CN213951047U - 一种用于酯类化合物连续生产的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于酯类化合物连续生产的装置，其由氧化单元、初蒸单元、酯化单元和蒸馏单元依次串联构成。该装置能够实现烃类、醇类、醛类或酮类等化合物的连续氧化、酯化和分离一体化生产获得酯类化合物，且该装置结构简单，设计合理，适应范围广，有利于大规模推广应用，特别是该装置解决了现有技术中涉及中间氧化产物为固体的酯类化合物在连续生产过程中存在中间固体产物易堵塞传输管道的技术瓶颈，实现了烃类、醇类、醛类或酮类等原料从氧化到酯化的连续工业生产。

Description

一种用于酯类化合物连续生产的装置

技术领域

本实用新型涉及一种有机化学反应装置，特别涉及一种用于烃类、醇类、醛类或酮类等化合物通过氧化、酯化及分离连续生产酯类化合物的装置，属于化工技术领域。

背景技术

现有技术中制备酯类化合物主要是采用脂肪酸和脂肪醇作为反应原料来进行酯化反应，而脂肪酸可以从利用烃类、醇类、醛类、酮类等化合物经过氧化得到，因此，现有的脂肪酸和酯类化合物的制备涉及两个独立的反应和分离工艺步骤，目前，还没有见到通过烃类、醇类、醛类或酮类等化合物作为反应原料通过氧化、酯化及分离等工序获得酯类化合物的反应装置。现有技术中，由烷烃类化合物氧化脱氢获得羧酸的方法已经比较常见，如美国专利(US10329222B2)公开了一种使C_2～6烷烃氧化脱氢获得C_2～6脂肪酸的方法，中国专利(CN111233652A)公开了一种环己烷氧化制备己二酸的方法，中国专利(CN121892C)公开了在1～20atm、50～200℃条件下，使用1～100PPM单金属卟啉或μ-氧双金属卟啉或它们与过渡金属盐或氧化物构成的混合催化剂催化环己烷生产己二酸的方法，中国专利(CN101337879A)公开了环己烷在1～50PPM单金属卟啉等催化剂作用下，通入5～12atm的空气或富氧、贫氧空气，控制反应温度为140～160℃，将环己烷氧化45～120分钟，初蒸分离，得到含量超过80％的己二酸等等。但是现有技术中涉及具体的氧化反应装置却比较少见，如中国专利(CN103755543A)公开了一种基于气液固多相反应分离同步反应器的利用空气氧化环己烷生产己二酸的方法，其涉及的气液固多相反应分离同步反应器包括反应塔和至少两个与反应塔底部连通的恒温沉降塔，反应塔内设有气相区、氧化区和气体出口，反应时，将环己烷充满氧化区和恒温沉降塔内，空气从氧化区底部连续通入，与环己烷接触发生氧化反应，同时生成的己二酸固体经沉降进入恒温沉降塔中，且此时恒温沉降塔中环己烷通过外循环体系进入氧化区中，使得反应连续进行，己二酸在恒温沉降塔继续沉降，直至己二酸相盛满恒温沉降塔时，将反应塔切换到与另一个装满环己烷的恒温沉降塔连通，由此交替进行，进行连续生产，该装置虽然实现了环己烷半连续化转化为己二酸并分离出己二酸，但是并未涉及到己二酸精制和酯化反应，实质上己二酸中包含大量的丁二酸、戊酸等副产物，难以与己二酸分离。中国专利(CN210855905U)公开了一种混合二元酸二甲酯的生产装置，该装置包括酯化反应釜、闪蒸釜、精馏塔和甲醇回收塔，该装置能够实现二元羧酸的酯化反应并分离得到纯度≥99.0％的混合二元酸二甲酯。该装置只能利用现有的二元有机羧酸作为反应原料来制备酯类化合物。此外，在现有技术中，从烃类、醇类、醛类或酮类等化合物到酯类化合物的转化过程存在的另一个技术难题并未得到很好的解决，由于烃类、醇类、醛类或酮类等氧化过程中通常会涉及到固体脂肪酸中间产物，其转移困难，需要引入大量的有机溶剂来溶解转移或者需要间歇式处理工序，导致难以实现一体化连续生产。

发明内容

针对现有技术中酯类化合物的合成方法存在的缺陷，本实用新型的目的是在于提供一种能够实现烃类、醇类、醛类或酮类化合物等的连续氧化、酯化和分离获得酯类化合物的一体化生产装置，该装置结构简单，设计合理，适应范围广，有利于大规模推广应用，特别是该装置解决了现有技术中中间氧化产物为固体的酯类化合物在连续生产过程中固体中间产物易堵塞传输管道的技术瓶颈，实现了烃类、醇类、醛类或酮类等原料氧化成酸再酯化的连续工业生产。

为了实现上述技术目的，本实用新型提供了一种用于酯类化合物连续生产的装置，其由氧化单元、初蒸单元、酯化单元和蒸馏单元依次串联构成。

本实用新型提供的装置实现了烃类、醇类、醛类或酮类等化合物的氧化、酯化、纯化的一体化连续完成，最终获得酯类化合物，解决了现有技术由烃类、醇类、醛类或酮类到酯类化合物生产过程需要独立的氧化和酯化生产工艺的缺陷。

作为一个优选的方案，所述氧化单元由单级氧化反应釜构成，或者由2～5级串联氧化反应釜构成。

作为一个优选的方案，当氧化单元由单级氧化反应釜构成时，所述氧化反应釜由氧化器R与沉降塔SA和沉降塔SB组成，所述氧化器R的底部与沉降塔SA和沉降塔SB的顶部通过三通管道连接；所述氧化器R的上部与沉降塔SA和沉降塔SB的顶部通过三通管道连接；沉降塔SA和沉降塔SB的底部与初蒸单元通过三通管道连接。

作为一个优选的方案，当氧化单元由2～5级串联氧化反应釜构成时，各级氧化反应釜均由氧化器R与沉降塔SA和沉降塔SB组成，氧化器R的底部与沉降塔SA和沉降塔SB的顶部通过三通管道连接，且任意一级氧化反应釜的氧化器R上部与其下一级氧化反应釜的氧化器R底部通过管道连通，最后一级氧化反应釜的氧化器R上部与任意一级氧化反应釜的沉降塔SA和沉降塔SB的顶部通过三通管道连接；各级氧化反应釜的沉降塔SA和沉降塔SB的底部与初蒸单元通过三通管道连接。

作为一个优选的方案，所述氧化单元由三级串联氧化反应釜组成；一级氧化反应釜由氧化器R₁和两个并联沉降塔S₁A和S₁B组成，氧化器R₁的底部与沉降塔S₁A和沉降塔S₁B的顶部通过三通管道连接；二级氧化反应釜由氧化器R₂和两个并联沉降塔S₂A和沉降塔S₂B组成，氧化器R₂的底部与沉降塔S₂A和沉降塔S₂B的顶部通过三通管道连接；三级氧化反应釜由氧化器R₃和两个并联沉降塔S₃A和沉降塔S₃B组成，氧化器R₃的底部与沉降塔S₃A和沉降塔S₃B的顶部通过三通管道连接；氧化器R₁的上部与氧化器R₂的底部通过管道连接，氧化器R₂的上部与氧化器R₃的底部通过管道连接，氧化器R₃的上部分别与沉降塔S₁A和沉降塔S₁B的顶部、沉降塔S₂A和沉降塔S₂B的顶部以及沉降塔S₃A和沉降塔S₃B的顶部通过三通管道连接；沉降塔S₁A和沉降塔S₁B的底部、沉降塔S₂A和沉降塔S₂B的底部以及沉降塔S₃A和沉降塔S₃B的底部分别与初蒸单元通过三通管道连接。本实用新型提供的装置中三级串联氧化反应釜的创新设计在于：一方面，将多级氧化反应釜之间进行串联设计，可以大大提高脂肪烃化合物的氧化反应效果，另一方面，将氧化器R₃的反应液出口并非与氧化反应塔连接来实现烃类、醇类、醛类或酮类等原料循环或者直接用于烃类、醇类、醛类或酮类等原料外排回收，而是将氧化器R₃的反应液出口与沉降塔S₁A和沉降塔S₁B、沉降塔S₂A和沉降塔S₂B、沉降塔S₃A和沉降塔S₃B的顶部连接，主要是用于解决氧化反应过程中脂肪酸产物中间体主要以固体产物沉积在沉降塔中，其流动性差，难以实现转移，阻碍连续生产的技术问题，在现有技术中常规的做法是在沉降塔中引入新的有机溶剂，或者是需要专门设计固体脂肪酸中间产物分离的步骤，而本实用新型装置的关键是利用了氧化器R₃中溢流出来的反应原料作为溶剂来提高各沉降塔中固体脂肪酸中间产物的流动性，从而实现了固体脂肪酸中间产物的转移，避免了在反应体系中加入新的溶剂，而未反应完全的反应原料在后续的初蒸过程中可以得到回收。

本实用新型涉及的氧化反应器为行业内常见反应器，如带搅拌器的反应器。本实用新型装置通过设计多级串联反应釜，可以提高脂肪烃化合物的氧化转化率。

作为一个优选的方案，所述初蒸单元包括并联的初蒸塔F₁和初蒸塔F₂，初蒸塔F₁和初蒸塔F₂与氧化单元之间以及初蒸塔F₁和初蒸塔F₂与酯化单元之间分别通过三通管道连接。两个初蒸塔F₁和F₂是并联结构，通过可以相互切换连通的三通管道控制其中一个初蒸塔与氧化单元的沉降塔相连，另一个初蒸塔与酯化单元的酯化反应塔相连，二者可以交替使用，与沉降塔相连的初蒸塔，其主要作用是作为氧化反应液(含固体产物)的储存器，与酯化反应塔相连的初蒸塔，其作用是用于蒸馏出未反应的液体物质。

作为一个优选的方案，所述酯化单元包括酯化反应塔。

作为一个优选的方案，所述蒸馏单元包括串联的精馏塔I和精馏塔II。

作为一个优选的方案，所述氧化器的上部设有反应液出口(用于反应液的溢出)，下部设有氧化剂入口(用于氧化剂或含氧化剂的溶液导入)，底部设有反应原料入口(用于反应原料导入)。反应原料是从氧化器的下部进入氧化器内部，从氧化器的上部溢流出。

作为一个优选的方案，所述沉降塔的底部设有脂肪酸产物出口(用于沉降塔内脂肪酸产物排出)，所述脂肪酸产物出口与初蒸单元连接。

作为一个优选的方案，初蒸塔F₁与初蒸塔F₂的顶部设有反应原料出口(用于蒸发的反应原料返回氧化单元)，中部设有脂肪酸产物入口(与沉降塔底部连接)，下部设有醇原料入口(用于甲醇导入)，底部设有脂肪酸出口(与酯化反应塔连接)。通过初蒸塔F₁或初蒸塔F₂蒸馏出来的未反应完的反应原料从原料出口回收，再通过简单的冷却、水洗、静置分离后返回至氧化单元循环使用。而醇原料入口的作用是通入用于酯化反应醇原料，但是本实用新型装置将醇原料入口设置在初蒸单元，而并非是设置在酯化反应单元，主要是用于解决在连续生产过程中固体脂肪酸中间产物转移困难的技术问题，在初蒸单元由于反应原料的蒸馏脱除后，固体脂肪酸中间产物实现重结晶，流动性变差，而通入醇原料后可以大幅度提高固体脂肪酸中间产物的流动性，从而可以在无需额外添加溶剂的条件下，实现固体脂肪酸中间产物的转移，有利于实现连续化生产。

作为一个优选的方案，所述初蒸塔F₁与初蒸塔F₂内部设有搅拌器。

本实用新型提供的装置的用于(烃类、醇类、醛类或酮类等)反应原料生产酯类化合物的实际生产过程为：将氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃通过三通管道控制分别与其对应的沉降塔S₁A、沉降塔S₂A及沉降塔S₃A连通，同时，将氧化器R₃的上部通过三通管道控制与沉降塔S₁B、沉降塔S₂B以及沉降塔S₃B连通；将溶解有催化剂的反应原料从第一个氧化器R₁的底部的反应原料入口连续导入，直至反应原料充满沉降塔S₁A、氧化器R₁(覆盖至氧化器R₁的反应区，约氧化器R₁的2/3高度处，过量的反应液从氧化区上部的反应液出口溢流至沉降塔S₂A及氧化器R₂)、沉降塔S₂A、氧化器R₂(覆盖至氧化器R₂的反应区，约氧化器R₂的2/3高度处，过量的反应液从氧化区上部的反应液出口溢流至沉降塔S₃A及氧化器R₃)、沉降塔S₃A和氧化器R₃(覆盖至氧化器R₂的反应区，约氧化器R₂的2/3高度处，过量的反应液从氧化区上部的反应液出口溢流至S₁B、沉降塔S₂B和沉降塔S₃B)，即开始从氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃下部的氧化剂入口向氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃内部通入氧化剂(如双氧水)，进行氧化反应，氧化器R₁中氧化反应生成的固体脂肪酸中间产物在重力作用下沉降进入沉降塔S₁A，同时将沉降塔S₁A中的反应原料置换进入氧化器R₁进行氧化反应，氧化器R₁中的反应液从氧化器R₁上部的反应液出口溢流导出，依靠氧化器R₁和氧化器R₂之间的高位差依次从氧化器R₂底部的反应原料入口自然流入氧化器R₂及沉降塔S₂A内部，在氧化器R₂中完成第二次氧化反应，氧化器R₂中氧化反应生成的固体脂肪酸中间产物在重力作用下沉降进入沉降塔S₂A，同时将沉降塔S₂A中的脂肪烃置换进入氧化器R₂进行氧化反应，氧化器R₂中的反应液从氧化器R₂上部的反应液出口导出，依靠氧化器R₂和氧化器R₃之间的高位差依次从氧化器R₃底部的反应原料入口自然流入氧化器R₃及沉降塔S₃A内部，在氧化器R₃中完成第三次氧化反应，氧化器R₃中氧化反应生成的固体脂肪酸中间产物在重力作用下沉降进入沉降塔S₃A，同时将沉降塔S₃A中的脂肪烃置换进入氧化器R₃进行氧化反应，而氧化器R₃中的反应液从氧化器R₃上部的反应液出口溢流，进入沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B中，待沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B盛满反应液时，通过三通切换至氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃分别与其对应的沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B连通，同时，将氧化器R₃上部切换至与降塔S₁A、沉降塔S₂A和沉降塔S₃A连通，氧化器R₃上部溢流出来的反应液导入沉降塔S₁A、沉降塔S₂A及沉降塔S₃A内部对固体脂肪酸中间产物进行稀释以增加流动性，并流入初蒸单元，而氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃分别与其对应的沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B切换连通后，使各沉降塔中收集的反应液进入循环反应。经过氧化器与各沉降塔之间管道的不断切换连通，以保证氧化反应的连续进行。装有固体脂肪酸中间产物的沉降塔S₁A、沉降塔S₂A及沉降塔S₃A，或者沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B，先与初蒸塔F₁连通，沉降塔中的固体脂肪酸中间产物及反应液混合物，先流入初蒸塔F₁，脂肪酸产物在初蒸塔F₁内部，在搅拌下进行初蒸，低沸点的反应原料初蒸成气体，高沸点的固体脂肪酸中间产物留在初蒸塔F₁中，控制初蒸压力和温度将反应原料与固体脂肪酸中间产物完全分离，通过初蒸分离出来的反应原料经冷却、水洗、静置分离后循环使用，初蒸塔F₁里面的固体脂肪酸中间产物达到一定量后，将沉降塔底部流出的物料切换到与系统压力处于平衡状态的初蒸塔F₂连通，通过氧化单元与初蒸塔F₁及初蒸塔F₂之间的不断切换连通，以保证初蒸过程的连续进行。与氧化单元断开的初蒸塔F₁或初蒸塔F₂，处于高压状态，打开其底部的脂肪酸出口，在压力和重力的双重作用下，初蒸塔内的固体脂肪酸中间产物从底部自然流入常压下的酯化单元，如果初蒸塔内的固体脂肪酸中间产物无法自然流出，则在导入甲醇原料作用，在搅拌下将固体脂肪酸中间产物带入到常压下的酯化单元，在酯化单元与甲醇进行催化酯化反应，酯化反应液导入精馏塔I蒸馏分离出甲醇、中间产物和副产物以及二酸酯类化合物，甲醇返回初蒸单元，中间产物返回氧化单元，二酸酯类化合物进入精馏塔II精馏分离高纯二酸酯类化合物。

相对现有技术，本实用新型带来的有益技术效果：

本实用新型提供的装置满足以烃类、醇类、醛类或酮类等反应原料直接通过氧化、酯化和分离等一体化操作实现酯类化合物的连续生产，克服了现有技术中针对脂肪烃的氧化和酯化等工艺需要采用独立操作步骤，而难以实现连续化生产的缺陷。

本实用新型提供的装置结构简单，设计合理，满足烃类、醇类、醛类或酮类等多种有机物制备相应酯类化合物的生产要求。

本实用新型提供的装置采用多级串联氧化反应釜，能够保证反应原料较高的氧化转化效率，而且通过设计并联沉降塔，可以实现氧化单元的连续进行。

本实用新型提供的装置合理设计酯化单元和分离单元，能够解决现有技术中烃类、醇类、醛类或酮类等氧化生成的混合酸产物难以分离纯化的技术问题，通过先酯化再分离，使得混酸转化成易于分离的酯化产物，降低了分离难度。

本实用新型提供的装置通过设计初蒸单元和蒸馏单元可以实现反应原料和中间产物的回收和重复使用，减少了废液的产生。

本实用新型提供的装置解决了从烃类、醇类、醛类或酮类等反应原料到脂肪酸中间产物再到酯类化合物的连续生产工艺中固体脂肪酸中间产物(二元脂肪酸)堵塞传输管道，难以转移的技术问题，本实用新型装置一方面将氧化器R₃的反应液出口与沉降塔顶部连接，利用脂肪烃类反应原料来实现固体脂肪酸中间产物在氧化单元到初蒸单元之间的转移，另一方面将甲醇原料入口设计在粗蒸单元，利用甲醇原料来实现固体脂肪酸中间产物在粗蒸单元与酯化单元之间转移，实现了含有固体中间产物的反应体系的连续生产过程，且避免了在反应体系中引入大量溶剂，或者需要专门设计分离固体脂肪酸中间产物步骤的缺陷。

附图说明

图1为用于酯类化合物连续生产的装置结构示意图；

其中，1为氧化器R₁，2为氧化器R₂，3为氧化器R₃，4为沉降塔S₁A，5为沉降塔S₁B，6为沉降塔S₂A，7为沉降塔S₂B，8为沉降塔S₃A，9为沉降塔S₃B，10为初蒸塔F₁，11为初蒸塔F₂，12为酯化反应塔，13为精馏塔I，14为精馏塔II，15为氧化剂入口，16为反应原料入口，17为反应液出口，18为脂肪酸产物出口，19为反应原料出口，20为醇原料入口，21为脂肪酸产物入口，22为脂肪酸出口。

具体实施方式

以下具体实施例旨在结合说明书附图对本实用新型内容进行详细说明，而本实用新型保护范围不受具体实施例限制。

本实用新型提供的一种用于酯类化合物连续生产的装置具体如图1所示。该装置主体由氧化单元、初蒸单元、酯化单元和蒸馏单元依次串联构成。氧化单元用于烃类、醇类、醛类或酮类等反应原料氧化成脂肪酸化合物，其由三级串联氧化反应釜组成；一级氧化反应釜由氧化器R₁ 1和两个并联沉降塔S₁A 4和S₁B 5组成，氧化器R₁的底部与沉降塔S₁A和沉降塔S₁B的顶部通过三通管道连接，氧化器R₁与沉降塔S₁A或氧化器R₁与沉降塔S₁B可以相互切换连通；二级氧化反应釜由氧化器R₂ 2与两个并联沉降塔S₂A 6和沉降塔S₂B 7组成，氧化器R₂的底部与沉降塔S₂A和沉降塔S₂B的顶部通过三通管道连接，氧化器R₂与沉降塔S₂A或氧化器R₂与沉降塔S₂B可以相互切换连通；三级氧化反应釜由氧化器R₃ 3和两个并联沉降塔S₃A 8和沉降塔S₃B 9组成，氧化器R₃的底部和沉降塔S₃A和沉降塔S₃B的顶部通过三通管道连接，氧化器R₃与沉降塔S₃A或氧化器R₃与沉降塔S₃B可以相互切换连通；氧化器R₁的反应液出口17与氧化器R₂的反应原料入口连接，氧化器R₂的反应液出口与氧化器R₃的反应原料入口连接，氧化器R₃的反应液出口与沉降塔S₁A和沉降塔S₁B的顶部、沉降塔S₂A和沉降塔S₂B的顶部以及沉降塔S₃A和沉降塔S₃B的顶部分别通过三通管道连接，可以通过三通控制氧化器R₃与沉降塔S₁A、沉降塔S₂A和沉降塔S₃A或者与沉降塔S₁B、沉降塔S₂B和沉降塔S₃B连通。各沉降塔的底部通过管道与初蒸单元连接，初蒸单元主要用于脂肪酸中间产物与未反应完的反应原料的分离，回收反应原料，实现其循环使用。初蒸单元包括并联的初蒸塔F₁ 10和初蒸塔F₂11，初蒸塔F₁和初蒸塔F₂与氧化单元之间以及初蒸塔F₁和初蒸塔F₂与酯化单元之间分别通过三通管道连接，通过三通可以切换初蒸塔F₁与氧化单元连接且初蒸塔F₂与酯化单元连接，或者可以切换初蒸塔F₂与氧化单元连接且初蒸塔F₁与酯化单元连接。氧化单元的沉降塔底部通过三通管道与初蒸塔F₁和初蒸塔F₂中部的脂肪酸产物入口21连接，初蒸塔F₁与初蒸塔F₂的顶部设有反应原料出口19，底部设有脂肪酸出口22和醇原料入口20。初蒸塔底部的脂肪酸出口与酯化单元连接，酯化单元主体为酯化反应塔，其内部填充常规的酯化反应催化剂，主要用于催化脂肪酸与甲醇的酯化反应。酯化单元与蒸馏单元连接，蒸馏单元包括串联的精馏塔I13和精馏塔II 14。蒸馏塔I用于分离酯化反应产物与甲醇原料，而精馏塔II用于各种酯类化合物的精馏分离。

本实用新型提供的的装置用于连续生产酯类化合物的过程为：将氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃通过三通管道控制分别与其对应的沉降塔S₁A、沉降塔S₂A及沉降塔S₃A连通，同时，将氧化器R₃的上部通过三通管道控制与沉降塔S₁B、沉降塔S₂B以及沉降塔S₃B连通；将溶解有催化剂的反应原料从第一个氧化器R₁的底部的反应原料入口连续导入，直至反应原料充满沉降塔S₁A、氧化器R₁(覆盖至氧化器R₁的反应区，约氧化器R₁的2/3高度处，过量的反应液从氧化区上部的反应液出口溢流至沉降塔S₂A及氧化器R₂)、沉降塔S₂A、氧化器R₂(覆盖至氧化器R₂的反应区，约氧化器R₂的2/3高度处，过量的反应液从氧化区上部的反应液出口溢流至沉降塔S₃A及氧化器R₃)、沉降塔S₃A和氧化器R₃(覆盖至氧化器R₂的反应区，约氧化器R₂的2/3高度处，过量的反应液从氧化区上部的反应液出口溢流至S₁B、沉降塔S₂B和沉降塔S₃B)，即开始从氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃下部的氧化剂入口向氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃内部通入氧化剂(如双氧水)，进行氧化反应，氧化器R₁中氧化反应生成的固体脂肪酸中间产物在重力作用下沉降进入沉降塔S₁A，同时将沉降塔S₁A中的反应原料置换进入氧化器R₁进行氧化反应，氧化器R₁中的反应液从氧化器R₁上部的反应液出口溢流导出，依靠氧化器R₁和氧化器R₂之间的高位差依次从氧化器R₂底部的反应原料入口自然流入氧化器R₂及沉降塔S₂A内部，在氧化器R₂中完成第二次氧化反应，氧化器R₂中氧化反应生成的固体脂肪酸中间产物在重力作用下沉降进入沉降塔S₂A，同时将沉降塔S₂A中的脂肪烃置换进入氧化器R₂进行氧化反应，氧化器R₂中的反应液从氧化器R₂上部的反应液出口导出，依靠氧化器R₂和氧化器R₃之间的高位差依次从氧化器R₃底部的反应原料入口自然流入氧化器R₃及沉降塔S₃A内部，在氧化器R₃中完成第三次氧化反应，氧化器R₃中氧化反应生成的固体脂肪酸中间产物在重力作用下沉降进入沉降塔S₃A，同时将沉降塔S₃A中的脂肪烃置换进入氧化器R₃进行氧化反应，而氧化器R₃中的反应液从氧化器R₃上部的反应液出口溢流，进入沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B中，待沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B盛满反应液时，通过三通切换至氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃分别与其对应的沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B连通，同时，将氧化器R₃上部切换至与降塔S₁A、沉降塔S₂A和沉降塔S₃A连通，氧化器R₃上部溢流出来的反应液导入沉降塔S₁A、沉降塔S₂A及沉降塔S₃A内部对固体脂肪酸中间产物进行稀释以增加流动性，并流入初蒸单元，而氧化器R₁、氧化器R₂和氧化器R₃分别与其对应的沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B切换连通后，使各沉降塔中收集的反应液进入循环反应。经过氧化器与各沉降塔之间管道的不断切换连通，以保证氧化反应的连续进行。装有固体脂肪酸中间产物的沉降塔S₁A、沉降塔S₂A及沉降塔S₃A，或者沉降塔S₁B、沉降塔S₂B及沉降塔S₃B，先与初蒸塔F₁连通，沉降塔中的固体脂肪酸中间产物及反应液混合物，先流入初蒸塔F₁，脂肪酸产物在初蒸塔F₁内部，在搅拌下进行初蒸，低沸点的反应原料初蒸成气体，高沸点的固体脂肪酸中间产物留在初蒸塔F₁中，控制初蒸压力和温度将反应原料与固体脂肪酸中间产物完全分离，通过初蒸分离出来的反应原料经冷却、水洗、静置分离后循环使用，初蒸塔F₁里面的固体脂肪酸中间产物达到一定量后，将沉降塔底部流出的物料切换到与系统压力处于平衡状态的初蒸塔F₂连通，通过氧化单元与初蒸塔F₁及初蒸塔F₂之间的不断切换连通，以保证初蒸过程的连续进行。与氧化单元断开的初蒸塔F₁或初蒸塔F₂，处于高压状态，打开其底部的脂肪酸出口，在压力和重力的双重作用下，初蒸塔内的固体脂肪酸中间产物从底部自然流入常压下的酯化单元，如果初蒸塔内的固体脂肪酸中间产物无法自然流出，则在导入甲醇原料作用，在搅拌下将固体脂肪酸中间产物带入到常压下的酯化单元，在酯化单元与甲醇进行催化酯化反应，酯化反应液导入精馏塔I蒸馏分离出甲醇、中间产物和副产物以及二酸酯类化合物，甲醇返回初蒸单元，中间产物返回氧化单元，二酸酯类化合物进入精馏塔II精馏分离高纯二酸酯类化合物。

应用实施

以下实施例以本实用新型提供的装置来进行环己烷双氧水催化氧化和酯化生产己二酸二甲酯为例进行说明。

实施例1

1)环己烯+5％V₂O₅混合物进入三级氧化反应塔，同时通入30％工业双氧水作为氧化剂(按将环己烯氧化成己二酸所需双氧水理论摩尔当量计量)，氧化反应条件为：温度为室温，总反应时间为3.5小时；固体混合二酸产物沉降在沉降塔内，R₃氧化器中逸出的氧化液包含环己醇和环己酮等主要中间产物、戊酸副产物及环己烷原料，环己烷转化率为33％；

2)固体混合二酸产物和R₃氧化器逸出的氧化液混合后流入初蒸塔，初蒸塔的条件控制：温度为68℃、压强为0.6atm，蒸发的环己烯原料经过冷却回收返回氧化过程循环使用，初蒸塔中剩余混合物包含环己醇、环己酮和混合酸；

3)初蒸塔中混合物与甲醇混合溶解，进入酯化反应塔进行酯化反应，酯化反应条件：甲醇与混合物中混合酸的摩尔比为1.4:1(以混合酸中羧基摩尔量计量)，在固体酸催化剂存在条件下，在75℃温度下，反应8小时，混合酸的酯化转化率为98％；

4)酯化反应产物导入蒸馏塔：先在压力为84kPa，温度为48℃条件下蒸馏回收过量甲醇，甲醇返回初蒸塔，再在压力为35kPa，温度为60℃蒸馏回收戊酸甲酯，再在压力为12kPa，温度为75℃蒸馏回收环己醇和环己酮混合物，环己醇和环己酮直接返回氧化单元，最后在压力为2kPa，温度为96℃蒸馏回收混合二酸酯类化合物；

5)将混合二酸酯类化合物进行减压精馏，塔板数为27，精馏过程为：压力为1.5kPa，釜底温度为126℃，从精馏釜顶部、中部和底部分别收集得到99％丁二酸二甲酯、99％戊二酸二甲酯和99％己二酸二甲酯，己二酸二甲酯比例为60％。

实施例2

1)环己烯+8％V₂O₅混合物进入三级氧化反应塔，同时通入30％工业双氧水作为氧化剂(按将环己烯氧化成己二酸所需双氧水理论摩尔当量计量)，氧化反应条件为：温度为30℃，总反应时间为2.5小时；在固体己二酸产物沉降在沉降塔内，R₃氧化器中逸出的氧化液包含环己醇、环己酮、戊酸及环己烷等中间产物和副产物，环己烷转化率为40％；

2)固体己二酸产物和R₃氧化器逸出的氧化液混合后流入初蒸塔，初蒸塔的条件控制：温度为75℃、压强为0.8atm，蒸发的环己烷原料经过冷却回收返回氧化过程循环使用，初蒸塔中剩余混合物包含环己醇、环己酮和混合酸；

3)初蒸塔中混合物与甲醇混合溶解，进入酯化反应塔进行酯化反应，酯化反应条件：甲醇与混合物中混合酸的摩尔比为1.9:1(以混合酸中羧基摩尔量计量)，在固体酸催化剂存在条件下，在85℃温度下，反应6.5小时，混合酸的酯化转化率为98％；

4)酯化反应产物导入蒸馏塔：先在压力为90kPa，温度为50℃条件下蒸馏回收过量甲醇，甲醇返回初蒸塔，再在压力为38kPa，温度为64℃蒸馏回收戊酸甲酯，再在压力为16kPa，温度为85℃蒸馏回收环己醇和环己酮混合物，环己醇和环己酮直接返回氧化单元，最后在压力为3kPa，温度为105℃蒸馏回收混合二酸酯类化合物；

5)将混合二酸酯类化合物进行减压精馏，塔板数为30，精馏过程为：压力为1.4kPa，釜底温度为128℃，从精馏釜顶部、中部和底部分别收集得到99％丁二酸二甲酯、99％戊二酸二甲酯和99％己二酸二甲酯，己二酸二甲酯比例为56％。

Claims (4)

1.一种用于酯类化合物连续生产的装置，其特征在于：由氧化单元、初蒸单元、酯化单元和蒸馏单元依次串联构成；

所述氧化单元由单级氧化反应釜构成，或者由2～5级串联氧化反应釜构成；

所述初蒸单元包括并联的初蒸塔F₁(10)和初蒸塔F₂(11)，初蒸塔F₁和初蒸塔F₂与氧化单元之间以及初蒸塔F₁和初蒸塔F₂与酯化单元之间分别通过三通管道连接；

所述酯化单元包括酯化反应塔(12)；

所述蒸馏单元包括串联的精馏塔I(13)和精馏塔II(14)。

2.根据权利要求1所述的用于酯类化合物连续生产的装置，其特征在于：

当氧化单元由单级氧化反应釜构成时，所述氧化反应釜由氧化器R与沉降塔SA和沉降塔SB组成，所述氧化器R的底部与沉降塔SA和沉降塔SB的顶部通过三通管道连接；所述氧化器R的上部与沉降塔SA和沉降塔SB的顶部通过三通管道连接；沉降塔SA和沉降塔SB的底部与初蒸单元通过三通管道连接；

当氧化单元由2～5级串联氧化反应釜构成时，各级氧化反应釜均由氧化器R与沉降塔SA和沉降塔SB组成，氧化器R的底部与沉降塔SA和沉降塔SB的顶部通过三通管道连接，且任意一级氧化反应釜的氧化器R上部与其下一级氧化反应釜的氧化器R底部通过管道连通，最后一级氧化反应釜的氧化器R上部与任意一级氧化反应釜的沉降塔SA和沉降塔SB的顶部通过三通管道连接；各级氧化反应釜的沉降塔SA和沉降塔SB的底部均与初蒸单元通过三通管道连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于酯类化合物连续生产的装置，其特征在于：所述氧化单元由三级串联氧化反应釜组成；一级氧化反应釜由氧化器R₁(1)和两个并联沉降塔S₁A(4)和S₁B(5)组成，氧化器R₁的底部与沉降塔S₁A和沉降塔S₁B的顶部通过三通管道连接；二级氧化反应釜由氧化器R₂(2)和两个并联沉降塔S₂A(6)和沉降塔S₂B(7)组成，氧化器R₂的底部与沉降塔S₂A和沉降塔S₂B的顶部通过三通管道连接；三级氧化反应釜由氧化器R₃(3)和两个并联沉降塔S₃A(8)和沉降塔S₃B(9)组成，氧化器R₃的底部与沉降塔S₃A和沉降塔S₃B的顶部通过三通管道连接；氧化器R₁的上部与氧化器R₂的底部通过管道连接，氧化器R₂的上部与氧化器R₃的底部通过管道连接，氧化器R₃的上部分别与沉降塔S₁A和沉降塔S₁B的顶部、沉降塔S₂A和沉降塔S₂B的顶部以及沉降塔S₃A和沉降塔S₃B的顶部通过三通管道连接；沉降塔S₁A和沉降塔S₁B的底部、沉降塔S₂A和沉降塔S₂B的底部以及沉降塔S₃A和沉降塔S₃B的底部分别与初蒸单元通过三通管道连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于酯类化合物连续生产的装置，其特征在于：

初蒸塔F₁与初蒸塔F₂的下部设有醇原料入口(20)；所述初蒸塔F₁与初蒸塔F₂内部设有搅拌器。

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