CN103848737B - 一种用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统及其方法,包括一段反应系统以及二段反应系统,所述一段反应系统包括一段进料泵、与一段进料泵进料管道连接的一段换热器、与一段换热器进料管道连接的一段预热器、与一段预热器管道连接的一段固定床反应器、气液分离器、一段冷却器以及一段粗产品罐,所述一段固定床反应器出料管道连接一段换热器,所述一段换热器出料管道连接气液分离器,气液分离器底端出液口管道连接一段冷却器,一段冷却器连接一段粗产品罐;使得异丁酸异丁酯收率更高,异丁醛副产物很少。

Description

一种用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统及其方法
技术领域
 本发明属于精细化工产品生产技术领域,尤其是指一种用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的两段反应系统及其方法。
背景技术
异丁酸异丁酯是一种安全环保的精细化学品,其最普遍的合成方法是以异丁酸和异丁醇为原料的酯化法,此外还有以异丁醛为原料的缩合法,和以异丁醇为原料的歧化法。专利CN101711983公开了一种用于异丁醇歧化合成异丁酸异丁酯的催化剂,但该催化剂活性不高,一般使得异丁酸异丁酯收率为70-80%,并生成约2%异丁醛副产物。
发明内容
本发明正是为了克服上述合成用催化剂的不足,提供一种用于由异丁醇合成异丁酸异丁酯的两段反应系统及其方法,使得异丁酸异丁酯收率更高,异丁醛副产物很少。
为了解决上述的技术问题,本发明提出的技术方案是:一种用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统,其特征在于包括一段反应系统以及二段反应系统,所述一段反应系统包括一段进料泵、与一段进料泵进料管道连接的一段换热器、与一段换热器进料管道连接的一段预热器、与一段预热器管道连接的一段固定床反应器、气液分离器、一段冷却器以及一段粗产品罐,所述一段固定床反应器出料管道连接一段换热器,所述一段换热器出料管道连接气液分离器,气液分离器底端出液口管道连接一段冷却器,一段冷却器连接一段粗产品罐;所述二段反应系统包括与气液分离器顶端出气口管道连接的二段换热器、与二段换热器进料管道连接的二段预热器、与二段预热器管道连接的二段固定床反应器、二段冷却器以及二段粗产品罐,所述二段固定床反应器出料管道连接二段换热器,二段换热器出料管道连接二段冷却器,二段冷却器连接二段粗产品罐。所述一段、二段换热器均为套管式换热器。
一种利用用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统生产异丁酸异丁酯的方法,其特征在于包括以下步骤:首先将原料用一段进料泵泵入一段换热器与一段固定床反应器的反应出料进行换热,然后将换热后的原料进入一段预热器进行预热,接着进入一段固定床反应器进行一段催化反应,一段催化反应后从一段固定床反应器出料管道出来的物料经过一段换热器与原料换热后部分冷凝,进入气液分离器进行气液分离,分离出的液态反应物进入一段冷却器进行冷却,最后进入一段粗产品罐得到一段粗产品,气态反应物进入二段换热器与二段固定床反应器催化反应后的出料进行换热,然后进入二段预热器进行预热,接着进入二段固定床反应器进行催化反应,催化反应后的出料由于与气态反应物的换热冷凝,再进入二段冷却器进行冷凝,最后进入二段粗产品罐得到二段粗产品。
作为本发明另一技术关键,所述一段、二段催化反应的催化剂为固体复合氧化物催化剂。一段催化反应氧化物中各组分以金属含量计由5wt%钕、15wt%锌、80wt%锆并负载0.1wt%钯组成。二段催化反应氧化物中各组分以金属含量计由5wt%钕、15wt%铜、20wt%锌、60%wt%铝并负载0.1wt%钯组成。
作为优选,一段反应原料经换热、预热后的温度为280℃,一段固定床反应器的反应温度为280℃,一段催化反应后的出料温度为280℃,出料经一段换热后的温度为135℃;二段反应原料经换热、预热后的温度为320℃,二段固定床反应器的反应温度为320℃,二段催化反应的出料温度为320℃,经二段换热后的温度为159℃。
本发明的有益效果:该生产系统中,一段催化反应生成的少量异丁醛,在二段催化反应过程中,发生反应,部分最终转化为目标产物异丁酸异丁酯,这样通过两段催化反应,使得异丁醇原料转化率高,异丁酸异丁酯选择性较高,异丁醛副产物较少。大大提高了反应效率,提高成品生成率。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统,包括一段反应系统以及二段反应系统,所述一段反应系统包括一段进料泵1、与一段进料泵1进料管道连接的一段换热器2、与一段换热器2进料管道连接的一段预热器3、与一段预热器3管道连接的一段固定床反应器4、气液分离器5、一段冷却器6以及一段粗产品罐7,所述一段固定床反应器4出料管道连接一段换热器2,所述一段换热器2出料管道连接气液分离器5,气液分离器5底端出液口管道连接一段冷却器6,一段冷却器6连接一段粗产品罐7;所述二段反应系统包括与气液分离器5顶端出气口管道连接的二段换热器8、与二段换热器8进料管道连接的二段预热器9、与二段预热器9管道连接的二段固定床反应器10、二段冷却器11以及二段粗产品罐12,所述二段固定床反应器10出料管道连接二段换热器8,二段换热器8出料管道连接二段冷却器11,二段冷却器11连接二段粗产品罐12。所述一段、二段换热器(2、8)均为套管式换热器。
一种利用用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统生产异丁酸异丁酯的方法,包括以下步骤:首先将原料用一段进料泵1泵入一段换热器2与一段固定床反应器4的反应出料进行换热,然后将换热后的原料进入一段预热器3进行预热,接着进入一段固定床反应器4进行一段催化反应,一段催化反应后从一段固定床反应器4出料管道出来的物料经过一段换热器2与原料换热后部分冷凝,进入气液分离器5进行气液分离,分离出的液态反应物进入一端冷却器6进行冷却,最后进入一段粗产品罐7得到一段粗产品,气态反应物进入二段换热器8与二段固定床反应器10催化反应后的出料进行换热,然后进入二段预热器9进行预热,接着进入二段固定床反应器10进行催化反应,催化反应后的出料由于与气态反应物的换热冷凝,再进入二段冷却器11进行冷凝,最后进入二段粗产品罐12得到二段粗产品。
一段反应的催化剂由5wt%钕、15wt%锌、80wt%锆并负载0.1wt%钯组成,催化剂装填量为600kg,异丁醇进料量为300kg/h,原料温度为20℃,一段反应原料经换热后的温度为109℃,预热后的温度为280℃,一段固定床反应器中部的反应温度为280℃,反应器上部压力为0.012 MPa,一段反应的出料温度为280℃,出料组成为:异丁酸异丁酯77.02%,异丁醇20.52%,异丁醛2.07%,其它杂质0.39%,经换热并部分冷凝后的温度为135℃,其中液态的异丁酸异丁酯粗产物流量为237kg/h,组成为:异丁酸异丁酯97.04%,异丁醇2.62%,异丁醛0.02%,其它杂质0.32%,再由冷却器冷却至40℃左右,进入粗产品罐,气态未反应的异丁醇等物质流量为63kg/h,组成为:异丁酸异丁酯1.7%,异丁醇87.91%,异丁醛9.78%,其它杂质0.61%。
二段反应的催化剂由15wt%铜、20wt%锌、60%wt%铝、5wt%钕并负载0.1wt%钯组成,催化剂装填量为150kg,气态未反应的异丁醇等物质进料量为63kg/h,二段反应原料经换热后的温度为154℃,预热后的温度为320℃,二段固定床反应器中部的反应温度为320℃,反应器上部压力为0.005 MPa,二段反应的出料温度为320℃,出料组成为:异丁酸异丁酯77.85%,异丁醇18.68%,异丁醛2.52%,其它杂质0.95%,经换热冷却后的温度为159℃,再由冷却器冷却至40℃左右,进入粗产品罐。
表 1  反应结果

Claims (7)

1.一种用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统,其特征在于包括一段反应系统以及二段反应系统,所述一段反应系统包括一段进料泵、与一段进料泵进料管道连接的一段换热器、与一段换热器进料管道连接的一段预热器、与一段预热器管道连接的一段固定床反应器、气液分离器、一段冷却器以及一段粗产品罐,所述一段固定床反应器出料管道连接一段换热器,所述一段换热器出料管道连接气液分离器,气液分离器底端出液口管道连接一段冷却器,一段冷却器连接一段粗产品罐;所述二段反应系统包括与气液分离器顶端出气口管道连接的二段换热器、与二段换热器进料管道连接的二段预热器、与二段预热器管道连接的二段固定床反应器、二段冷却器以及二段粗产品罐,所述二段固定床反应器出料管道连接二段换热器,二段换热器出料管道连接二段冷却器,二段冷却器连接二段粗产品罐。
2.根据权利要求1所述的一种用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统,其特征在于所述一段、二段换热器均为套管式换热器。
3.一种利用权1或2所述的用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统生产异丁酸异丁酯的方法,其特征在于包括以下步骤:首先将原料用一段进料泵泵入一段换热器与一段固定床反应器的反应出料进行换热,然后将换热后的原料进入一段预热器进行预热,接着进入一段固定床反应器进行一段催化反应,一段催化反应后从一段固定床反应器出料管道出来的物料经过一段换热器与原料换热后部分冷凝,进入气液分离器进行气液分离,分离出的液态反应物进入一段冷却器进行冷却,最后进入一段粗产品罐得到一段粗产品,气态反应物进入二段换热器与二段固定床反应器催化反应后的出料进行换热,然后进入二段预热器进行预热,接着进入二段固定床反应器进行催化反应,催化反应后的出料由于与气态反应物的换热冷凝,再进入二段冷却器进行冷凝,最后进入二段粗产品罐得到二段粗产品。
4.根据权利要求3所述的一种利用用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统生产异丁酸异丁酯的方法,其特征在于所述一段、二段催化反应的催化剂为固体复合氧化物催化剂。
5.根据权利要求4所述的一种利用用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统生产异丁酸异丁酯的方法,其特征在于一段催化反应氧化物中各组分以金属含量计由5wt%钕、15wt%锌、80wt%锆并负载0.1wt%钯组成。
6.根据权利要求4所述的一种利用用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统生产异丁酸异丁酯的方法,其特征在于二段催化反应氧化物中各组分以金属含量计由5wt%钕、15wt%铜、20wt%锌、60%wt%铝并负载0.1wt%钯组成。
7.根据权利要求3所述的一种利用用于异丁醇合成异丁酸异丁酯的反应系统生产异丁酸异丁酯的方法,其特征在于一段反应原料经换热、预热后的温度为280℃,一段固定床反应器的反应温度为280℃,一段催化反应后的出料温度为280℃,出料经一段换热后的温度为135℃;二段反应原料经换热、预热后的温度为320℃,二段固定床反应器的反应温度为320℃,二段催化反应的出料温度为320℃,经二段换热后的温度为159℃。
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