CN105085227A - 生产乙醇酸溶液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产乙醇酸溶液的方法，主要解决现有技术中乙醇酸甲酯转化率较低、乙醇酸收率较低的问题。本发明通过采用一种生产乙醇酸溶液的方法，包括以下步骤：(1)将乙醇酸甲酯和水加入水解反应器进行水解反应，生成主要含水和甲醇的气相产物，及主要含乙醇酸和水的液相水解产物；(2)所述气相产物冷凝后，送入甲醇精制塔进行分离，塔顶得到纯度>95％甲醇溶液副产物，塔底得到的主要含水物料，返回到水解反应器；(3)所述液相水解产物送入浓缩塔进行浓缩，得到浓度为60-90％的乙醇酸溶液，蒸发过程产生的蒸汽经冷凝后，返回到水解反应器的技术方案较好地解决了上述问题，可用于生产乙醇酸溶液中。

Description

生产乙醇酸溶液的方法
技术领域
本发明涉及一种生产乙醇酸溶液的方法。
背景技术
乙醇酸又名羟基乙酸，乙二醇酸，是一种重要的精细化工原料，主要应用于化工清洗、精细化工、护肤、医药等行业。近年来，随着聚乙醇酸用途的不断扩展，作为其聚合原料，乙醇酸具有广阔的应用前景。目前市场主要提供70％乙醇酸水溶液和乙醇酸晶体两类产品。
随着市场需求的增加，需要一种低成本、便于规模生产的乙醇酸工艺。目前，工业上有多种工艺应用于乙醇酸生产。专利CN103450006A公开了一种以氯乙酸为原料生产乙醇酸的工艺。采用这种生产工艺所得到的乙醇酸产品氯含量难以控制，限制了产品应用领域。专利CN100343220C公开了一种羟基乙腈水解工艺制备乙醇酸方法，而专利CN201210290876公开一种羟基乙腈生物法制备乙醇酸工艺。这两种生产过程涉及到腈化物的使用，对安全环保要求比较高。针对上述工艺的不足，随着DMO加氢制备乙醇酸甲酯工艺技术的发展和成熟，通过乙醇酸甲酯水解制备乙醇酸工艺得到快速发展。
乙醇酸甲酯水解反应如下：
水解反应为一可逆反应，反应过程及时移走生成的轻组分甲醇产物，有利于水解反应快速进行，提高乙醇酸甲酯转化率。同时，乙醇酸为热敏性物料，因此，在生产过程需要控制操作温度，以提高产品收率。
专利CN103508878发布的乙醇酸甲酯水解工艺中，水解过程甲醇不从反应体系移出，而是在浓缩过程中蒸出甲醇。这样，甲醇不能及时移出反应体系，抑制了水解反应进行，从而降低乙醇酸甲酯转化率。此外，为得到高浓度乙醇酸，浓缩过程需要抑制乙醇酸热聚合副反应，要求控制浓缩温度，在低压力情况下进行操作。这样，在浓缩过程中蒸出甲醇，蒸汽中含有的低沸点甲醇组分，降低了物料露点温度，需要冷冻水作为蒸汽冷凝冷却介质，将会增加装置运行成本。专利CN104177250提出的乙醇酸甲酯反应精馏工艺中，为及时移出水解生成的甲醇，提高乙醇酸甲酯转化率，在塔釜进行水解反应进行，塔顶移出甲醇。此种工艺为尽量降低塔釜水解反应体系甲醇含量，需要增大塔顶物料采出量，难以得到高纯的甲醇副产物。
本发明有针对性的解决了该问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中乙醇酸甲酯转化率和乙醇酸收率较低的问题，提供一种新的生产乙醇酸溶液的方法。该方法用于生产乙醇酸溶液中，具有乙醇酸甲酯转化率和乙醇酸收率较高的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种生产乙醇酸溶液的方法，包括以下步骤：(1)将乙醇酸甲酯和水以摩尔比为1：1～30加入水解反应器，在10～101kPaA，温度为60～100℃，进行水解反应，生成主要含水和甲醇的气相产物，及主要含乙醇酸和水的液相水解产物；(2)所述气相产物冷凝后，送入甲醇精制塔进行分离，甲醇精制塔操作压力为101～301kPaA，塔顶得到纯度>95％甲醇溶液副产物，塔底得到的主要含水物料，返回到水解反应器；(3)所述液相水解产物送入浓缩塔进行浓缩，浓缩压力为1-50kPaA，温度为30～70℃，得到浓度为60-90％的乙醇酸溶液，蒸发过程产生的蒸汽经冷凝后，返回到水解反应器。
上述技术方案中，优选地，将乙醇酸甲酯和水以摩尔比为1：5～15加入水解反应器，在30～80kPaA，温度为70～90℃，进行水解反应。
上述技术方案中，优选地，所述乙醇酸甲酯水解过程不添加催化剂，或添加阳离子树脂作为固体酸水解催化剂。
上述技术方案中，优选地，所述液相水解产物经过固液分离后送入浓缩塔进行浓缩。
上述技术方案中，优选地，所述甲醇精制塔操作压力为101～150kPaA。
上述技术方案中，优选地，所述甲醇精制塔塔顶得到纯度为98-99.9％甲醇副产物。
上述技术方案中，优选地，所述浓缩塔操作条件为：浓缩压力为3-20kPaA，温度为40～60℃。
上述技术方案中，优选地，所述液相水解产物送入浓缩塔进行浓缩，得到浓度为70-80％的乙醇酸溶液。
本专利所得到的高浓度乙醇酸溶液，经过脱色等简单处理之后，可以作为乙醇酸溶液出售或作为结晶母液，通过结晶得到高纯度乙醇酸晶体。本发明具有乙醇酸产品收率高、工艺流程简单、装置运行成本低等优点中，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
图1中，1为乙醇酸甲酯进料管线；2为补加新鲜水管线；3为水解反应器气相管线；4为水解反应器气相冷凝液管线；5为甲醇精制塔甲醇副产物管线；6为甲醇精制塔塔底物料管线；7为水解反应器水解液相管线；8为浓缩塔蒸汽管线；9为乙醇酸溶液管线；10为浓缩塔蒸汽冷凝液管线；A为水解反应器；B为水解反应器冷凝器；C为甲醇精制塔；D为浓缩塔；E为浓缩塔蒸汽冷凝器。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
管线1、2、6、10中乙醇酸甲酯、新鲜水、甲醇精制塔C、浓缩塔D的回用物料混合之后进入水解反应器A。混合物料中乙醇酸与水摩尔比为1:15，反应器不加催化剂。水解反应器温度95℃，压力101kpaA。水解反应器气相冷凝之后进入甲醇精制塔。甲醇精制塔操作压力为150kPaA，塔顶得到98％甲醇，塔底含水99％物料返回到水解反应器。浓缩塔操作压力为10kPaA，塔顶蒸汽冷凝温度60℃，含水99％蒸汽冷凝之后返回到水解反应器。浓缩之后得到80％乙醇酸溶液。乙醇酸总收率80％。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件，进入水解反应器混合物料中乙醇酸甲酯与水摩尔比为1:10，反应器加001*7树脂最为水解催化剂。水解反应器温度80℃，压力60kPaA。水解反应器气相冷凝之后进入甲醇精制塔。甲醇精制塔操作压力为150kPaA，塔顶得到98％甲醇，塔底含水99％物料返回到水解反应器。浓缩塔操作压力为10kPaA，塔顶蒸汽冷凝温度60℃，含水99％蒸汽冷凝之后返回到水解反应器。浓缩之后得到80％乙醇酸溶液。乙醇酸总收率90％。
【实施例3】
按照实施例2所述的条件，进入水解反应器混合物料中乙醇酸甲酯与水摩尔比为1:5，反应温度85℃，浓缩塔操作压力为5kPaA，塔顶蒸汽冷凝温度50℃，最终乙醇酸总收率88％。
【实施例4】
按照实施例2所述的条件，水解反应器反应温度75℃，压力30kPaA，最终乙醇酸总收率95％。
【实施例5】
按照实施例2所述的条件，水解催化剂为A15树脂，乙醇酸总收率为85％。
【实施例6】
按照实施例2所述的条件，浓缩塔操作压力为3kPaA，塔顶蒸汽冷凝温度40℃，所得乙醇酸浓度为70％，乙醇酸总收率为93％。
【实施例7】
按照实施例2所述的条件，进入水解反应器混合物料中乙醇酸甲酯与水摩尔比为1:15，水解反应器反应温度75℃，压力30kPaA；浓缩塔操作压力3kPaA，塔顶蒸汽冷凝温度30℃，所得乙醇酸溶液为70％，最终乙醇酸产品收率为95％。
【比较例1】
水解压力为150kpaA，其余按照实施例2所述的水解条件。所得到的含有甲醇、水、乙醇酸等物料水解产物一齐进入浓缩塔进行浓缩，得到70％乙醇酸溶液。浓缩塔操作压力为10kPaA。塔顶蒸汽冷凝温度36℃，得到含甲醇15％冷凝液。乙醇酸总收率89％。
【比较例2】
水解反应在精馏塔塔釜内进行，催化剂为001*7树脂。塔顶操作压力30kpaA，塔顶甲醇纯度为40％。塔釜所得水解液甲醇浓度为0.3％。水解液在浓缩塔进行浓缩，操作压力为3kPaA，得到80％乙醇酸溶液，乙醇酸收率为90％。

Claims (8)

1.一种生产乙醇酸溶液的方法，包括以下步骤：(1)将乙醇酸甲酯和水以摩尔比为1：1～30加入水解反应器，在10～101kPaA，温度为60～100℃，进行水解反应，生成主要含水和甲醇的气相产物，及主要含乙醇酸和水的液相水解产物；(2)所述气相产物冷凝后，送入甲醇精制塔进行分离，甲醇精制塔操作压力为101～301kPaA，塔顶得到纯度>95％甲醇溶液副产物，塔底得到的主要含水物料，返回到水解反应器；(3)所述液相水解产物送入浓缩塔进行浓缩，浓缩压力为1-50kPaA，温度为30～70℃，得到浓度为60-90％的乙醇酸溶液，蒸发过程产生的蒸汽经冷凝后，返回到水解反应器。
2.根据权利要求1所述生产乙醇酸溶液的方法，其特征在于将乙醇酸甲酯和水以摩尔比为1：5～15加入水解反应器，在30～80kPaA，温度为70～90℃，进行水解反应。
3.根据权利要求1所述生产乙醇酸溶液的方法，其特征在于所述乙醇酸甲酯水解过程不添加催化剂，或添加阳离子树脂作为固体酸水解催化剂。
4.根据权利要求1所述生产乙醇酸溶液的方法，其特征在于所述液相水解产物经过固液分离后送入浓缩塔进行浓缩。
5.根据权利要求1所述生产乙醇酸溶液的方法，其特征在于所述甲醇精制塔操作压力为101～150kPaA。
6.根据权利要求1所述生产乙醇酸溶液的方法，其特征在于所述甲醇精制塔塔顶得到纯度为98-99.9％甲醇副产物。
7.根据权利要求1所述生产乙醇酸溶液的方法，其特征在于所述浓缩塔操作条件为：浓缩压力为3-20kPaA，温度为40～60℃。
8.根据权利要求1所述生产乙醇酸溶液的方法，其特征在于所述液相水解产物送入浓缩塔进行浓缩，得到浓度为70-80％的乙醇酸溶液。
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