CN101591245A - 一种丙烯酸正丁酯的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种丙烯酸正丁酯的生产方法，包括反应系统中瞬时原料进料量的重量份数比为：丙烯酸为1.0份，正丁醇1.0－1.2份；对甲苯磺酸催化剂瞬时进料量的重量份数比为：0.0014－0.0062份；反应后依次经萃取塔、洗涤塔、醇拔头塔、酯提纯塔，去除残留的丙烯酸、正丁醇、催化剂、水、重组份，最终得丙烯酸正丁酯产品，其技术要点是：反应系统中的反应器设置为四段或五段反应腔，其反应温度实行梯度控制，前两段和后两或三段反应腔的压力分别为45－55kPaA和30－40kPaA，反应时间为：14－18小时。本发明由于将分段反应腔的温度采用梯度控制，避免局部物料反应过于剧烈而聚合，大大地降低了反应器出口物料聚合物的含量，降低了物料粘度。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机化工原料生产技术领域，具体地说是一种丙烯酸正丁酯的生产方法。
背景技术
众所周知，丙烯酸正丁酯是一种重要的有机化工原料，用于制造合成树脂、合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料、粘合剂等。具有关资料报导，全球丙烯酸正丁酯需求2005年约为170万吨，并且需求量在逐年增高，2010年预计需求量达到200万吨。
目前，已经公开的丙烯酸正丁酯的生产方法主要有三种：
一种是日本触媒化学公司的，其主要工艺流程为：原料丙烯酸和正丁醇在一个反应器内进行酯化反应，采用离子交换树脂作催化剂；
然后，含丙烯酸正丁酯的反应产物首先进入酸分离塔，未反应的丙烯酸从塔底分离，返回反应器循环利用；其它物料从塔顶流至分离罐分层，下层大部分水和一部分有机液作为回流返回塔中，其余水排出；上层物料先后进入轻、重组分分离塔，将剩余的水、丁醇等轻组分和二聚物等重组分分离；这样，只需要三个精馏塔就达到了产品要求。
虽然该工艺减少了精制系统的流程，但是，催化剂离子交换树脂每四个月就需更换一次，对装置的长期稳定运行非常不利。
另一种是德国鲁奇公司的，其主要工艺流程为：原料丙烯酸和正丁醇在三个串联反应器内进行酯化反应，采用硫酸作催化剂。反应产物离开反应器后进入中和罐，硫酸被碱洗掉，完成分离。碱洗液进入醇回收塔，通过蒸馏回收丁醇；碱洗后的物料依次进入轻、重组分分离塔，将剩余的水、丁醇等轻组分和二聚物等重组分分离，最终得到丙烯酸正丁酯产品。
该工艺采用硫酸作催化剂，对设备的腐蚀严重。
而第三种则是日本三菱化学公司的，其主要工艺流程为：原料丙烯酸和正丁醇在二个串联反应器内进行酯化反应，采用有机酸作催化剂，且采用边反应边进行脱水方法，以使可逆的酯化平衡反应尽量向生成酯方向进行。反应器排出的产物进入碱洗塔、水洗塔，去除物料中的催化剂、丙烯酸和正丁醇。碱洗液进入醇回收塔，回收正丁醇；水洗后物料依次进入醇拔头塔、酯提纯塔，去除残留的正丁醇、水和重组份后，得到丙烯酸正丁酯产品。
酯化反应过程，由于采用有机酸做催化剂，故对系统的腐蚀程度大为减轻。
上述三家公司的丙烯酸正丁酯装置代表了现阶段国际上的主要生产方法。其中，日本三菱化学的生产方法优于其它两家，该工艺既能保证装置的长期连续稳定运行，又有效的降低了催化剂对系统的腐蚀程度。
本申请人于2006年引进日本三菱公司技术，建成一套13万吨/年丙烯酸及酯装置，其中丙烯酸正丁酯的生产规模为8万吨/年。
丙烯酸正丁酯的具体生产流程如下：
丙烯酸、正丁醇以及少量有机酸催化剂被加进串联着的两个反应器(第一反应器和第二反应器)，每台反应器内部被隔板分隔为二个反应室，共四段反应区，原料在负压下、固定温度下依次通过四个反应室，最终反应生成丙烯酸正丁酯；
反应所生成的水与正丁醇一起进行共沸蒸馏，从脱水塔的顶部除去，含产品和催化剂的第二反应器流出物用泵打入催化剂萃取塔；
在催化剂萃取塔底部的萃取液中含有大部分的催化剂及未反应的丙烯酸，返回反应器循环使用；目的产物丙烯酸丁酯则进入洗涤塔；
在洗涤塔，塔顶为经过洗涤和中和的丙烯酸丁酯，送入后续二塔，分别脱除轻组分及重组分，得到丙烯酸正丁酯产品，塔底洗涤液进入回收塔回收丁醇后，塔底废水送入废水储罐。
但是，上述丙烯酸正丁酯生产工艺仍存在缺陷及不足。由于丙烯酸和丙烯酸酯非常易于聚合，物料在反应器内在负压下、四段反应腔保持恒温操作，第一段反应腔的产品转化率为50～70％，第二段为70％～90％，第三段为90％～98％，第四段反应腔的产品转化率接近100％。由于各段反应温度相同，物料经过前三段反应腔后，产品转化率过高、转化速度过快，因而副产物增多，并且在第四段反应腔内丙烯酸正丁酯的聚合反应趋势加速，聚合物增多，物料粘度增大。这样，既导致物料单耗增大，又不利于产品精制系统的正常运行。因为上述情况，导致本申请人的丙烯酸正丁酯装置的平均单耗升高：丙烯酸单耗为0.62～0.63吨/吨，正丁醇单耗为0.62～0.64吨/吨。由于聚合物量增多，单耗高，产品产量就低。因此反应器内聚合物的产生使企业的经济效益受到巨大损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的丙烯酸正丁酯的生产方法。具体地说是对丙烯酸正丁酯的反应器系统进行工艺控制参数改变，以解决反应物料聚合问题。
本发明的目的是这样实现的：它包括在反应系统中，瞬时原料进料量的重量份数比为：丙烯酸为1.0份，正丁醇1.0～1.1份；对甲苯磺酸催化剂瞬时进料量的重量份数比为：0.0014～0.0062份；上述物料在反应系统酯化反应后，依次经过催化剂萃取塔、洗涤塔、醇拔头塔、酯提纯塔，分别去除反应产物中残留的丙烯酸、正丁醇、催化剂、水、重组份，最终在酯提纯塔顶部得到丙烯酸正丁酯产品，其特征在于：反应系统中的反应器设置为四段或五段反应腔，该四段反应腔的反应温度依次为：93～96℃，94.5～96.5℃，95.7～97.0℃，96～99℃；前两段反应腔内的反应压力为45～55KpaA，后两段或后三段反应腔内的反应压力为30～40KpaA，反应时间为：14～18小时。
本发明四段反应腔的优化反应温度依次为：93.8～94.0℃，94.5～96.0℃，95.7～97.0℃，96～97.5℃。
本发明前两段反应腔的优选反应压力为52～55KpaA。
本发明后两段或后三段反应腔的优选反应压力为31～35KpaA。
本发明四段反应腔的反应时间为：14～15小时。
本发明由于将四段反应腔的反应实行梯度控制，避免了物料局部反应过于剧烈导致聚合，从而大大地降低了反应器出口物料聚合物的含量，降低了物料粘度。反应温度梯度调整后，反应器出口物料聚合物的含量由5％降低至3％，原料丙烯酸和正丁醇的单耗值分别将为0.596～0.61吨/吨、0.609～0.620吨/吨，极大地降低了产品的生产成本。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意简图；
下面将通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
实施例1
参考本发明的工艺流程示意简图1，在反应系统中，设置有二个反应器(第一反应器和第二反应器)，每台反应器内部被隔板分隔为二个反应室，共设四段反应区，原料在负压下，依次通过四个反应室；其中瞬时原料进料量：丙烯酸8410～8420kg/h，正丁醇8590～8600kg/h，催化剂进料量：对甲苯磺酸50kg/h；反应器四段反应腔内的反应温度采用梯度控制，即反应温度依次为：93.8～94.0℃，94.5～96.0℃，95.7～97.0℃，96～97.5℃；前两段反应腔内的反应压力为52～55KpaA，后两段反应腔内的反应压力为31～35KpaA，；反应时间：14～15h；
反应所生成的水与正丁醇一起进行共沸蒸馏，从脱水塔的顶部除去，含产品和催化剂的第二反应器流出物用泵打入催化剂萃取塔；
在催化剂萃取塔底部的萃取液中含有大部分的催化剂及未反应的丙烯酸，返回反应器循环使用；目的产物丙烯酸丁酯则进入洗涤塔；
在洗涤塔，塔顶为经过洗涤和中和的丙烯酸丁酯，依次送入后续的醇拔头塔、酯提纯塔，分别脱除轻组分及重组分，得到丙烯酸正丁酯产品；而塔底洗涤液进入回收塔回收丁醇后，塔底废水送入废水储罐。
最终在酯提纯塔顶部得到丙烯酸正丁酯产品14110～14120kg/h。
当月消耗丙烯酸6261.9吨、正丁醇6398.1吨，得到丙烯酸正丁酯产品10502.52吨。
当月丙烯酸单耗0.596吨/吨，正丁醇单耗0.609吨/吨。
实施例2
当二个或三个反应器内共设五段反应区时，当反应器五段反应腔内的反应温度采用梯度控制，即反应温度依次为：93.8～94.0℃，94.5～96.0℃，95.7～97.0℃，96～96.5℃，96.5～97.5℃；反应压力：40KpaA；反应时间：15～16h；而在其它包括投料量，工艺路线及工艺条件不变的情况下，最终在酯提纯塔顶部得到丙烯酸正丁酯产品14115～14125kg/h。
Claims (5)
1、一种丙烯酸正丁酯的生产方法，它包括在反应系统中，瞬时原料进料量的重量份数比为：丙烯酸为1.0份，正丁醇1.0～1.1份；对甲苯磺酸催化剂瞬时进料量的重量份数比为：0.0014～0.0062份；上述物料在反应系统酯化反应后，依次经过催化剂萃取塔、洗涤塔、醇拔头塔、酯提纯塔，分别去除反应产物中残留的丙烯酸、正丁醇、催化剂、水、重组份，最终在酯提纯塔顶部得到丙烯酸正丁酯产品，其特征在于：反应系统中的反应器设置为四段或五段反应腔，该四段反应腔的反应温度依次为：93～96℃，94.5～96.5℃，95.7～97.0℃，96～99℃；前两段反应腔内的反应压力为45～55KpaA，后两段或后三段反应腔内的反应压力为30～40KpaA，反应时间为：14～18小时。
2、根据权利要求1所述的丙烯酸正丁酯的生产方法，其特征在于：本发明四段反应腔的反应温度依次为：93.8～94.0℃，94.5～96.0℃，95.7～97.0℃，96～97.5℃。
3、根据权利要求1所述的丙烯酸正丁酯的生产方法，其特征在于：前两段反应腔的反应压力为52～55KpaA。
4、根据权利要求1所述的丙烯酸正丁酯的生产方法，其特征在于：后两段或后三段反应腔的反应压力为31～35KpaA。
5、根据权利要求1所述的丙烯酸正丁酯的生产方法，其特征在于：四段反应腔的反应时间为：14～15小时。
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