CN102850218A - 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，它包括在重组分分解器中，瞬时原料进料量的重量份数比为：丙烯酸为0.138~0.17份，浓度为8~12wt%的有机酸催化剂水溶液0.088~0.1份，重组分1.0份；此后原料加入量：有机酸催化剂水溶液为125kg/h，丙烯酸为180~200kg/h，重组分为1300kg/h；上述物料在重组分分解器反应后，反应产生的正丁醇、丙烯酸丁酯、水及少量重组分共沸物返回至酯化反应系统，其余作为重组分排放至重组分储罐，酯化反应系统中的反应器设置为四段反应腔，然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。采用本发明的方法后，极大地降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机化工原料生产技术领域，具体地说本项目主要针对丙烯酸正丁酯装置重组分相关物料加入量进行调整，降低重组分外甩量的同时增大产品的产出率。
背景技术
丙烯酸正丁酯属于软单体，可以与各种硬单体如甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、乙酸乙烯等，及官能性单体如（甲基）丙烯酸羟乙酯、羟丙酯、缩水甘油酯、（甲基）丙烯酰胺及基衍生物等进行共聚、交联、接枝等，作成多种丙烯酸类树脂产品，也广泛用作涂料、胶粘剂、腈纶纤维改性、塑料改性、纤维及织物加工、纸张处理剂、皮革加工以及丙烯酸类橡胶等许多方面。其共聚物在合成纤维、合成橡胶、合成树脂以及用作有机合成中间体、粘合剂、乳化剂、涂料、造纸、纺织等工业有着广泛的用途。
现有设计中通常采用丙烯酸正丁酯装置，以丙烯酸及丁醇为原料，以有机酸，例如对甲苯磺酸作催化剂，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。
参考专利CN101591245A中所述的丙烯酸正丁酯的生产方法，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。根据丙烯酸与正丁醇酯缩合反应方程式，理论上生产1t丙烯酸正丁酯只需要消耗约578kg的正丁醇与约563kg的丙烯酸。生产过程中若控制不好反应条件，丙烯酸与丙烯酸正丁酯易发生聚合，丙烯酸正丁酯与正丁醇反应产生一定量的丁氧基丙酸丁酯（或称为丙烯酸正丁酯重组分，简称BPB），正丁醇易发生缩合反应生成二丁醚（简称DBE），致使副产物过多，产率较低，提高了生产成本，造成了不必要的经济效益损失。在现有的工艺条件下，平均每吨丙烯酸正丁酯产品消耗丙烯酸约630kg、正丁醇约640kg。通常的处理方法是将副产物分离后进行焚烧处理，并未对其做进一步利用而浪费了资源。
其中，正丁醇沸点（101.3kpa，以下所述沸点均指1标准大气压下的沸点）约为117.7℃，丙烯酸沸点约为141℃，丙烯酸正丁酯的沸点约为147℃。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种利用重组分分解器改进丙烯酸正丁酯的生产方法，以降低生产过程中原料消耗。具体地说是对丙烯酸正丁酯重组分分解器丙烯酸、催化剂的加入量以及反应条件加以调整，以提高丙烯酸正丁酯的收率。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种丙烯酸正丁酯的生产方法，它包括在重组分分解器中，瞬时原料进料量的重量份数比为：丙烯酸为0.138~0.17份，浓度为8~12wt%的有机酸催化剂水溶液0.088~0.1份，重组分1.0份；此后原料加入量：有机酸催化剂水溶液为125kg/h，丙烯酸为180~200kg/h，重组分为1300kg/h；重组分分解器反应温度为197~202℃，反应压力为87.5~91.5KpaA；上述物料在重组分分解器反应后，反应产生的正丁醇、丙烯酸丁酯、水及少量重组分共沸物返回至酯化反应系统，其余作为重组分排放至重组分储罐，酯化反应系统中的反应器设置为四段反应腔，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，后两段反应腔内的反应压力为30～40KPaA，反应时间为14～18小时，然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。
所述有机酸催化剂为对甲苯磺酸。
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℃。
前两段反应腔的反应压力为52～55KPaA。
后两段反应腔的反应压力为31～35KPaA。
四段反应腔的反应时间为：14～15小时。
本发明的有益效果如下：本发明由于调整了重组分分解器丙烯酸及催化剂的加入量，避免了有效成分的损失，副产物生成量明显减少。操作参数调整后，生产每吨丙烯酸正丁酯所消耗丙烯酸和正丁醇的量由630kg/t、640kg/t分别降为590～592kg/t、599～601kg/t，极大地降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的工艺路线示意图。
附图主要符号说明：1.重组分分解器；2.釜循环泵；A.对甲苯磺酸水溶液；B.酯精制塔底出料；C.丙烯酸；D.酯化反应器一段；E.加热蒸汽。
下面将结合附图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的例子而已，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
本实施例主要涉及的反应方程式如下：
在水与催化剂（对甲苯磺酸）存在的条件下，3-丁氧基丙酸正丁酯重组分分解为丙烯酸正丁酯及正丁醇（该反应可逆）；丙烯酸与正丁醇反应生成丙烯酸正丁酯及水，随着反应②的进行，反应物中正丁醇的含量降低，促使反应①向正向进行，促进3-丁氧基丙酸正丁酯重组分的分解。
如图1所示，该反应系统的重组分分解器1上部为筛板式结构提供汽液相交换空间，底部通过釜循环泵2循环加热；丙烯酸C的瞬时投料量为180kg/h，精制系统塔底出料B的瞬时进料量为1300kg/h，对甲苯磺酸水溶液A瞬时加入量为125kg/h，然后根据反应釜负荷调整投料速度，丙烯酸C投料量180～200kg/h，对甲苯磺酸水溶液A投料量125kg/h，精制系统塔底出料B的投料量为1300kg/h，将重组分分解器1的反应温度控制在197~202℃，压力控制在87.5~91.5kPaA。
在重组分分解器1中，瞬时原料进料量的重量份数比为：丙烯酸为0.138~0.17份，浓度为8~12wt%的对甲苯磺酸水溶液0.088~0.1份，重组分1.0份；此后原料加入量：对甲苯磺酸水溶液为125kg/h，丙烯酸为180~200kg/h，重组分为1300kg/h；重组分分解器1反应温度为197~202℃，反应压力为87.5~91.5KpaA；上述物料在重组分分解器1反应后（主要发生反应①），反应产生的正丁醇、丙烯酸丁酯、水及少量重组分共沸物返回至酯化反应系统（主要发生反应②），酯精制塔底出料B主要成分为3-丁氧基丙酸正丁酯，3-丁氧基丙酸正丁酯部分被夹带返回至酯化反应器一段D。但酯化反应器一段D内正丁醇过量，易导致反应①逆向生成3-丁氧基丙酸丁酯，而重组分分解器1内返回反应系统的3-丁氧基丙酸正丁酯的量增大则可抑制逆反应的进行，进而提高丙烯酸正丁酯的产率。酯化反应系统中的反应器设置为四段反应腔，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，后两段反应腔内的反应压力为30～40KPaA，反应时间为14～18小时，然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。
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℃，前两段反应腔的反应压力为52～55KPaA，后两段反应腔的反应压力为31～35KPaA，四段反应腔的反应时间为：14～15小时。
本发明由于调整了重组分分解器丙烯酸及催化剂的加入量，避免了有效成分的损失，副产物生成量明显减少。操作参数调整后，生产每吨丙烯酸正丁酯所消耗丙烯酸和正丁醇的量由630kg/t、640kg/t分别降为590～592kg/t、599～601kg/t，极大地降低了生产成本。
Claims (6)
1.一种丙烯酸正丁酯的生产方法，它包括在重组分分解器中，瞬时原料进料量的重量份数比为：丙烯酸为0.138~0.17份，浓度为8~12wt%的有机酸催化剂水溶液0.088~0.1份，重组分1.0份；此后原料加入量：有机酸催化剂水溶液为125kg/h，丙烯酸为180~200kg/h，重组分为1300kg/h；重组分分解器反应温度为197~202℃，反应压力为87.5~91.5KpaA；上述物料在重组分分解器反应后，反应产生的正丁醇、丙烯酸丁酯、水及少量重组分共沸物返回至酯化反应系统，其余作为重组分排放至重组分储罐，酯化反应系统中的反应器设置为四段反应腔，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，后两段反应腔内的反应压力为30～40KPaA，反应时间为14～18小时，然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。
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：所述有机酸催化剂为对甲苯磺酸。
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：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℃。
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：前两段反应腔的反应压力为52～55KPaA。
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：后两段反应腔的反应压力为31～35KPaA。
6.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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