CN1235861C

CN1235861C - 废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯的工艺及其装置

Info

Publication number: CN1235861C
Application number: CN 200410026440
Authority: CN
Inventors: 廖活强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2024-03-11
Also published as: CN1560021A

Abstract

本发明涉及废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯的工艺及其设备，它公开了一种半连续裂解法及其裂解与蒸馏一体化装置。本发明实现了裂解与蒸馏联合操作工艺，该工艺过程将废旧有机玻璃原料粉碎后的粒料连续有序适量的加入裂解反应釜中加热裂解与蒸馏，温度范围为140-380℃，当连续进料达一定量时，停止进料进行后期裂解和处理，一个周期中每一釜(以1000kg原料计)的裂解与蒸馏时间平均为5-7个小时。本发明是在140℃时即有裂解的MMA产出；在140-280℃温度范围内裂解出的MMA产品脱去了水分后为透明清亮液体；纯度为97-99%，产率为85-92%。

Description

废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯的工艺及其装置

技术领域

本发明涉及废旧有机玻璃的回收利用，具体是指以废旧有机玻璃为原料采用半连续裂解工艺及裂解与蒸馏一体化装置制备甲基丙烯酸甲酯。

背景技术

有机玻璃生产过程中出现的废料和机械加工中产生的切削物料和碎屑以及使用后的废弃有机玻璃，如：广告牌、灯具、灯箱、工艺品、装饰板材、麻将等等，据目前的不完全统计，其量约占有机玻璃产量的30-40％。随着有机玻璃应用的发展及废旧有机玻璃的增多，从理论上来讲，废旧的有机玻璃与生产量相当。废旧有机玻璃的回收利用，特别是进行裂解，重新制取单体甲基丙烯酸甲酯(英文：Methyl Methacrylate；缩写：MMA)在资源利用、环境保护及经济效益上都有重大意义。

废旧有机玻璃的裂解工艺实际运用当中一般可分为间歇法和连续法。间歇法是最普通的一种方法，也是目前许多生产厂家普遍使用的常规性方法。该法的主要工艺过程是首先将原料在反应釜中进行间歇式裂解，获得粗MMA单体；第二步是将裂解后获得的粗MMA单体放入蒸馏釜中再进行间歇式精馏，以获得精单体MMA产品。间歇法存在着不少缺点，主要是它的每一釜生产操作的辅助时间长，辅助时间(含加料、裂解完成后的冷却、出渣等工序的时间)要占到每一釜裂解时间的三分之一。裂解反应的时间达14-18小时，裂解完成后，只有待反应釜冷却、没有热气体冲出时才可出渣，时间要拖延5-7个小时。因此使用该方法能量消耗大，效率较低，每批操作时间长。

废旧有机玻璃的连续裂解法有些方面优于间歇法，它能克服间歇法存在的一些缺陷，但其本身由于需满足进料连续、出渣连续及控制稳定等要求，而使装置比较复杂，操作难度大，难以掌握好生产操作条件。再由于废旧有机玻璃来源各异，组成复杂，含量不稳定，很难掌握裂解终点，反而使收率下降。目前还没有发现国内生产厂家有采用连续法生产的。

发明内容

本发明的目的一是为了克服间歇法工艺存在的辅助时间长，出渣频繁，导致每一釜生产周期长达近20-30个小时的缺陷；二是为了克服连续法裂解工艺设备复杂、操作要求高、工艺生产难以掌握，导致不被生产厂家采用的缺陷；同时克服上述两种方法中裂解与蒸馏分开，能量消耗大的缺点。

本发明人针对背景技术中的现有工艺及其设备进行了多次反复的改进、试验，基本上完善了利用废旧有机玻璃实施半连续裂解及裂解与蒸馏一体化制备精单体MMA的工艺及其装置。使得本发明的操作工艺简化，辅助时间大大缩短，生产设备结构简单，易于掌握和操作，产品的纯度和收率都较高。

本发明解决上述问题以及达到上述目的是通过如下技术方案实现的：用废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯的工艺及其装置，所述的工艺是采用半连续裂解法，所述的装置是裂解与蒸馏一体化装置。

本发明的废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯所述的装置是裂解与蒸馏一体化装置，该装置是在裂解釜上设置有蒸馏塔，塔内置有高效填料，塔顶设置有冷凝器、冷却器及回流装置和脱水器等，在裂解釜上还设有裂解后期真空抽出冷凝收集系统。

本发明中所述的裂解釜具有扁椭、圆形的加热釜底，也可以是碟形或球形状的加热釜底。这些形状的加热釜底能保证加热面积与裂解料量之比达到尽量大的比值。而现有的裂解釜为平底圆柱形，它的加热面积与裂解料量之比约为2m²/lt，而使用本裂解釜，其加热面积与裂解料量之比约等于6m²/lt。因此该裂解釜传热面积大、传热快、裂解速度提高。

本发明中所述的在裂解釜上设置有真空抽出冷凝收集系统，所述的真空抽出冷凝收集系统由真空泵、缓冲器、贮槽、冷凝器等组成，裂解釜连接冷凝器，冷凝器出口连接贮槽，贮槽连接缓冲器到真空泵。该真空抽出冷凝收集系统一是将含MMA较低的黄色裂解气体冷凝收集，不经过与裂解釜相联的蒸馏塔，以免污染蒸馏装置。二是在减压下可将釜内物料裂解得更干净，可以使釜不经冷却直接出渣。

本发明中所述的废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯的半连续裂解的工艺是：将废旧有机玻璃原料粉碎后连续、有序、适量的加入裂解釜中加热裂解与蒸馏，裂解温度为14-380℃，一个周期中每一釜(以1000kg原料计)的裂解与蒸馏联合操作时间平均为5-7小时。其中：在140℃时即有裂解的精单体MMA产品产出，并含有少量水分；在140-280℃温度范围内裂解出的产品MMA脱水后即为透明清亮液体；280℃以上时，有少量黄色或淡黄色裂解产物产出。

废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯的半连续裂解法的工艺过程是：(1)、先将废旧有机玻璃原料破碎后的粒料存放入原料储备仓；(2)、通过物料输送装置将废旧有机玻璃碎料连续、有序、适量的加入裂解与蒸馏一体化裂解反应釜中，一直到加入的总料量达裂解釜体积的7-8倍时停止加入；温度控制在140-280℃；在此温度的裂解反应时段内收集馏出液，经脱水后即为精单体MMA；(3)停止进料后，当温度在280℃以上时有少量的黄色或淡黄色裂解产物析出，这时通过真空抽出、冷凝收集系统收集裂解釜内的这部分裂解产物；(4)、裂解完成后出渣。

本发明由于采用半连续裂解法及裂解与蒸馏一体化装置，实现了裂解与蒸馏联合及半连续操作工艺。因此本发明的积极效果及优异之处如下：

1、设备和工艺参数先进，能使废旧有机玻璃进行有序的裂解，其纯度和产率较高，在裂解温度140-280℃范围裂解出的甲基丙烯酸甲酯产品为透明清亮液体，纯度为97-99％(皂化法)，产率为85-92％(产品量/裂解料量)。

2、裂解与蒸馏一体化工艺及装置不需要另外加蒸馏釜，省去了精馏过程的工序和节约了能量，使得设备装置简单化，生产成本降低。

3、消除了在蒸馏釜中再聚合现象，也排除了甲基丙烯酸甲酯二聚体、三聚体跑入产品中的可能，节约了蒸馏的能量，减少了损失，包括在蒸馏中的聚合、系统中的挥发等损失。

4、裂解与蒸馏一体化装置的生产能力大，一个半连续裂解釜相当于间歇法中3-4个相同体积的裂解釜。

试验数据表明：本发明的工艺及装置所获得的产品MMA与现有技术的最好的质量相当，符合有关的应用要求。具体数据列表如下：

指标合成的典型产品国内优质裂解产品本发明的产品

(槽样实测)

MMA纯度/％ 99.9 98 98.5

(皂化法)

色度 ≤10 ≤15 14

(HPHA)

酸度/％ 0.003 0.003 0.003

含水量/％ 0.03 0.03 0.03

(以MMA计)

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明半连续裂解法裂解与蒸馏一体化方框示意图；

图2是本发明裂解与蒸馏一体化装置示意图。

图中所示：1、裂解釜；2、蒸馏塔；3、温度计口；4、连续进料口；5、真空抽出收集口；6、出渣口。21、冷凝器；22、冷却器；23、脱水器；51、冷凝器；52、贮槽；53、缓冲器；54、真空泵。

具体实施方式

参照附图1、2所示，本发明为半连续裂解法及裂解与蒸馏一体化装置，该装置是在裂解釜1上设置有蒸馏塔2，塔内置有高效填料，塔顶设置有冷凝器21、冷却器22、脱水器23；本发明中所述的裂解釜底为扁椭、圆形，或碟形，以及扁球形。这种形状的裂解釜底可以保证加热面积与裂解料量之比达到尽量大的比值。在裂解釜上还设有裂解后期真空抽出冷凝收集系统，所述的真空抽出冷凝收集系统由真空泵54、缓冲器53、贮槽52、冷凝器51等组成，裂解釜1上连接冷凝器51，冷凝器出口连接贮槽52，贮槽连接缓冲器53到真空泵54；裂解釜1上设置有连续进料口4、温度计口3、出渣口6。本发明的工艺是将废旧有机玻璃原料粉碎后通过裂解釜1上的进料口4连续不断的投入反应釜1中加热裂解与蒸馏，温度控制在140-280℃；在此温度的裂解反应时段内收集馏出液，经脱水后即为精单体MMA。停止进料后，当温度在280℃以上时有少量的黄色或淡黄色裂解产物析出，这时通过真空抽出、冷凝收集系统收集裂解釜内的这部分裂解产物。当已无裂解气抽出时，停止裂解，实施出渣。

本发明装置实施举例如下：本装置设计制作的裂解釜可放入废旧有机玻璃碎料1000kg；裂解釜上连接的蒸馏塔内为高效填料，顶部设置冷凝器、冷却器及回流装置和脱水器，裂解气体从塔顶出来经冷凝冷却后，以液体状态收集。釜盖处设有连续加料装置及真空收集系统。粉碎的废旧有机玻璃粒料初始加入700kg到裂解釜内，冷凝器中通入冷却水后，开始加热升温。约在140℃时就有少量裂解气体产出。裂解气体通过塔柱与冷凝回流的液体进行传质、交换，达到精馏的目的。从塔顶出来的气体经冷凝冷却后收集。待裂解到2小时以后，裂解温度200℃左右，开始连续进料，其进料的速度与裂解速度相当，经过39个小时的连续进料，共加入7200kg粒料。停止加料，继续将釜内物料裂解。经2小时后，裂解出来的液料开始变微黄色时，停止精馏出料，启动真空收集系统，同时开始升温，80分钟后，已无裂解气抽出，停止裂解，实施出渣。

经由裂解与蒸馏装置收集的精单体MMA经脱水后，得产品6270kg，外观为纯白清亮透明液体。皂化法检测MMA纯度含量为98.5％；以废旧有机玻璃碎料为基准计，产率为87.1％。经由真空抽出系统装置收集的黄色料252kg，产出率为3.5％。此一操作周期，包括裂解与全部的辅助时间，共计45小时，平均一个周期中每一釜(以1000kg原料计)耗时为6.3小时。

Claims

1、废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯的装置，其特征是所述的装置为裂解与蒸馏一体化装置，该装置是在裂解釜上设置有蒸馏塔，塔内置有高效填料，塔顶设置有冷凝器、冷却器及回流装置和脱水器，在裂解釜上还设有后期裂解真空抽出冷凝收集系统，真空抽出冷凝收集系统由真空泵、缓冲器、贮槽、冷凝器组成，裂解釜连接冷凝器，冷凝器出口连接贮槽，贮槽连接缓冲器再到真空泵。

2、根据权利要求1所述的废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯的装置，其特征是所述的裂解釜底为扁椭、圆形，或碟形。

3、废旧有机玻璃制备甲基丙烯酸甲酯的半连续裂解工艺，其特征是所述工艺为：

(1)、将废旧有机玻璃原料破碎后的粒料连续有序的加入权利要求1中所述的裂解与蒸馏一体化装置中裂解与蒸馏，加入量为釜积的7-8倍时停加，温度控制在140-280℃，以1000千克原料计，每一釜的裂解与蒸馏时间平均为5-7个小时，在裂解反应时段内收集馏出液，经脱水后即为精单体产品；

(2)、停止进料，当温度在280℃以上时则有黄色或淡黄色裂解产物析出，这时启用权利要求1中所述的真空抽出冷凝收集系统，收集裂解釜内的这部分裂解产物；

(3)、无裂解气抽出，停止裂解工序，实施出渣。