喷淋塔盘式反应器、用其生产丙二醇单甲醚的系统和工艺的制作方法

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种喷淋塔盘式反应器、用其生产丙二醇单甲醚的系统和工艺。

背景技术：

乙二醇单醚、丙二醇单醚以及多乙二醇单醚和多丙二醇单醚等，是工业上较常用的醇醚产品。丙二醇单甲醚(propyleneglycolmonomethylether，pm)，是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工溶剂。其适用于苯丙乳液、丙烯酸乳液及其乳胶漆体系，具有降低成膜温度、促进其凝聚成膜，并保证涂膜具有良好状态的作用。它在燃料抗冻剂、清洗剂、萃取剂、柔印油墨、丝印油墨、有色金属选矿剂等方面也具有多种用途。丙二醇单甲醚是需求量仅次于乙二醇单甲醚的醇醚产品，同时也是最有望替代有毒介质乙二醇单甲醚的醇醚产品，发展前景广阔。

传统醇醚的制备方法基本类似，通常采用间歇釜式反应合成法，需要加入大量的一元醇以确保单醚产品的选择性，通过较长的反应时间实现环氧烷烃的完全转化。其操作过程大致包括：①加入大量的一元醇，控制物料升至预定温度；②控制加入环氧烷烃的速度和总量，确保反应醇比适中(一元醇与环氧烷烃的摩尔比，通常大于4:1)，以保证单醚产品的产率；③通过夹套内冷介质循环控制反应温度平稳，防止过度醚化，影响单醚产率；④保证足够的反应时间(2-5小时)，保证环氧烷烃转化完全，避免环氧烷烃残留带来危险；⑤反应后溶液经过多级间歇精制，先后分离出过量醇和环氧烷烃、单醚、二醚、三醚和多醚产品，最终含催化剂的残留液作为废液不再循环使用。反应时的温度波动严重、组分浓度不均一、反应时间过长等不利因素，使得生成大量副产物二醚、三醚等，极大的影响了单醚的产率和生产效率。

这种传统生产方法普遍存在反应时间长、收率低、醇比大、能耗高、副产品多等缺点。为改变传统生产方法的现状，国内外先后开发出了多种单醚生产方法：

us9227899b2公开了一种反应精馏制备丙二醇单甲醚的方法，cn104788294a公开了一种反应精馏合成乙二醇单丁醚的装置和工艺方法。反应精馏方法的优势是利用塔顶回流促进了塔内环氧烷烃的转化，但针对反应过程存在较大放热量，该技术采用塔釜再沸器供给热量以减少底部环氧烷烃的含量，增大了工艺的能耗，不利于生产方法能耗的降低。

cn101550069a公开了一种丙二醇单甲醚的合成方法，采用间歇釜生产丙二醇单甲醚，环氧丙烷转化率为93.3％～94.2％，反应的单程转化率较低。

cn101337864a公开了一种连续化管道反应制备乙二醇单正丁醚的方法。该工艺采用醇比5-6:1，停留时间1-3h的条件，存在副反应多、后期分离能耗大、生产效率低的不足。

cn105585455a公开了一种连续醚化法制备乙二醇单甲醚的方法，该方法是以乙二醇和甲醇为原料在固定床反应器上进行醚化反应，甲醇和乙二醇的进料比至少为10:1，反应温度在100℃-300℃，空速控制在0.3-3h^-1，存在醇比大、反应温度高、生产效率低的不足。

cn100556881a该发明提供了一种乙二醇单乙醚的方法，该方法采用膜反应器，将反应原料汽化通过膜进行反应，但乙二醇单乙醚的选择性和产率较低，不利于规模化生产。

相较于间歇釜式合成法，上述文件公开的生产醇醚产品的方法虽然有所改进，但依然普遍存在环氧烷烃转化率低、醇比大、生产效率低的问题。丙二醇单甲醚作为醇醚产品中需求量较大的一种，其生产方法同样存在上述问题。因此，如何提高原料环氧丙烷的转化率、降低醇比、提高生产效率，是生产丙二醇单甲醚过程中亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种喷淋塔盘式反应器、用其生产丙二醇单甲醚的系统和工艺。利用该喷淋塔盘式反应器生产丙二醇单甲醚，能够提高环氧丙烷的转化率，提高丙二醇单甲醚的选择性，降低醇比，提高生产效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种喷淋塔盘式反应器，包括反应器本体，所述反应器本体内设置有腔体；

所述反应器本体的顶部、侧壁和底部分别开设有第一进料口、第二进料口和出料口；

所述腔体内从上至下依次设置有与所述第一进料口配合的雾化喷头、与所述第二进料口配合的第一分布器、第二分布器、多级塔盘、集液器和第三分布器。

使用该喷淋塔盘式反应器生产丙二醇单甲醚时，能够利用反应热实现原料甲醇和环氧丙烷在多级塔盘中不断地分离与吸收反应；顶部雾化的甲醇能够将气化的环氧丙烷带回多级塔盘中继续参与反应，从而降低醇比，提高环氧丙烷的转化率；经过多级塔盘后，大部分的原料已反应和气化，因此得到的产物具有较高的纯度，有助于简化纯化操作，提高生产效率。

作为本发明的优选技术方案，在所述第一分布器与所述第二分布器之间的反应器侧壁上还开设有第三进料口。

优选地，所述雾化喷头包括1-12个(例如1个、2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个或12个等)雾化喷嘴。

优选地，所述雾化喷嘴的开度为5°-120°；例如可以是5°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、110°或120°等

优选地，所述雾化喷头与所述第一分布器间的距离为所述腔体高度的1/15-1/2；例如可以是1/15、1/14、1/13、1/12、1/11、1/10、1/9、1/8、1/7、1/6、1/5、1/4、1/3或1/2等。

需要说明的是，本发明中腔体高度为腔体顶端与底端的距离。

通过调节雾化喷嘴的数量、开度，以及雾化喷头与第一分布器间的距离能够控制原料的喷淋面积，本发明中原料的喷淋面积应覆盖腔体的横截面。本发明对雾化喷嘴的分布方式不做具体限定，以满足原料的喷淋面积覆盖腔体的横截面为前提，本领域技术人员可自行选择。作为优选的方案，雾化喷嘴应均匀分布在雾化喷头上，例如可以是3个雾化喷嘴呈正三角形分布、4个雾化喷嘴呈正方形分布、5个雾化喷嘴等间距地分布在一个圆周上或12个雾化喷嘴中相邻三个雾化喷嘴呈正三角形分布等。

雾化喷头与第一分布器间的距离过大时，容易导致反应器顶部气化的环氧丙烷不能完全被甲醇溶解带回，环氧丙烷的转化率下降，且有发生聚合的风险；雾化喷头与第一分布器间的距离过小时，则会导致喷淋面积减小，同样不利于气相环氧丙烷的吸收回流。

优选地，所述多级塔盘包含5-24个(例如5个、7个、8个、10个、12个、15个、18个、20个、22个或24个等)塔盘；所述塔盘的溢流堰的高度为4-65mm，例如可以是4mm、5mm、8mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm或65mm等。

塔盘的数量和溢流堰的高度，以及进料流量共同控制物料在塔盘内的停留时间。

优选地，所述第三分布器与所述腔体底端的距离为所述腔体高度的1/6-1/2；例如可以是1/6、1/5、1/4、1/3、2/5或1/2等。

第三分布器下部的空间为持液腔，持液腔的容积与进料流量共同控制物料在持液腔内的停留时间。

本发明对第一分布器、第二分布器、第三分布器以及塔盘的种类不做具体限定。示例性地，第一分布器可以选择管式分布器，第二分布器与第三分布器可以各自独立地选自烧结板分布器或100目筛网分布器，塔盘可以为泡罩塔盘。

本发明提供的喷淋塔盘式反应器能够作为生产乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单丁醚、乙二醇甲醚甲酯或乙二醇丁醚甲酯的反应器，尤其适用于生产丙二醇单甲醚。

第二方面，本发明提供一种生产丙二醇单甲醚的系统，包括上述喷淋塔盘式反应器。

作为本发明的优选技术方案，所述系统还包括复合脱轻脱重塔和丙二醇单甲醚精制塔，所述喷淋塔盘式反应器的出料口与所述复合脱轻脱重塔的进料口连接，所述复合脱轻脱重塔的侧出料口与所述丙二醇单甲醚精制塔的进料口连接。

优选地，所述复合脱轻脱重塔的顶出料口与所述喷淋塔盘式反应器的第一进料口连接。

优选地，所述复合脱轻脱重塔的底出料口与所述喷淋塔盘式反应器的第一进料口连接。

优选地，所述喷淋塔盘式反应器的出料口与第三进料口连接。

作为本发明的优选技术方案，所述系统还包括与所述丙二醇单甲醚精制塔连接的二丙二醇甲醚精制塔。

优选地，所述系统还包括与所述二丙二醇甲醚精制塔连接的三丙二醇甲醚精制塔。

第三方面，本发明提供一种利用上述系统生产丙二醇单甲醚的工艺，包括如下步骤：

将甲醇与催化剂的混合溶液从喷淋塔盘式反应器的第一进料口通入，环氧丙烷从第二进料口通入，二者在多级塔盘内发生反应，生成丙二醇单甲醚，从所述喷淋塔盘式反应器的出料口采出含有丙二醇单甲醚的第一混合液。

理想状态反应时，原料甲醇、环氧丙烷与产品丙二醇单甲醚间的平均相对挥发度如下：

环氧丙烷与丙二醇单甲醚间、甲醇与丙二醇单甲醚间的相对挥发度大，且反应放热量大，利用多级塔盘和反应热，能够使甲醇与环氧丙烷在多级塔盘中不断地气化分离与吸收反应，反应产物和少量未反应的原料流入第三分布器下的持液腔中可继续进行反应；环氧丙烷易溶于甲醇，利用雾化喷头将甲醇雾化，有利于吸收喷淋塔盘式反应器顶部的环氧丙烷气体，将其带回多级塔盘中继续参与反应，从而降低醇比，提高环氧丙烷的转化率。另外，由于醇比低，且甲醇和环氧丙烷通过多级塔盘后，大部分均参与反应和气化，因此流入反应器底部的混合液中产物丙二醇单甲醚的纯度较高，一定程度上实现了产物与原料的分离，有利于简化后续的纯化操作，提高生产效率。

作为本发明的优选技术方案，所述甲醇与环氧丙烷的进料摩尔比为1.05-4:1；例如可以是1.05:1、1.1:1、1.2:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.5:1、2.8:1、3:1、3.2:1、3.5:1、3.8:1或4:1等。

优选地，所述环氧丙烷与催化剂的进料摩尔比为50:1-2000:1；例如可以是50:1、100:1、200:1、400:1、500:1、600:1、800:1、1000:1、1200:1、1500:1、1800:1或2000:1等。

本发明中催化剂优选易溶于醇或醚的均相催化剂，优选低碳醇类钠盐、低碳醇类钾盐、咪唑型醋酸盐、咪唑型甲基碳酸盐、季胺类醋酸盐或季胺类甲基碳酸盐中的一种或至少两种的组合。

优选地，所述甲醇与催化剂的混合溶液的进料压力为0.8-5mpa；例如可以是0.8mpa、1mpa、1.2mpa、1.5mpa、1.8mpa、2mpa、2.2mpa、2.5mpa、2.8mpa、3mpa、3.2mpa、3.5mpa、3.8mpa、4mpa、4.2mpa、4.5mpa、4.8mpa或5mpa等。

控制进料压力为0.8-5mpa，有利于保证良好的雾化喷淋效果。

优选地，所述喷淋塔盘式反应器内的压力为0.1-3mpa，例如可以是0.1mpa、0.2mpa、0.5mpa、0.8mpa、1mpa、1.2mpa、1.5mpa、1.8mpa、2mpa、2.2mpa、2.5mpa、2.8mpa或3mpa等；所述多级塔盘内的温度为110-150℃，例如可以是110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃等；所述出料口处的温度为130-170℃，例如可以是130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃或170℃等。

温度和压力决定甲醇和环氧丙烷反应的进行，温度波动较大容易导致副反应增多，丙二醇单甲醚的产率降低。

优选地，物料在所述多级塔盘上的停留时间为1-30min，例如可以是1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min、15min、18min、20min、22min、25min、28min或30min等；优选为5-15min。

优选地，物料在所述第三分布器下的持液腔内的停留时间为2-30min，例如可以是2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min、15min、18min、20min、22min、25min、28min或30min等；优选为5-20min。

物料在多级塔盘上的停留时间应在合适的范围内，若停留时间过长，环氧丙烷易被深度醚化，导致副产品产量增加；若停留时间过短，环氧丙烷不能达到较高转化率，会导致生产效率低下。大部分的环氧丙烷经过多级塔盘后转化为单醚产品，使得进入持液腔内的残留环氧丙烷浓度较低，反应速率缓慢，需提供足够的停留时间以保证反应完全；但物料在持液腔内的停留时间过长同样会导致副反应增加。

作为本发明的优选技术方案，所述工艺还包括：将70％-90％(例如70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％、88％或90％等)的所述第一混合液经第三进料口返回至所述喷淋塔盘式反应器内。

甲醇和环氧丙烷的反应热较大，将部分第一混合液降温后返回至喷淋塔盘式反应器内，有利于稀释环氧丙烷，降低反应速率，控制反应器内的温度。

优选地，所述工艺还包括丙二醇单甲醚纯化步骤：将10％-30％(例如10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％或30％等)的所述第一混合液送入复合脱轻脱重塔中进行分离，从侧线采出包含丙二醇单甲醚和多丙二醇甲醚的第二混合液，送入丙二醇单甲醚精制塔中进行精制，从所述丙二醇单甲醚精制塔顶部采出丙二醇单甲醚。

优选地，所述工艺还包括：将从所述复合脱轻脱重塔顶部采出的甲醇返回至所述喷淋塔盘式反应器中。

优选地，所述工艺还包括：将从所述复合脱轻脱重塔底部采出的催化剂返回至所述喷淋塔盘式反应器中。

优选地，所述复合脱轻脱重塔内的压力为10-110kpa，例如可以是10kpa、20kpa、30kpa、40kpa、50kpa、60kpa、70kpa、80kpa、90kpa、100kpa或110kpa等；塔底温度为70-160℃，例如可以是70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃或160℃等；塔顶温度为10-70℃，例如可以是10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃或70℃等。

本发明采用复合脱轻脱重塔对第一混合液进行分离处理，实现产品的初步纯化。利用复合脱轻脱重塔多自由度控制变量的主、次关系，以侧线采出醇醚产品浓度为主控目标，顶部采出轻组分和底部采出重组分的浓度为次控目标，对体系内各自由度进行关键组分切割。由于第一混合液中原料挥发度相对最大，产品及副产品挥发度相对次之，催化剂挥发度相对最小，故可对关键组分切割如下：如表1所示，以复合脱轻脱重塔内的压力为50kpa为例，泡点高于170℃作为重组分，泡点低于70℃作为轻组分，泡点温度处于70-170℃之间为醇醚产品。需要说明的是复合脱轻脱重塔内的温度与压力相关，为控制产品质量并避免产品进一步聚合或碳化，实际应控制底部温度不高于190℃，最佳不高于170℃。

精馏过程中，通过调节复合脱轻脱重塔的回流比和热负荷，控制顶部和侧线采出温度，确保侧线采出醇醚产品的浓度不小于99％，塔顶采出甲醇轻组分浓度为92％～95％，塔底采出5-15wt％的催化剂浓缩液，可实现一次脱除轻、重组分，达到提升分离效率的目的。

表1复合脱轻脱重塔组分切割数据表

优选地，所述丙二醇单甲醚精制塔内的压力为8-100kpa，例如可以是8kpa、9kpa、10kpa、15kpa、20kpa、25kpa、30kpa、40kpa、50kpa、60kpa、70kpa、80kpa、90kpa或100kpa等；塔底温度为120℃-190℃，例如可以是120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或190℃等；塔顶温度为50℃-120℃，例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等。

作为本发明的优选技术方案，所述工艺还包括二丙二醇甲醚纯化步骤：将从所述丙二醇单甲醚精制塔底部采出的第三混合液送入二丙二醇甲醚精制塔中进行精制，从所述二丙二醇甲醚精制塔顶部采出二丙二醇甲醚。

优选地，所述二丙二醇甲醚精制塔内的压力为1kpa-20kpa，例如可以是1kpa、2kpa、3kpa、4kpa、5kpa、6kpa、7kpa、8kpa、9kpa、10kpa、11kpa、12kpa、13kpa、14kpa、15kpa、16kpa、17kpa、18kpa、19kpa或20kpa等；塔底温度为125℃-200℃，例如可以是125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或200℃等；塔顶温度为65℃-135℃，例如可以是65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃或135℃等。

作为本发明的优选技术方案，所述工艺还包括三丙二醇甲醚纯化步骤：将从所述二丙二醇甲醚精制塔底部采出的第四混合液送入三丙二醇甲醚精制塔中进行精制，从所述三丙二醇甲醚精制塔顶部采出三丙二醇甲醚。

优选地，所述三丙二醇甲醚精制塔内的压力为0.1-10kpa，例如可以是0.1kpa、0.2kpa、0.3kpa、0.4kpa、0.5kpa、0.6kpa、0.7kpa、0.8kpa、0.9kpa、1kpa、2kpa、3kpa、4kpa、5kpa、6kpa、7kpa、8kpa、9kpa或10kpa等；塔底温度为140℃-200℃，例如可以是145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或200℃等；；塔顶温度为100℃-180℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃等。

为确保单醚产品的收率，精制过程需保持在较低压力和温度下进行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

使用本发明提供喷淋塔盘式反应器生产丙二醇单甲醚时，能够利用反应热实现原料甲醇和环氧丙烷在多级塔盘中不断地分离与吸收反应；顶部雾化的甲醇能够将气化的环氧丙烷带回多级塔盘中继续参与反应，从而降低醇比，提高环氧丙烷的转化率；经过多级塔盘后，大部分的原料已反应和气化，因此得到的产物具有较高的纯度，有助于简化纯化操作，提高生产效率。

本发明提供的生产丙二醇单甲醚的工艺中，环氧丙烷的转化率≥99.9％，丙二醇单甲醚的选择性为89-92.2％。

利用复合脱轻脱重塔和丙二醇单甲醚精制塔对丙二醇单甲醚进行纯化，通过控制复合脱轻脱重塔内的温度和压力，能够一次脱出轻、重组分，简化工艺，丙二醇单甲醚的收率达到90-93.2％。

附图说明

图1为实施例1提供的喷淋塔盘式反应器的结构示意图；

其中，101为第一进料口，102为第二进料口，103为出料口，104为雾化喷头，105为第一分布器，106为第二分布器，107为多级塔盘，1071为泡罩塔盘，108为集液器，109为第三分布器，110为第三进料口。

图2a为实施例1提供的喷淋塔盘式反应器中雾化喷嘴的分布示意图。

图2b为实施例2提供的喷淋塔盘式反应器中雾化喷嘴的分布示意图。

图2c为实施例3提供的喷淋塔盘式反应器中雾化喷嘴的分布示意图。

图2d为实施例4提供的喷淋塔盘式反应器中雾化喷嘴的分布示意图。

图2e为实施例5提供的喷淋塔盘式反应器中雾化喷嘴的分布示意图。

图3为实施例11提供的生产丙二醇单甲醚的系统的示意图；

其中1为喷淋塔盘式反应器，2为复合脱轻脱重塔，3为丙二醇单甲醚精制塔，4为二丙二醇甲醚精制塔，5为三丙二醇甲醚精制塔，图中所示箭头为物料的流向。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种喷淋塔盘式反应器，如图1所示，包括反应器本体，反应器本体内设置有腔体；

上述反应器本体的顶部、侧壁和底部分别开设有第一进料口101、第二进料口102和出料口103；

上述腔体内从上至下依次设置有与第一进料口101配合的雾化喷头104、与第二进料口102配合的第一分布器105(管式分布器)、第二分布器106(烧结板分布器)、多级塔盘107(由24块泡罩塔盘1071组成)、集液器108和第三分布器109(100目筛网分布器)；

在第一分布器105与第二分布器106之间的反应器侧壁上开设有第三进料口110；

其中，反应器内径为0.3m，腔体顶端至底端的距离为1.5m，雾化喷头104包括1个开度为120°的雾化喷嘴，其分布方式如图2a所示，雾化喷头104与第一分布器105间的距离为0.6m，泡罩塔盘1071的溢流堰的高度为10mm，第三分布器109与腔体底端的距离为0.3m。

实施例2

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例1的区别仅在于雾化喷头包括3个开度为60°的雾化喷嘴，如图2b所示，三个雾化喷嘴呈正三角形分布，雾化喷头与管式分布器间的距离为0.2m。

实施例3

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例1的区别仅在于雾化喷头包括4个开度为45°的雾化喷嘴，如图2c所示，四个雾化喷嘴呈正方形分布，雾化喷头与管式分布器间的距离为0.5m。

实施例4

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例1的区别仅在于雾化喷头包括5个开度为30°的雾化喷嘴，如图2d所示，五个雾化喷嘴等间距地分布在一个圆周上，雾化喷头与管式分布器间的距离为0.3m。

实施例5

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例1的区别仅在于雾化喷头包括12个开度为5°的雾化喷嘴，如图2d所示，相邻三个雾化喷嘴呈正三角形分布，雾化喷头与管式分布器间的距离为0.4m。

实施例6

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例2的区别仅在于泡罩塔盘的数量为5块，泡罩塔盘的溢流堰的高度为4mm。

实施例7

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例2的区别仅在于泡罩塔盘的数量为10块，泡罩塔盘的溢流堰的高度为10mm。

实施例8

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例2的区别仅在于泡罩塔盘的数量为15块，泡罩塔盘的溢流堰的高度为20mm。

实施例9

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例2的区别仅在于泡罩塔盘的数量为20块，泡罩塔盘的溢流堰的高度为20mm。

实施例10

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例2的区别仅在于泡罩塔盘的数量为24块，泡罩塔盘的溢流堰的高度为25mm。

对比例1

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例2的区别仅在于雾化喷头与管式分布器间的距离为0.05m。

对比例2

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例2的区别仅在于雾化喷头与管式分布器间的距离为0.8m。

对比例3

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例2的区别仅在于泡罩塔盘的数量为5块，泡罩塔盘的溢流堰的高度为2mm。

对比例4

一种喷淋塔盘式反应器，与实施例2的区别仅在于泡罩塔盘的数量为28块，泡罩塔盘的溢流堰的高度为25mm。

实施例11

一种生产丙二醇单甲醚的系统，如图3所示，包括：

实施例1提供的喷淋塔盘式反应器1，其出料口103与第三进料口110连接；

复合脱轻脱重塔2，其进料口与喷淋塔盘式反应器1的出料口103连接，其顶出料口和底出料口与喷淋塔盘式反应器1的第一进料口101连接；

丙二醇单甲醚精制塔3，其进料口与复合脱轻脱重塔2的侧出料口连接；

与丙二醇单甲醚精制塔3连接的二丙二醇甲醚精制塔4；

以及与二丙二醇甲醚精制塔4连接的三丙二醇甲醚精制塔5。

实施例12-20

提供生产丙二醇单甲醚的系统，与实施例11的区别在于所用喷淋塔盘式反应器分别为实施例2-10提供的喷淋塔盘式反应器。

对比例5-8

提供生产丙二醇单甲醚的系统，与实施例11的区别在于所用喷淋塔盘式反应器分别为对比例1-4提供的喷淋塔盘式反应器。

实施例21

一种利用实施例11提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，包括如下步骤：

(1)将无水甲醇与催化剂低碳醇类钠盐的混合溶液增压至4.5mpa，从喷淋塔盘式反应器1的第一进料口101通入，经雾化喷头104雾化后进入反应器内，环氧丙烷从第二进料口102通入，经第一分布器105分布后进入反应器内；两股物料在第二分布器106中混合并分布后，从上至下逐级进入每层泡罩塔盘中进行反应，生成丙二醇单甲醚；反应产物和未反应的原料经集液器108收集、第三分布器109分布后进入下部的持液腔内继续进行反应；

其中，甲醇与环氧丙烷的进料摩尔比为1.05:1，环氧丙烷与催化剂低碳醇类钠盐的进料摩尔比为100:1，甲醇与催化剂混合溶液的进料速率为4.61l/h，环氧丙烷的进料速率为3.8l/h，物料在单块泡罩塔盘1071上的停留时间为30s，在多级塔盘107上的停留时间为12min，物料在持液腔内的停留时间为15min，喷淋塔盘式反应器内的压力为0.1mpa，多级塔盘内温度为150℃，出料口处的温度为170℃；

(2)从喷淋塔盘式反应器1的出料口103采出含有丙二醇单甲醚的第一混合液，采出量为环氧丙烷、催化剂和甲醇总进料量的10倍，其中90％经换热降温后从第三进料口110返回至喷淋塔盘式反应器1内，10％送入复合脱轻脱重塔2中进行分离；从复合脱轻脱重塔顶部采出92-95wt％的甲醇溶液，底部采出5-15wt％的催化剂浓缩液，二者经冷凝后返回至喷淋塔盘式反应器1内继续参与反应；从复合脱轻脱重塔2侧线采出包含丙二醇单甲醚和多丙二醇甲醚的第二混合液，送入丙二醇单甲醚精制塔3中进行精制，从丙二醇单甲醚精制塔3顶部采出纯度≥99wt％的丙二醇单甲醚；

其中，复合脱轻脱重塔2内的压力为55kpa，塔底温度为150-160℃，塔顶温度为52℃；丙二醇单甲醚精制塔3内的压力为15kpa，塔顶温度为68.5℃，塔底温度为132℃；

(3)从丙二醇单甲醚精制塔3底部采出第三混合液，增压后送入二丙二醇甲醚精制塔4中进行精制，从二丙二醇甲醚精制塔4顶部采出纯度≥98wt％的二丙二醇甲醚；

其中，二丙二醇甲醚精制塔4内的压力为10kpa，塔顶温度为117.5℃，塔底温度为182℃；

(4)从二丙二醇甲醚精制塔4底部采出第四混合液，增压后送入三丙二醇甲醚精制塔5中进行精制，从三丙二醇甲醚精制塔5顶部采出纯度≥98wt％的三丙二醇甲醚，底部采出多聚副产物；

其中，三丙二醇甲醚精制塔5内的压力为5kpa，塔顶温度为167℃，塔底温度为197℃。

待系统循环稳定后，在喷淋塔盘式反应器最后一块塔盘和出料口取样分析，环氧丙烷的转化率分别为90.70％和99.91％；从出料口采出的第一混合液中，丙二醇单甲醚的选择性为89.05％，二丙二醇甲醚的选择性为5.3％，三丙二醇甲醚的选择性为2.9％；丙二醇单甲醚的收率为93％。

实施例22

一种利用实施例12提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例21的区别在于：

甲醇与环氧丙烷的进料摩尔比为2.5:1，喷淋塔盘式反应器内的压力为3mpa，多级塔盘内温度为130℃，底部出料口处的温度为150℃。

待系统循环稳定后，在喷淋塔盘式反应器最后一块塔盘和出料口取样分析，环氧丙烷的转化率分别为91.3％和99.93％；从出料口采出的第一混合液中，丙二醇单甲醚的选择性为91.3％，二丙二醇甲醚的选择性为6.2％，三丙二醇甲醚的选择性为1.8％；丙二醇单甲醚的收率为92％。

实施例23

一种利用实施例13提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例21的区别在于：

甲醇与环氧丙烷的进料摩尔比为2:1，喷淋塔盘式反应器内的压力为1mpa，多级塔盘内温度为110℃，底部出料口处的温度为130℃。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为90.07％，二丙二醇甲醚的选择性为6.02％，三丙二醇甲醚的选择性为3.09％；环氧丙烷的转化率为99.91％，丙二醇单甲醚的收率为90.06％。

实施例24

一种利用实施例14提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例21的区别在于：

甲醇与环氧丙烷的进料摩尔比为3:1，喷淋塔盘式反应器内的压力为1.5mpa，多级塔盘内温度为135℃，底部出料口处的温度为142℃。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为91.52％，二丙二醇甲醚的选择性为6.28％，三丙二醇甲醚的选择性为2.2％；环氧丙烷的转化率为99.94％，丙二醇单甲醚的收率为91.23％。

实施例25

一种利用实施例15提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例21的区别在于：

甲醇与环氧丙烷的进料摩尔比为3:1，喷淋塔盘式反应器内的压力为2mpa，多级塔盘内温度为115℃，底部出料口处的温度为130℃。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为92.10％，二丙二醇甲醚的选择性为6.48％，三丙二醇甲醚的选择性为1.42％；环氧丙烷的转化率为99.9％，丙二醇单甲醚的收率为91.02％。

实施例26

一种利用实施例16提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例22的区别在于：

物料在多级塔盘内的停留时间为1min，物料在持液腔内的停留时间为30min。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为89.03％，二丙二醇甲醚的选择性为6.57％，三丙二醇甲醚的选择性为3.06％；环氧丙烷的转化率为99.9％，丙二醇单甲醚的收率为93.06％。

实施例27

一种利用实施例17提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例22的区别在于：

物料在多级塔盘内的停留时间为5min，物料在持液腔内的停留时间为20min。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为89.5％，二丙二醇甲醚的选择性为6.49％，三丙二醇甲醚的选择性为3.09％；环氧丙烷的转化率为99.91％，丙二醇单甲醚的收率为92.07％。

实施例28

一种利用实施例18提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例22的区别在于：

物料在多级塔盘内的停留时间为15min，物料在持液腔内的停留时间为10min。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为91.18％，二丙二醇甲醚的选择性为6.07％，三丙二醇甲醚的选择性为2.67％；环氧丙烷的转化率为99.99％，丙二醇单甲醚的收率为92.33％。

实施例29

一种利用实施例19提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例22的区别在于：

物料在多级塔盘内的停留时间为20min，物料在持液腔内的停留时间为5min。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为92.08％，二丙二醇甲醚的选择性为5.92％，三丙二醇甲醚的选择性为2.0％；环氧丙烷的转化率为99.93％，丙二醇单甲醚的收率为91.59％。

实施例30

一种利用实施例20提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例22的区别在于：

物料在多级塔盘内的停留时间为30min，物料在持液腔内的停留时间为2min。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为92.04％，二丙二醇甲醚的选择性为5.54％，三丙二醇甲醚的选择性为2.06％；环氧丙烷的转化率为99.9％，丙二醇单甲醚的收率为90.16％。

对比例9

一种利用对比例5提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例22相同。

待系统循环稳定后，环氧丙烷的转化率为96％，丙二醇单甲醚的收率为89％。

对比例10

一种利用对比例6提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例22相同。

待系统循环稳定后，环氧丙烷的转化率为97％，丙二醇单甲醚的收率为87.1％。

对比例11

一种利用对比例7提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例22的区别在于：

物料在多级塔盘内的停留时间为0.5min。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为87％，二丙二醇甲醚的选择性为7.32％，三丙二醇甲醚的选择性为4.5％；环氧丙烷的转化率为89％，丙二醇单甲醚的收率为92％。

对比例12

一种利用对比例8提供的系统生产丙二醇单甲醚的工艺，工艺条件与实施例22的区别在于：

物料在多级塔盘内的停留时间为35min。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为83％，二丙二醇甲醚的选择性为8.12％，三丙二醇甲醚的选择性为6.53％；环氧丙烷的转化率为99.97％，丙二醇单甲醚的收率为92.05％。

对比例13

与实施例22的区别在于，物料在持液腔内的停留时间为1min。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为90.02％，二丙二醇甲醚的选择性为5.28％，三丙二醇甲醚的选择性为3.15％；环氧丙烷的转化率为96.5％，丙二醇单甲醚的收率为91.9％。

对比例14

与实施例22的区别在于，物料在持液腔内的停留时间为35min。

待系统循环稳定后，丙二醇单甲醚的选择性为81.26％，二丙二醇甲醚的选择性为8.49％，三丙二醇甲醚的选择性为7.95％；环氧丙烷的转化率为99.97％，丙二醇单甲醚的收率为90.3％。

根据对比例9-14的结果可知，当喷淋塔盘式反应器内的雾化喷头与第一分布器间的距离过大或过小时、物料在多级塔盘内或持液腔内的停留时间过短时，均会导致环氧丙烷的转化率下降。当物料在多级塔盘内或持液腔内的停留时间过长时，会导致环氧丙烷被深度醚化，丙二醇单甲醚的选择性下降，副产品产量增加，丙二醇单甲醚收率降低。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。