CN108250075A - 苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法，将草酸二甲酯和苯酚加入反应气提塔的反应室中，与反应室中放置的催化剂进行反应，生成反应混合液，反应气提塔由上至下设有多个反应室，每个反应室内设有催化剂，反应混合液向下依次流过每个反应室，同时惰性气体由反应气提塔的底部向上通过各反应室，以使反应中的颗粒在反应混合液中处于悬浮状态；惰性气体将反应混合液中所含的低沸点产物气体分离出，并随惰性气由塔顶离开反应气提塔；最终反应混合液由反应气提塔的底部放出。本发明的有益效果是通过气提反应工艺，提高反应转化率。

Description

苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种可以进行液液均相和液固非均相反应，同时将反应生成的至少一种低沸点产物气提分离除去的被称为反应气提的一种新工艺方法。

背景技术

化工生产中为了达到较高的反应转化率和目的产物选择性，有时需要将反应和分离结合为一体。如苯酚与草酸二甲酯在均相酸碱催化剂或固体酸碱催化剂存在下制取草酸二苯酯的反应是可逆反应，从反应混合物中分离出反应生成的低沸点产物甲醇对提高苯酚转化率和草酸二苯酯收率是有利的。因而能应用反应精馏技术达到边反应边脱除甲醇的目的，但仅通过加热使产生的气相物料的中的甲醇经精馏脱除的速度较慢，即使间歇反应时间大于10小时，苯酚转化率也小于50％，草酸二苯酯的选择性也不超过30％。

发明内容

本发明的目的在于提供苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法，本发明的有益效果是在一个多段悬浮床反应气提塔中将反应和气提结合为一体，对不同反应温度、压力、不同均相催化剂或多相催化剂和原料配比条件下的物系实行边反应边分离的操作，通过酯交换反应与脱甲醇分离相耦合，即气提反应工艺，达到提高反应转化率(苯酚转化率)和目的产物选择性(草酸二苯酯收率)的目的。

本发明所采用的技术方案是将草酸二甲酯和苯酚加入反应气提塔的反应室中，与反应室中放置的催化剂进行反应，生成反应混合液，反应气提塔由上至下设有多个反应室，每个反应室内设有催化剂，反应混合液向下依次流过每个反应室，同时惰性气体由反应气提塔的底部向上通过各反应室，以使反应中的颗粒在反应混合液中处于悬浮状态；惰性气体将反应混合液中所含的低沸点产物气体分离出，并随惰性气由塔顶离开反应气提塔；最终反应混合液由反应气提塔的底部放出。

进一步，催化剂为固体TiO2、四甲醇钛、钛酸甲酯。

进一步，惰性气体是氮气。

进一步，反应气提塔中反应温度160-240℃，反应压力0-1.0MPa，进料草酸二甲酯和苯酚摩尔比为1:7，催化剂与总进料量的摩尔比为1/10000-1/10，停留时间0.4h，草酸二甲酯总流量0.5kg/h，苯酚总流量5.5kg/h，氮气流量为3m³/h。

进一步，反应气提塔顶部设有捕沫结构。

进一步，反应室底部为支撑孔板，孔板上铺有网径小于催化剂直径的细目筛网，支撑孔板上设有供液体自上板流向下板的降液管，降液管口盖有与细目筛网相同网径的网帽。

附图说明

图1是本发明反应气提塔结构示意图。

图中，1.塔身，2.支撑孔板，3.细目筛网，4.催化剂，5.降液管，6.网帽，7.捕沫结构，8.惰性气体入口，9.惰性气体出口，10.原料入口，11.反应混合液出口。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明反应气提过程使用的多段悬浮床式反应气提塔。图中圆形塔身1，内装若干层支撑孔板2，支撑孔板2上铺有网径小于固体催化剂或填料直径的细目筛网3，催化剂4放在细目筛网3上。每层支撑孔板2设有供液体自上板流向下板的降液管5，降液管口盖有与细目筛网3相同网径的网帽6，塔顶内装有捕沫结构7，塔底和塔顶有惰性气体入口8和惰性气体出口9，沿塔身1不同高度有若干液体反应物料加入的原料入口10，塔底有反应混合液出口11。

结合苯酚和草酸二甲酯酯交换反应，反应气提过程中，草酸二甲酯从反应气提塔上部原料入口10加入塔内。苯酚分别上部和下部若干个原料入口10加入反应气提塔。支撑孔板2和上方的空间形成反应室，液体反应混合物在反应室内形成一定高度的液位；氮气由反应气提塔底部吹入，出塔后经液体雾沫分离器，冷井或精馏柱，再经膜压机增压后返回反应气提塔，循环中漏损氮气由氮气柜补入压缩机入口前的管路中，反应缩合液由泵从塔底出口送苯酚、草酸苯甲酯、苯甲醚和草酸二甲酯精馏分离工段，获得目的产品草酸二苯酯和副产品本甲醚，分离后的草酸二甲酯和草酸本甲酯再返回反应气提塔进行反应。

为某些液体原料设置多个进料口的目的如下：

(1)防止较易挥发的反应物被惰性气较多地带到塔外；

(2)为了提高反应选择性，有时将一种反应物滴加到被充分搅拌的另一种反应物中进行反应，此种反应如适合在反应气提塔中进行，被滴加的组分宜采用多口进料。

实施例1：多段悬浮床反应气提塔的塔身1用内径约150mm，高约3100mm的316L不锈钢制成。内装14层多孔支撑孔板2，每板铺有60目的不锈钢筛网。降液管5用外径16mm，厚度2mm的316L不锈钢管制成，所用催化剂4为固体TiO2或四甲醇钛(Ⅳ)(或钛酸甲酯，钛酸甲酯用计量泵在反应气提塔上部第一进料口与草酸二甲酯和草酸苯甲酯的混合物混合后加入塔内进料)，每板催化剂4或填料或填料和催化剂4的混合物的加入量为200g。工艺操作条件如下：反应温度160-240℃，反应压力0-1.0MPa，进料草酸二甲酯和苯酚摩尔比为1:7(20:1-400)，催化剂与总进料量的摩尔比为1/10000-1/10，停留时间0.4h，草酸二甲酯总流量0.5kg/h，苯酚总流量5.5kg/h，草酸苯甲酯流量，苯酚进料三入口分配比为40：40:30，氮气流量为3m³/h。

本发明提供的是可以进行液液均相反应和液固非均相反应，用于催化苯酚和草酸二甲酯酯交换合成草酸二苯酯，同时将反应生成的低沸点产物甲醇由惰性气体(如氮气)分离除去的被称为反应气提的工艺方法，将反应和分离结合一体的反应气提工艺，开发了多段悬浮床反应气提生产草酸二苯酯的新设备及工艺，解决了催化精馏法生产工艺存在的问题。实现了草酸二苯酯高收率，高选择性和高催化剂生产能力。采用适用于液液均相和液固反应的多段悬浮床反应气提塔，将该工艺和设备应用于苯酚和草酸二甲酯制取草酸二苯酯的酯交换反应。实验表明草酸二甲酯转化率平均为96％，对草酸二苯酯的平均选择性为98％。与反应精馏技术相比，应用反应气提工艺进行边反应边分离，能提高苯酚和草酸二甲酯酯交换反应速率和草酸二苯酯收率。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法，其特征在于：将草酸二甲酯和苯酚加入反应气提塔的反应室中，与反应室中放置的催化剂进行反应，生成反应混合液，反应气提塔由上至下设有多个反应室，每个反应室内设有催化剂，反应混合液向下依次流过每个反应室，同时惰性气体由反应气提塔的底部向上通过各反应室，以使反应中的颗粒在反应混合液中处于悬浮状态；惰性气体将反应混合液中所含的低沸点产物气体分离出，并随惰性气由塔顶离开反应气提塔；最终反应混合液由反应气提塔的底部放出。

2.按照权利要求1所述苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法，其特征在于：所述催化剂为固体TiO2、四甲醇钛、钛酸甲酯。

3.按照权利要求1所述苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法，其特征在于：所述惰性气体是氮气。

4.按照权利要求1所述苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法，其特征在于：所述反应气提塔中反应温度160-240℃，反应压力0-1.0MPa，进料草酸二甲酯和苯酚摩尔比为1:7，催化剂与总进料量的摩尔比为1/10000-1/10，停留时间0.4h，草酸二甲酯总流量0.5kg/h，苯酚总流量5.5kg/h，氮气流量为3m³/h。

5.按照权利要求1所述苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法，其特征在于：所述反应气提塔顶部设有捕沫结构。

6.按照权利要求1所述苯酚和草酸二甲酯交换合成气提反应方法，其特征在于：所述反应室底部为支撑孔板，孔板上铺有网径小于催化剂直径的细目筛网，支撑孔板上设有供液体自上板流向下板的降液管，降液管口盖有与细目筛网相同网径的网帽。