CN106512879B - 在甲基丙烯酸甲酯的制备中防止酯化釜内结块的方法 - Google Patents

在甲基丙烯酸甲酯的制备中防止酯化釜内结块的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在甲基丙烯酸甲酯制备过程中防止酯化釜内结块的方法，包括：将酰胺混合物引入到依次排列的多个酯化釜中，其中，每个酯化釜的换热面积为30～40m2，容积为10～20m3；在酯化过程中，将物料在每个酯化釜中的停留时间控制在25～55分钟范围内。通过本发明的方法，可有效控制聚合物结块，减少沥青质的生成，从而解决了酯化釜溢流管道堵塞的难题，提高了装置运行的平稳性。

Description

在甲基丙烯酸甲酯的制备中防止酯化釜内结块的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，并且特别地，涉及一种在甲基丙烯酸甲酯制备过程中防止酯化釜内结块的方法。
背景技术
甲基丙烯酸甲酯(简称为MMA)是一种重要的有机化工原料和化工产品，主要用于生产有机玻璃(简称为PMMA)、聚氯乙烯助剂ACR、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物(简称为MBS)和用作腈纶生产的第二单体，也可用作树脂、胶黏剂、涂料、离子交换树脂、纸张上光剂、纺织印染助剂、皮革处理剂、润滑油添加剂、原油降凝剂，木材和软木材的浸润剂、电机线圈的浸透剂、绝缘灌注材料和塑料型乳液的增塑剂等，用途十分广泛。
目前，世界上主要采用的MMA生产技术包括丙酮氰醇(ACH)法、异丁烯法以及乙烯法。其中，大多数厂商(例如，主要分布于北美和西欧)在生产MMA时采用丙酮氰醇(ACH)法，而日本主要采用以异丁烯为原料的工艺。在采用乙烯为原料制MMA的生产工艺中，已实现工业化的主要有巴斯夫工艺和英国璐彩特(Lucite)公司Alpha工艺。
ACH法的工艺特点是有效利用了丙烯腈装置副产物氢氰酸，且MMA收率高。ACH法经过长期不断的改进和完善，技术较为先进、成熟可靠、产品质量好，因此得到了广泛采用，已经成为目前MMA生产的主要工艺路线。
然而，基于ACH法的MMA制备设备的酯化反应釜内介质为硫酸、水、酰胺、丙酮、甲醇、MMA等，操作温度较高，容易发生聚合反应，进而形成沥青质块状物，易堵塞溢流管道，这种现象使得现有装置在运行过程中酯化釜需要定期停车检修，清理聚合物，导致MMA装置不能长周期稳定运行。另外，清理出的聚合物含有稀硫酸等物质，对操作工人和装置周围环境危害较大，而且沥青质需要单独设置堆放地并定期送至堆埋场堆埋，导致生产成本提高。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种能够减少聚合物生成的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种在甲基丙烯酸甲酯制备过程中防止酯化釜内结块的方法，该方法包括：将酰胺混合物引入到依次排列的多个酯化釜中，其中，每个酯化釜的换热面积为30～40m2，容积为10～20m3；在酯化过程中，将物料在每个酯化釜中的停留时间控制在25～55分钟范围内。
优选地，多个酯化釜的排列被设计为，从第一级酯化釜开始，以两个酯化釜为一组，排序靠后的组中的酯化釜的容积、换热面积、以及物料的停留时间均大于前一组酯化釜。
优选地，酯化釜的数量为3～4个。在一种实施方式中，当酯化釜的数量为4个时，第三酯化釜和第四酯化釜的的容积和换热面积相同，第一酯化釜和第二酯化釜的容积和换热面积相同，且第三酯化釜和第四酯化釜的容积和换热面积大于第一酯化釜和第二酯化釜。
优选地，该方法进一步包括：在酯化过程中，将单个酯化釜的釜内压力控制在0.001～0.005MPaG。
在一种具体实施方式中，第一酯化釜和第二酯化釜的容积和换热面积相同，第三酯化釜和第四酯化釜的容积和换热面积相同。其中第三酯化釜和第四酯化釜比第一酯化釜和第二酯化釜的容积增加了20-100％(例如，增大3～10立方米)。本领域技术人员能够理解由于酯化釜容积增加引起的换热面积和物料停留时间的相应增加。
通过本发明的方法，能够有效控制聚合物结块，减少沥青质的生成，从而解决了酯化釜溢流管道堵塞的难题，提高了装置运行的平稳性，从而有助于提高生产效率，避免因为频繁检修而导致成本增加的问题。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
为解决现有技术存在的问题，本发明的发明人基于多套MMA装置的设计经验并吸收各种装置的实际运行经验，从酯化反应的反应机理上研究出每釜物料停留时间和换热面积的计算方法，通过多种方式的结合来有效控制聚合物的结块以减少沥青质的生成，以解决酯化釜溢流管道堵塞的难题并提高装置运行的平稳性。
本发明提供了一种在甲基丙烯酸甲酯(MMA)制备过程中防止酯化釜内结块的方法(是一种用于MMA装置酯化釜的防堵工艺)，包括：将酰胺混合物引入到依次排列的多个酯化釜中，其中，每个酯化釜的换热面积为30～40m2，容积为10～20m3；在酯化过程中，将物料在每个酯化釜中的停留时间控制在25～55分钟范围内。
可选地，在以上工艺步骤和对酯化釜的设计基础上，为了进一步防止釜内结块，可以在每个酯化釜中加入防结块剂，加入的防结块剂的重量为多个酯化釜中的第一级酯化釜的进料量的0.01％～0.05％，防结块剂的加入方式可以是从釜顶持续不断加入每个酯化釜。此外，在加入防结块剂时，根据多个酯化釜的排序将防结块剂依次加入到多个酯化釜中。防结块剂类型可以根据釜内的物质组成来确定，例如，可以选择该防结块剂可以是有机聚合物。
其中，多个酯化釜的排列被设计为：从第一级酯化釜开始，以两个酯化釜为一组，排序靠后的组中的酯化釜的容积、换热面积、以及物料的停留时间均大于前一组酯化釜。
优选地，酯化釜的数量为3～4个。在一种实施方式中，例如，当酯化釜的数量为4个时，第三酯化釜和第四酯化釜的的容积和换热面积相同，第一酯化釜和第二酯化釜的容积和换热面积相同，且第三酯化釜和第四酯化釜的容积和换热面积大于第一酯化釜和第二酯化釜。
在一种具体的实施方式中，例如，第三酯化釜和第四酯化釜比第一酯化釜和第二酯化釜的容积要大20％-100％。
此外，该方法进一步包括：在酯化过程中，将单个酯化釜的釜内压力控制在0.001～0.005MPaG。
以下结合具体的实施例进行说明。
实施例1
来自酰胺单元的酰胺混合物进入到一级酯化釜，然后加入甲醇和水。设置酯化釜的数量为3个，第一酯化釜容积为15m3，第一酯化釜换热面积为35m2，物料在第一酯化釜的停留时间为40分钟；第二酯化釜容积为15m3，第二酯化釜换热面积为35m2，物料在第二酯化釜的停留时间为40分钟；第三酯化釜容积为20m3，第三酯化釜换热面积为40m2，物料在第三酯化釜的停留时间为55分钟，控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜的设计压力为0.001MPaG。
在本实施例中，可在保证酯化收率在97％以上的前提下有效控制聚合物结块，减少沥青质的生成，使酯化釜停车检修的间隔时间延长至半年，从而解决酯化釜溢流管道堵塞的难题，提高了装置运行的平稳性。
实施例2
来自酰胺单元的酰胺混合物进入到一级酯化釜，然后加入甲醇和水。设置酯化釜的数量为3个，第一酯化釜容积为16m3，第一酯化釜换热面积为36m2，物料在第一酯化釜的停留时间为42分钟；第二酯化釜容积为16m3，第二酯化釜换热面积为36m2，物料在第二酯化釜的停留时间为42分钟；第三酯化釜容积为19m3，第三酯化釜换热面积为38m2，物料在第三酯化釜的停留时间为50分钟，控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜的设计压力为0.005MPaG。
在本实施例中，可在保证酯化收率在97％以上的前提下，有效控制聚合物结块，减少沥青质的生成，使酯化釜停车检修的间隔时间延长至半年，从而解决酯化釜溢流管道堵塞的难题，提高了装置运行的平稳性。
实施例3
来自酰胺单元的酰胺混合物进入到一级酯化釜，然后加入甲醇和水。设置酯化釜的数量为4个，第一酯化釜容积为10m3，第一酯化釜换热面积为30m2，物料在第一酯化釜的停留时间为25分钟；第二酯化釜容积为10m3，第二酯化釜换热面积为30m2，物料在第二酯化釜的停留时间为25分钟；第三酯化釜容积为20m3，第三酯化釜换热面积为40m2，物料在第三酯化釜的停留时间为55分钟；第四酯化釜容积为20m3，第四酯化釜换热面积为40m2，物料在第四酯化釜的停留时间为55分钟，控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜、第四酯化釜的设计压力为0.003MPaG。
在本实施例中，可在保证酯化收率在97％以上的前提下，有效控制聚合物结块，减少沥青质的生成，使酯化釜停车检修的间隔时间延长至半年，从而解决酯化釜溢流管道堵塞的难题，提高了装置运行的平稳性。
实施例4
来自酰胺单元的酰胺混合物进入到一级酯化釜，然后加入甲醇和水。设置酯化釜的数量为4个，第一酯化釜容积为12m3，第一酯化釜换热面积为32m2，物料在第一酯化釜的停留时间为30分钟；第二酯化釜容积为12m3，第二酯化釜换热面积为32m2，物料在第二酯化釜的停留时间为30分钟；第三酯化釜容积为15m3，第三酯化釜换热面积为35m2，物料在第三酯化釜的停留时间为40分钟，第四酯化釜容积为15m3，第四酯化釜换热面积为35m2，物料在第四酯化釜的停留时间为40分钟，控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜、第四酯化釜的设计压力为0.001MPaG。
在本实施例中，可在保证酯化收率在97％以上的前提下，有效控制聚合物结块，减少沥青质的生成，使酯化釜停车检修的间隔时间延长至半年，从而解决酯化釜溢流管道堵塞的难题，提高了装置运行的平稳性。
比较例1
以类似于实施例4的方式进行操作，区别在于四个酯化釜的酯化釜容积均为12m3，换热面积均为32m2。控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜、第四酯化釜的设计压力为0.001MPaG。
表1
通过上述实施例和比较例可以看出，在四个酯化釜的容积和换热面积完全相同的比较例1中，在第三和第四酯化釜中仍会产生较大量的沥青性物质。为了保证酯化效率并提高系统安全性，仍需要每三个月对系统进行检修。
相对而言，在采用本发明方法的实施例1-4中，既保证了酯化收率达到97％，还能够有效控制聚合物结块，减少沥青质的生成。实施例1-4的方法明显减少了酯化釜溢流管道堵塞，从而大大延长了酯化釜停车检修时间，例如延长至半年检修一次。
本发明通过在多个酯化釜中采用不同的换热面积、容积、物料停留时间，有效减少了沥青质的生成，克服了酯化釜溢流管道堵塞的缺陷，从而提高了装置运行的平稳性。此外，由于减少了聚合物的生成，使得减少了对操作工人和装置周围环境的危害，并降低了生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种在甲基丙烯酸甲酯制备过程中防止酯化釜内结块的方法，其特征在于，包括：
将酰胺混合物引入到依次排列的多个酯化釜中，其中，每个酯化釜的换热面积为30～40m2，容积为10～20m3；
在酯化过程中，将物料在每个酯化釜中的停留时间控制在25～55分钟范围内；
所述多个酯化釜的排列被设计为，从第一级酯化釜开始，以两个酯化釜为一组，排序靠后的组中的酯化釜的容积、换热面积大于前一组酯化釜，并且物料在排序靠后的组的酯化釜中的停留时间大于在前一组的酯化釜中的停留时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，酯化釜的数量为3～4个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在酯化过程中，将单个酯化釜的釜内压力控制在0.001～0.005MPaG。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，第一酯化釜和第二酯化釜的容积和换热面积相同，第三酯化釜和第四酯化釜的容积和换热面积相同。
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