最好全部)为大孔导向型筛板结构，防止液体倒吸的装置为升气孔内的小球或者锥形阀，一般采用逆向截止阀结构。通过这样的方法充分地防止了固体催化剂从一块塔板向下一块塔板流失。本专利技术酯化反应器使用固体微粒或颗粒催化剂，避免了使用均相催化剂带来的众多问题。同时本专利技术反应器使用大孔导向型筛板结构，提高了反应效率，提高了反应器容称利用率，提高了整个反应系统的处理能力。气体通过筛板形成气泡并推动搅拌液体和固体催化剂悬浮液。大孔导向型筛板本身即为气体分布器，开孔大小及开孔率由气体通过筛板时的气速决定。气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大孔筛板酯化反应器，包括塔状反应器壳体，壳体内安装至少一层塔板，固体酯化催化剂散放在塔板上，其特征在于：塔板为大孔导向筛板，筛板上开有凹槽，凹槽底部为直径逐渐缩小的通孔，凹槽上活动设置小球或圆锥形阀作为止逆阀，小球直径或圆锥形阀的最大横截面处直径大于通孔的下端口处直径。
【技术特征摘要】
1.一种大孔筛板酯化反应器，包括塔状反应器壳体，壳体内安装至少一层塔板，固体酯化催化剂散放在塔板上，其特征在于塔板为大孔导向筛板，筛板上开有凹槽，凹槽底部为直径逐渐缩小的通孔，凹槽上活动设置小球或圆锥形阀作为止逆阀，小球直径或圆锥形阀的最大横截面处直径大于通孔的下端口处直径。2.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于大孔筛板酯化反应器筛板凹槽上设置的小球直径或圆锥形阀的最大横截面处直径，小于通孔的上端口处直径的I. 5倍。3.按照权利要求2所述的反应器，其特征在于圆锥形阀的具体结构包括圆锥形、圆锥台形、双圆锥形或双圆锥台形。4.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于凹槽底部直径逐渐缩小的通孔为倒圆锥台形通孔或纵剖面线为曲线结构的通孔。5.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于筛板厚度为5mnT20mm，筛板上开有凹槽，凹槽底部直径逐渐缩小的通孔下端口处的直径在lmnT5mm之间，上端口处的直径在5mnTl5mm之间，上端口处的直径大于下端口处的直径2mm以上。6.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于筛板上表面设置120目 250目的筛网。7.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于筛板数量为3 50块，相邻上一块筛板上设置降液管，降液管穿过该块筛板，降液管的上部开口上设置防护罩。8...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕清林，霍稳周，李花伊，刘野，田丹，魏晓霞，
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：
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