CN106083576A - 一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，在酯化塔中，通过控制塔顶反应条件和塔中反应条件，使轻组分从塔顶排出，丙烯酸丁酯从塔中排出，重组分沉积在釜底；塔顶反应条件为：塔顶操作压力为1kpa～3kpa，出料位置为第1～5块板，塔顶温度为30℃～45℃，塔顶酯相回流比0.5:1～2:1，水相回流比0.5:1～4:1；塔中反应条件为：塔中操作压力为6kpa～10kpa，出料位置为第32～45块塔板，塔中温度55℃～70℃，塔中酯相回流比0.5:1～2:1，水相回流比0.5:1～4:1。本发明的塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺具有产品纯度高、用水节约、工艺实现性强和成本低廉的特点。

Description

一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺

技术领域

本发明涉及丙烯酸丁酯生产技术领域，具体为一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺。

背景技术

丙烯酸丁酯是一种重要的有机化工原料和中间体，因其具有独特而又强活性的极性分子以及不饱和双键、羧酸结构，可与多种化合物反应，发生均聚反应或共聚反应，合成一系列聚合物，并经乳液聚合、溶液聚合、共聚等加工方式制备出塑性、交联等聚合物，具有良好的耐候、耐紫外光、耐水、耐热等特性，在胶黏剂、弹性体、合成纤维、建筑材料、高吸水性树脂、紫外/电子束(UV/EB)固化、絮凝剂、助剂、洗涤剂等众多领域展现出优异的应用前景，通常用于制造丙烯酸酯溶剂型和乳液型胶黏剂的软单体，近年来发展迅速，生产规模不断扩大。

目前丙烯酸丁酯的合成工艺以丙烯酸和正丁醇为原料进行直接酯化为主，在传统的生产工艺中，目标产物丙烯酸丁酯在酯化段通常随主物料从酯化塔塔釜出料，再进行脱轻、脱重等步骤。而在此过程中，混有大量二丁醚、醋酸丁酯以及丁氧基丙酸丁酯在内的副产物的底料随之一起进入后面的各工段中，不仅增大的后续工段的操作负荷，在提纯过程中，副产物二丁醚与丙烯酸丁酯的分离难度，也会造成头酯较多而引起的产能难以提高的问题，同时生产过程中往往会大量富含丙烯酸盐、对甲基苯磺酸盐等有机毒物的高浓度有机废水。

针对于此，中国发明专利申请CN 102675098 A公开了一种丙烯酸丁酯连续生产新工艺，具体为：原料丁醇与丙烯酸按摩尔比1:1进入换热器预热后进入离子交换树脂固定床进行预反应，预反应物料继续通过高位再沸器加热后以气体形式进入酯化釜进行反应；反应产物经加热气化后以共沸物形式进入酯化塔进行分离，酯化塔的塔顶得到粗产品；与此同时，酯化釜的部分釜液采出至过滤器进行过滤，过滤后的大部分釜液回流入釜，小部分釜液进入薄膜蒸发器回收丙烯酸及酯，回收的丙烯酸及酯直接进入酯化塔底；薄膜蒸发器底部物料进入重组分分解器进行分解利用，分解后的物料直接回到酯化釜参与反应，余下少量重废物由重组分分解器底部排出，具有连续生产、废水少、反应加强、腐蚀低等优点。

与此同时，中国发明专利申请CN 104529759 A公开了一种节能环保的丙烯酸丁酯的生产方法，具体为：将反应原料丙烯酸和正丁醇按摩尔比0.8～1:1，催化剂和阻聚剂则分别按照进料总质量的0.5%～5%、0.01%～0.1%的比例投入酯化釜，在酯化釜中经蒸汽加热反应后形成酯化产物，酯化产物以酯水共沸物的形式进入酯化塔并进行分离，然后从酯化塔塔顶采出，经冷凝器冷凝后进入分相器进行分层，得到酯相中的粗酯含量达85%～95%；酯化釜的釜液经泵把大部分釜液重新打回酯化釜进行回流，较少部分进入裂解系统，进行裂解回收；回流的大部分釜液进行再沸加热处理，通过再沸系统的调整，保证原料充分反应，有效控制酯化釜的釜温，避免副反应，能有效降低副反应的发生几率以及废水处理的难度，同时工艺节能达到5-15%，经济环保。

但是，以上两种连续化生产工艺均采用塔顶出料的方式，要求酯化塔的操作条件控制在较高的操作压力和/或较高的温度，高温或高压条件下产物存在严重的聚合现象，也会加剧产物的高温裂解反应的进行，与此同时，为了减缓高温高压对产物造成的影响，需要在通入大量的水进行冷却进行控制，并据此产生大量的废水，造成了严重的水资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，具有产品纯度高、用水节约、工艺实现性强和成本低廉的特点。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，在酯化塔中，通过控制塔顶反应条件和塔中反应条件，使轻组分二丁醚、醋酸丁酯、丁醇以共沸形式从塔顶排出，丙烯酸丁酯从塔中排出，重组分丁氧基丙酸丁酯沉积在釜底；所述塔顶反应条件为：塔顶操作压力为1kpa～3kpa，出料位置为第1～5块板，塔顶温度为30℃～45℃，塔顶酯相回流比0.5:1～2:1，水相回流比0.5:1～4:1；所述塔中反应条件为：塔中操作压力为6kpa～10kpa，出料位置为第32～45块塔板，塔中温度55℃～70℃，塔中酯相回流比0.5:1～2:1，水相回流比0.5:1～4: 1。

在丙烯酸与丁醇直接酯化生成丙烯酸丁酯过程中，往往会伴随着各种副反应的发生。温度、压力过低会导致反应转化率低，产能不足，而温度、压力设置过高，则容易引起物料的聚合、副反应加剧、装置负荷过重以及能耗物耗过高等问题。塔顶、塔顶酯水相的回流，则是在保证物料含量以及酯化蒸发量。酯相回流（回流比＞2:1）过多，会导致出料不足，产量无法保证，而回流过少（回流比＜0.5:1），产物含量将难以达标。同时，水相回流则是酯化蒸发量的有效保证，水相回流过多（回流比＞4:1）蒸发量过大，导致塔顶、塔中酯相含量的降低，而水相回流不足（回流比＜0.5:1）则导致蒸发量不足，塔釜液位的上升。而本酯化塔各进出料位置则是根据生产需要以及产品的要求进行合理选择，位置过高过低都无法得到合格产品。

进一步地，塔顶补水位置第2～4块塔板、流量为塔中、塔顶回水总质量流量的5%～20%。

进一步地，酯化塔塔板数为45～65块，塔釜反应压力为12kpa～25kpa,反应温度95℃～105℃。

本发明一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，具有如下的有益效果：通过严格控制塔顶、塔中物料操作压力以及出料位置，通过补充少量新鲜工艺水，保证了目标产物的蒸发量，而反应生成水的循环使用，使得工艺废水的生成降至原工艺的20%-35%；同时塔板数的增加和操作压力的降低，大部分二丁醚等轻组分在酯化段就可以有效从酯化塔塔顶分离出来，丙烯酸丁酯的纯度为98.5%-99.8%；同时减少了精馏难度，头酯出量总量降为原工艺的40%-55%，合格产品从塔中采出，也保证了产能的有效提高5%-15%。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明产品作进一步详细的说明。

实施例1

本发明公开了一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，在酯化塔中，通过控制塔顶反应条件和塔中反应条件，使轻组分二丁醚、醋酸丁酯、丁醇以共沸形式从塔顶排出，丙烯酸丁酯从塔中排出，重组分丁氧基丙酸丁酯沉积在釜底；所述塔顶反应条件为：塔顶操作压力为3kpa，出料位置为第3块板，塔顶温度为30℃，塔顶酯相回流比0.5:1，水相回流比0.5:1；所述塔中反应条件为：塔中操作压力为6kpa，出料位置为第45块塔板，塔中温度62℃，塔中酯相回流比1:1，水相回流比2:1。塔顶补水位置第3块塔板、流量为塔中、塔顶回水总质量流量的5%。酯化塔塔板数为65块，塔釜反应压力为18kpa,反应温度95℃。

在本实施例中，在塔顶出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯15%-40%、丁醇20%-35%、水5%-12%、二丁醚0.5%-3.5%、、醋酸丁酯8.5%-15%，在塔中出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯98.5%-99.8%、丁醇0.01%-0.05%、水0.01%-0.03%、二丁醚0.05%-0.15%、醋酸丁酯0.02%-0.10%。

实施例2

本发明公开了一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，在酯化塔中，通过控制塔顶反应条件和塔中反应条件，使轻组分二丁醚、醋酸丁酯、丁醇以共沸形式从塔顶排出，丙烯酸丁酯从塔中排出，重组分丁氧基丙酸丁酯沉积在釜底；所述塔顶反应条件为：塔顶操作压力为2kpa，出料位置为第1块板，塔顶温度为45℃，塔顶酯相回流比1:1，水相回流比2:1；所述塔中反应条件为：塔中操作压力为10kpa，出料位置为第38块塔板，塔中温度55℃，塔中酯相回流比2:1，水相回流比4:1。塔顶补水位置第2块塔板、流量为塔中、塔顶回水总质量流量的20%。酯化塔塔板数为55块，塔釜反应压力为12kpa,反应温度105℃。

在本实施例中，在塔顶出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯15%-40%、丁醇20%-35%、水5%-12%、二丁醚0.5%-3.5%、、醋酸丁酯8.5%-15%，在塔中出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯98.5%-99.8%、丁醇0.01%-0.05%、水0.01%-0.03%、二丁醚0.05%-0.15%、醋酸丁酯0.02%-0.10%。

实施例3

本发明公开了一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，在酯化塔中，通过控制塔顶反应条件和塔中反应条件，使轻组分二丁醚、醋酸丁酯、丁醇以共沸形式从塔顶排出，丙烯酸丁酯从塔中排出，重组分丁氧基丙酸丁酯沉积在釜底；所述塔顶反应条件为：塔顶操作压力为1kpa，出料位置为第5块板，塔顶温度为38℃，塔顶酯相回流比2:1，水相回流比4:1；所述塔中反应条件为：塔中操作压力为8kpa，出料位置为第32块塔板，塔中温度70℃，塔中酯相回流比1.5:1，水相回流比0.5:1。塔顶补水位置第4块塔板、流量为塔中、塔顶回水总质量流量的12%。酯化塔塔板数为45块，塔釜反应压力为25kpa,反应温度100℃。

在本实施例中，在塔顶出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯15%-40%、丁醇20%-35%、水5%-12%、二丁醚0.5%-3.5%、、醋酸丁酯8.5%-15%，在塔中出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯98.5%-99.8%、丁醇0.01%-0.05%、水0.01%-0.03%、二丁醚0.05%-0.15%、醋酸丁酯0.02%-0.10%。

实施例4

在酯化塔中，通过控制塔顶反应条件和塔中反应条件，使轻组分二丁醚、醋酸丁酯、丁醇以共沸形式从塔顶排出，丙烯酸丁酯从塔中排出，重组分丁氧基丙酸丁酯沉积在釜底；所述塔顶反应条件为：塔顶操作压力为2kpa，出料位置为第2块板，塔顶温度为35℃，塔顶酯相回流比1.5:1，水相回流比3:1；所述塔中反应条件为：塔中操作压力为7kpa，出料位置为第42块塔板，塔中温度58℃，塔中酯相回流比1.2:1，水相回流比1:1。塔顶补水位置第3块塔板、流量为塔中、塔顶回水总质量流量的10%。酯化塔塔板数为52块，塔釜反应压力为16kpa,反应温度98℃。

在本实施例中，在塔顶出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯15%-40%、丁醇20%-35%、水5%-12%、二丁醚0.5%-3.5%、、醋酸丁酯8.5%-15%，在塔中出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯98.5%-99.8%、丁醇0.01%-0.05%、水0.01%-0.03%、二丁醚0.05%-0.15%、醋酸丁酯0.02%-0.10%。

实施例5

在酯化塔中，通过控制塔顶反应条件和塔中反应条件，使轻组分二丁醚、醋酸丁酯、丁醇以共沸形式从塔顶排出，丙烯酸丁酯从塔中排出，重组分丁氧基丙酸丁酯沉积在釜底；所述塔顶反应条件为：塔顶操作压力为1.8kpa，出料位置为第2块板，塔顶温度为36℃，塔顶酯相回流比1.2:1，水相回流比1:1；所述塔中反应条件为：塔中操作压力为7kpa，出料位置为第41块塔板，塔中温度63℃，塔中酯相回流比1.5:1，水相回流比3:1。塔顶补水位置第3块塔板、流量为塔中、塔顶回水总质量流量的18%。酯化塔塔板数为58块，塔釜反应压力为21kpa,反应温度101℃。

在本实施例中，在塔顶出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯15%-40%、丁醇20%-35%、水5%-12%、二丁醚0.5%-3.5%、、醋酸丁酯8.5%-15%，在塔中出料的组成中，不同组分的含量为：丙烯酸丁酯98.5%-99.8%、丁醇0.01%-0.05%、水0.01%-0.03%、二丁醚0.05%-0.15%、醋酸丁酯0.02%-0.10%。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，其特征在于：在酯化塔中，通过控制塔顶反应条件和塔中反应条件，使轻组分二丁醚、醋酸丁酯、丁醇以共沸形式从塔顶排出，丙烯酸丁酯从塔中排出，重组分丁氧基丙酸丁酯沉积在釜底；

所述塔顶反应条件为：塔顶操作压力为1kpa～3kpa，出料位置为第1～5块板，塔顶温度为30℃～45℃，塔顶酯相回流比0.5:1～2:1，水相回流比0.5:1～4:1；

所述塔中反应条件为：塔中操作压力为6kpa～10kpa，出料位置为第32～45块塔板，塔中温度55℃～70℃，塔中酯相回流比0.5:1～2:1，水相回流比0.5:1～4:1。

2.根据权利要求1所述的塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，其特征在于：塔顶补水位置第2～4块塔板、流量为塔中、塔顶回水总质量流量的5%～20%。

3.根据权利要求2所述的塔中出料的丙烯酸丁酯连续化生产工艺，其特征在于：酯化塔塔板数为45～65块，塔釜反应压力为12kpa～25kpa,反应温度95℃～105℃。