催化酯化/缩合-分离耦合反应方法及其装备的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学反应工程技术领域，具体设及一种跨临界c〇2催化醋化/缩合-分 离禪合反应方法及其装备。
【背景技术】
[0002] 醋类/缩幾基产品是最重要的化工产品之一，特别是大分子结构的醋类或缩幾基 化合物，由于簇基空间位阻大，导致醋化/缩合反应活化能高，而且大分子酸醇反应体系的 黏度又大，造成反应物间的相际传递困难，因此需要在强酸或酸性金属氧化物催化剂和高 溫条件下，醇与酸/醒才能进行醋化/缩合反应。然而在高溫条件下，大分子酸类化合物容 易发生脱簇副反应，导致醋类/缩幾基产品的醋化/缩合反应得率和产品质量降低。为了 提高醋类/缩幾基化合物的生成速率和产品质量、降低大分子醋类/缩幾基化合物的色度 开展了许多研发工作。
[0003] CN104311415A公开了一种簇酸与丙二酸二甲醋醋化反应的制备方法，在极性溶剂 中，W簇酸化合物和丙二酸二甲醋为反应物，在金属钢盐为催化剂的条件下，簇酸发生甲醋 化反应制得簇酸甲醋类化合物。
[0004] CN103950156A公开了一种烷基二醇（双丙腊基）酸的制备方法，包括W下步骤： (1)使烷基二醇与丙締酷胺进行缩合反应，生成烷基二醇（双丙酷胺基）酸，所述缩合反应 的溶剂为酬，缩合反应的催化剂为碱金属氨氧化物；（2)使烷基二醇（双丙酷胺基）酸在溶 剂存在下，在脱水剂的作用下进行脱水反应的到烷基二醇（双丙腊基）酸。 阳0化]CN104513159A公开了一种醋酸下醋的节能生产方法，具体为：按一定比例把醋 酸、下醇和催化剂投入醋化反应蓋中，在醋化再沸器的作用下，物料进入醋化塔中进行常压 蒸馈，蒸出物经醋化塔的塔顶进入精制塔再沸器并与减压状态下的精制塔进行禪合，得到 粗醋；粗醋在精制塔再沸器中冷凝，经冷凝液再冷却，进入醋化分相器中进行分相，分相得 到的水相直接进入回收工段，分相得到的醋相一部分回流至醋化塔内，维持正常的精馈状 态，醋相的另一部分进入精制塔蓋反应并连续出料，得到醋酸下醋。
[0006] 上述现有技术中，制备醋类/缩幾基产品的过程中所采用的催化剂大多为金属催 化剂，使用该类催化剂时，如果制备的是食品类的醋类/缩幾基产品，则产品容易被催化剂 污染，造成产品质量较差。同时，传统的制备醋类/缩幾基产品的方法，工艺较为复杂，产品 转化率不高。
[0007]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应 当被视为承认或W任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0008] 本发明为解决上述技术问题，发明一种跨临界c〇2催化醋化/缩合-分离禪合反应 方法及其装备，旨在提供一种工艺简捷，醋类/缩幾基产品质量佳、转化率高的制备方法。
[0009] 为实现本发明目的，本发明技术方案如下：
[0010] 跨临界c〇2催化醋化/缩合-分离禪合反应方法，包含W下操作步骤： W11] (1)将醇类化合物、酸/醒类与溶剂混合，溶解； 阳01引 似将步骤（1)中溶解后的物质放入醋化/缩合反应器中，通入1~20.OMPa的C〇2进行醋化/缩合反应，反应溫度为150~350°C;
[0013] (3)对醋化/缩合反应过程中的气相进行采出，气相通过膨胀机进入气液分离器， 分离后COzW及新补充的CO2通过透平压缩机回到醋化/缩合反应器内；
[0014] (4)醋化/缩合反应器内反应0. 5~10.化经减压后，所得产品从反应器内取出即 可。
[0015] 优选的是，步骤（1)中按照摩尔比醇类化合物：酸/醒类=1:1~10:1混合，加入 原料质量分数为0~50%的溶剂混合。
[0016] 优选的是，步骤（2)~（3)中从醋化/缩合反应器流出的气相流量为0~22000mV h、压力为0~20.OMPa、溫度为50~350°C;经膨胀机膨胀降压或节流膨胀降压为0~ 0. 5MPa，降溫为0~50°C，再经透平压缩机加压流回醋化/缩合反应器，气体流量为0~ 20000mVh，压力为1~20MPa，溫度为50°C~350°C;步骤（3)中气液分离器的溫度为0~ 50°C，压力为0. 0~0. 5MPa，液体流量为0~IOOm3A,气体流量为0~20000mVh，其中所 述的膨胀机和所述的透平压缩机为一体机。
[0017] 优选的是，所述的溶剂为0)2、松节油、碳酸二甲醋值MC)中的一种。
[0018] 优选的是，所述的醇类化合物为乙醇、乙二醇、无水甲醇、季戊四醇、肉桂醇、月桂 醇、癸醇中的一种。
[0019] 其中，步骤（2)中所述醋化反应过程中的气相含有醇类化合物蒸汽、水蒸气、C〇2。
[0020] 一种跨临界C〇2催化醋化/缩合-分离禪合反应方法的设备，包括：
[0021] 醋化/缩合反应器，其包括：多个加热管，设于醋化/缩合反应器内部；W及气体 分布器，其包括进气口和多个用于排气的喷头；
[0022] 膨胀机，其与所述醋化/缩合反应器连接；
[0023]W及透平压缩机，其与所述膨胀机连接，并通过所述膨胀机驱动所述透平压缩机 工作，所述透平压缩机的出气口与所述醋化/缩合反应器连接。
[0024] 优选地，上述技术方案中，所述气体分布器呈"L"型，其底端为圆环管状，在该圆环 管上均匀设有多个用于排气的喷头，所述喷头倾斜设置。
[0025] 优选地，上述技术方案中，所述加热管为多个，呈平行均布在所述醋化/缩合反应 器内部；所述气体分布器有多个，所述多个气体分布器相互连通，所述每个气体分布器设在 所述加热管之间。
[0026] 优选地，上述技术方案中，所述用于，还包括：溶解蓋，其与所述加氨反醋化/缩合 反应器内部；所述气体分布器有多个，所述多个气体分布器相互连通，所述每个气体分布器 设在所述加热管之间。
[0027] 优选地，上述技术方案中，所述用于催化醋化-分离禪合制备松香醋方法的设备， 还包括：溶解蓋，其与所述醋化/缩合反应器连接，用于溶解生产所需的原料；气液分离器， 其进气口与所述膨胀机连接，出气口与透平压缩机连接；醇分离塔，其出料口与所述透平压 缩机连接；W及回流累，其与所述醇分离塔连接，用于将分离出的液体溶剂送至所述醋化/ 缩合反应器内。
[0028] 本发明中所述的醋化/缩合反应，即为本发明醇类化合物与酸/醒类进行化合反 应过程中有可能为同时发生醋化、缩合反应，也有可能仅进行醋化反应或仅进行缩合反应。
[0029] 本发明方法是把醇类化合物和酸/醒类加入烙解蓋烙解后压入醋化/缩合反应 器，通入C〇2,使溫度与压力到达％超/亚临界状态，利用超/亚临界CO2溶解于醇类化合 物、酸/醒和醋化/缩合反应生成的水中，形成质子酸，然后W所形成的质子酸作为催化剂 对醇类化合物与酸/醒催化醋化反应生成醋类/缩幾基产品及小分子副产物。在醋化/缩 合反应的高溫条件下，生成的小分子副产物蒸汽与C〇2混合在一起被循环CO2夹带不断地从 醋化/缩合反应器内流出，进入膨胀机中，并使膨胀机膨胀做功驱动透平压缩机，W达到膨 胀一压缩自循环。由醋化/缩合反应器流出混合气相物质，从超/亚临界状态跃迁为低溫低 压常态即称为跨临界状态，如图5中由2'点至r点所示。从超/亚临界状态向低溫低压 常态跃迁形成压降，从而使得膨胀机膨胀做功。醋化/缩合反应器中流出的混合气相物料 从膨胀机流经气液分离器进行冷凝与气、液相分离，所得液体为醇类和小分子副产物溶液； C〇2气体作为循环与新补充的CO2经透平压缩机加压后流回醋化/缩合反应器。从气液分 离器中分离后所得醇类化合物、小分子副产物液体，进入醇分离塔进行分离，得到的小分子 副产物液体从醇分离塔流出，而醇类化合物则进入回流累中，循环进入醋化/缩合反应器 中参与反应。由于从醋化/缩合反应器流出的混合气相物质含有醇类化合物、C〇2和水与溶 剂的蒸汽，而加压循环的气体仅为不凝气体C〇2,运是因为经膨胀机膨胀降压降溫后，醇类 化合物、水与溶剂的蒸汽冷凝为液体从气液分离器中分离出来，而用于循环的气体仅剩下 不凝气体0)2,可见驱动膨胀机的气体流量大于透平压缩机加压循环气体的流量，亦即是说 膨胀机做出的膨胀功大于透平压缩机所需的压缩功，系统所需增加的能量由醋化/缩合反 应器内醋化放出的反应热和加热盘管供给热能W提高溶剂蒸汽流量。往透平压缩机内通入 新补充的C〇2气体，膨胀机直接推动透平压缩机加压CO2循环回系统，然后再通入醋化/缩 合反应器内。
[0030] 由于醇类化合物与酸/