专利名称：醋酸甲酯水解的方法
技术领域：
本发明涉及一种醋酸甲酯水解的方法。
背景技术：
聚乙烯醇生产过程中有大量的副产物醋酸甲酯，据估计，每生产1吨聚乙烯醇将副产1. 5 1. 7吨的醋酸甲酯。由于醋酸甲酯工业用途小，需将其水解成醋酸和甲醇，经分离精制后，甲醇用于醋酸乙烯聚合工段，醋酸用于醋酸乙烯合成。以往国内外各生产厂家均采用以离子交换树脂为催化剂的固定床醋酸甲酯水解工艺。该工艺的缺点是单程转化率低 (水解率只能达23% )，大量未反应的醋酸甲酯需要回收循环，设备庞大，能耗高，并且水解产物的分离流程复杂。近年来，催化精馏水解醋酸甲酯工艺研究取得成功，并逐步应用于工业化生产。由于采用了反应精馏技术，反应物料在精馏过程中得以分离，产物及时从反应区移走，使反应过程总处在较高的醋酸甲酯浓度下，从而提高了水解率。工业化应用表明醋酸甲酯水解率达到53% 57%，与固定床水解工艺相比，扩大了设备的处理能力，减少了催化剂的用量并降低了能耗。尽管如此，还是存在分离过程复杂和大量未水解的醋酸甲酯需要循环的问题。中国专利文献CN1380273A介绍了目前醋酸甲酯催化精馏水解工艺，国内最早采用醋酸甲酯催化精馏水解工艺的工业装置于2000年在福建纺织化纤集团有限公司建成并投产。该工艺主要由催化精馏塔、萃取精馏塔、脱醇塔、脱脂塔和共沸精馏塔组成，醋酸甲酯与从脱脂塔循环回的醋酸甲酯进入萃取精馏塔，塔顶馏出液为醋酸甲酯，塔底得到甲醇水溶液，甲醇水溶液进入脱醇塔，塔顶馏出液为甲醇，塔底得到水，循环回萃取精馏塔作溶剂， 醋酸甲酯与水混合进入催化精馏塔，塔顶全回流，塔底出料进入脱脂塔，塔顶馏出液为醋酸甲酯与甲醇混合物，塔底得到醋酸水溶液，醋酸水溶液进入共沸精馏塔，塔顶馏出液为脱除的水，塔底得到醋酸。由于工艺中萃取精馏塔醋酸甲酯水解仍然不完全，后续流程必须对醋酸甲酯进行回收利用，而醋酸甲酯、甲醇和水形成三元共沸物，使得其与甲醇和水分离困难，需要增加萃取精馏塔来实现分离，因此该技术存在流程复杂，能耗高的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在目前醋酸甲酯水解反应蒸馏工艺需要反应蒸馏塔和产物分离塔两塔实现，存在流程复杂和能耗高的问题，提供一种新的醋酸甲酯水解的方法，该方法具有流程简单和能耗低的特点。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下，一种醋酸甲酯水解的方法，醋酸甲酯和水进入反应蒸馏分隔塔的反应段，进料侧塔顶全回流，反应蒸馏分隔塔采出侧塔顶采出甲醇，塔底得到醋酸水溶液，反应蒸馏分隔塔包括反应蒸馏分隔塔体，进料侧塔顶冷凝器，采出侧塔顶冷凝器，以及再沸器，其中反应蒸馏分隔塔体包括原料进料口，进料侧塔顶进料口，进料侧塔顶出料口，采出侧塔顶进料口，采出侧塔顶出料口，塔底进料口，塔底出料口，分隔板，反应段，采出侧精馏段，以及公共提馏段。
在上述技术方案中，反应蒸馏分隔塔内分隔板将塔体分隔成进料侧精馏段，反应段，进料侧提馏段，采出侧精馏段，以及公共提馏段；分隔板的进料侧为反应段，分隔板的采出侧为采出侧精馏段；分隔板底部与塔底进出料口之间区域为公共提馏段；原料进料口至少为一个；原料进料口位于反应段，分隔板直至分隔塔塔顶；反应段装填有凝胶型阳离子交换树脂，反应温度为40 80°C ；进料侧塔顶冷凝器将进料侧塔顶进出料口连接，塔顶出口蒸汽冷凝后，全部作为回流；采出侧塔顶冷凝器将采出侧塔顶进出料口连接，塔顶出口蒸汽冷凝后，第一部分送入塔顶进口，第二部分采出作为产品，第一部分与第二部分物料的重量比值为1 10 1，反应蒸馏分隔塔采出侧塔顶的控制温度为64. 3 64. 7°C;塔底再沸器将塔底进出料口连接，塔底出口液体第一部分进入再沸器汽化后送入塔底进口，第二部分采出作为产品；反应段装填有磺酸钠盐型离子交换树脂或者凝胶型苯乙烯系强酸钠离子交换树脂中的至少一种，反应温度优选为45 60°C ；原料醋酸甲酯可含有甲醇0 30重量醋酸甲酯在反应蒸馏分隔塔内完全反应；水与醋酸甲酯摩尔比1 10 1 ；反应段相当于理论板数为10 80，采出侧精馏段理论板数为10 80，公共提馏段理论板数为10 50;水与醋酸甲酯进料摩尔比优选2 6 1 ；反应段相当于理论板数优选为20 50，采出侧精馏段理论板数优选为20 50，公共提馏段理论板数优选为15 30 ；反应蒸馏分隔塔采出侧冷凝器的第一部分与第二部分物料的重量比值优选为3 6 1。在醋酸甲酯水解生产醋酸和甲醇的工艺过程中，反应蒸馏塔本质上只实现醋酸甲酯水解的反应功能，塔顶全回流，醋酸甲酯在反应蒸馏塔中完全水解，不存在醋酸甲酯回收的问题，而产物甲醇与醋酸分离必须在产物分离塔中实现。所以传统反应蒸馏工艺必须为反应蒸馏塔与产物分离塔的联合流程。本发明中反应蒸馏分隔塔能单独完成反应蒸馏和产物分离过程，实现二塔合一的效果，与传统工艺相比，流程简单，即反应蒸馏分隔塔替代反应蒸馏塔和产物分离塔。使用本发明在水与醋酸甲酯摩尔比3. 0、反应温度为50 60°C、 理论板数58等操作条件相同的情况下，总能耗节省13.7%，取得了较好的技术效果。
图1为醋酸甲酯水解的工艺示意图。图1中，1为反应蒸馏分隔塔体，2为原料进料口，3进料侧塔顶出料口，4为进料侧塔顶进料口，5为采出侧塔底出料口，6为采出侧塔底进料口，7为塔底出料口，8为塔底进料口，9为反应段，10为公共提馏段，11为采出侧精馏段，12为分隔板，13为进料侧塔顶冷凝器，14为采出侧塔顶冷凝器，15为塔底再沸器，16为原料，17为采出侧塔顶采出，18为塔底采出。如图1所示，原料16进入反应蒸馏分隔塔1的原料进料口 2，进料侧塔顶蒸汽从进料侧塔顶出料口 3进入进料侧塔顶冷凝器13，冷凝后全部回流进入进料侧塔顶进料口 4，采出侧塔顶蒸汽从采出侧塔顶出料口 5进入采出侧塔顶冷凝器14，冷凝后，一部分进入塔顶进料口 6，一部分塔顶采出17，塔底从塔底出料口 7出料，一部分送入塔底再沸器15蒸发后进入塔底进料口 8，一部分作为塔底采出18。下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但是，本发明的范围并不只限于实施例所覆盖的范围。
具体实施例方式实施例1按图1所示醋酸甲酯水解工艺，公共提馏段理论板数为15，反应段分离效率相当于理论板数为18，采出侧精馏段理论板数为25。反应段装填的催化剂为磺酸钠盐型离子交换树脂，水以2. 32克/分钟流量进入分隔塔反应段的第1块理论板(从上往下数，以下同)， 醋酸甲酯以3. 00克/分钟流量从分隔塔反应段底部进入，控制反应段温度为50 60°C，控制分隔塔采出侧塔顶温度为64. 5°C，冷凝后第一部分与第二部分物料的重量比值为4 1， 采出侧塔顶采出量为1. 30克/分钟，操作稳定后，所得结果为采出侧塔顶甲醇含量为99. 97 重量％，塔底醋酸含量为60. 45重量％，进料侧塔顶冷凝器能耗、采出侧塔顶冷凝器和塔底再沸器能耗、以及与比较例相比较节省能耗见表1。实施例2按图1所示醋酸甲酯水解工艺，公共提馏段理论板数为10，反应段分离效率相当于理论板数为10，采出侧精馏段理论板数为10。反应段装填的催化剂为磺酸钠盐型离子交换树脂，水以7. 25克/分钟流量进入分隔塔反应段的第1块理论板(从上往下数，以下同)，醋酸甲酯以3. 00克/分钟流量从分隔塔反应段底部进入，控制反应段温度为53 62°C，控制分隔塔采出侧塔顶温度为64. 3°C，冷凝后第一部分与第二部分物料的重量比值为10 1，塔顶采出量为1.30克/分钟，操作稳定后，所得结果为采出侧塔顶甲醇含量为 99. 92重量％，塔底醋酸含量为27. 15重量％，进料侧塔顶冷凝器能耗、采出侧塔顶冷凝器和塔底再沸器能耗、以及与比较例相比较节省能耗见表1。实施例3按图1所示醋酸甲酯水解工艺，公共提馏段理论板数为50，反应段分离效率相当于理论板数为80，采出侧精馏段理论板数为80。反应段装填的催化剂为磺酸钠盐型离子交换树脂，水以1. 10克/分钟流量进入分隔塔反应段的第1块理论板(从上往下数，以下同)， 醋酸甲酯以3. 00克/分钟流量从分隔塔反应段底部进入，控制反应段温度为41 51°C，控制分隔塔采出侧塔顶温度为64. 5°C，冷凝后第一部分与第二部分物料的重量比值为1 1， 采出侧塔顶采出量为1. 30克/分钟，操作稳定后，所得结果为采出侧塔顶甲醇含量为99. 98 重量％，塔底醋酸含量为86. 79重量％，进料侧塔顶冷凝器能耗、采出侧塔顶冷凝器和塔底再沸器能耗、以及与比较例相比较节省能耗见表1。实施例4按图1所示醋酸甲酯水解工艺，公共提馏段理论板数为20，反应段分离效率相当于理论板数为30，采出侧精馏段理论板数为30。反应段装填的催化剂为凝胶型苯乙烯系强酸钠离子交换树脂，水以5.观克/分钟流量进入分隔塔反应段的第1块理论板(从上往下数，以下同)，醋酸甲酯以3. 00克/分钟流量从分隔塔反应段底部进入，控制反应段温度为 68 78°C，控制分隔塔采出侧塔顶温度为64. 6°C，冷凝后第一部分与第二部分物料的重量比值为2 1，采出侧塔顶采出量为1.30克/分钟，操作稳定后，所得结果为采出侧塔顶甲醇含量为99. 96重量％，塔底醋酸含量为34. 81重量％，进料侧塔顶冷凝器能耗、采出侧塔顶冷凝器和塔底再沸器能耗、以及与比较例相比较节省能耗见表1。实施例5按图1所示醋酸甲酯水解工艺，公共提馏段理论板数为20，反应段分离效率相当于理论板数为30，采出侧精馏段理论板数为30。反应段装填的催化剂为凝胶型丙烯腈系强酸钠离子交换树脂，水以3. 19克/分钟流量进入分隔塔反应段的第1块理论板(从上往下数，以下同)，醋酸甲酯和甲醇混合物(甲醇含25重量％ )以4. 00克/分钟流量从分隔塔反应段底部进入，控制反应段温度为阳 64°C，控制分隔塔采出侧塔顶温度为64. 7°C，塔冷凝后第一部分与第二部分物料的重量比值为8 1，顶采出量为2.30克/分钟，操作稳定后，所得结果为采出侧塔顶甲醇含量为99. 96重量％，塔底醋酸含量为49. 69重量％，进料侧塔顶冷凝器能耗、采出侧塔顶冷凝器和塔底再沸器能耗、以及与比较例相比较节省能耗见表1。表1各实施例的能耗结果
权利要求
1.一种醋酸甲酯水解的方法，其特征为醋酸甲酯和水进入反应蒸馏分隔塔的反应段， 进料侧塔顶全回流，反应蒸馏分隔塔采出侧塔顶采出甲醇，塔底得到醋酸水溶液，反应蒸馏分隔塔包括反应蒸馏分隔塔体，进料侧塔顶冷凝器，采出侧塔顶冷凝器，以及再沸器，其中反应蒸馏分隔塔体包括原料进料口，进料侧塔顶进料口，进料侧塔顶出料口，采出侧塔顶进料口，采出侧塔顶出料口，塔底进料口，塔底出料口，分隔板，反应段，采出侧精馏段，以及公共提馏段。
2.根据权利要求1所述醋酸甲酯水解的方法，其特征在于反应蒸馏分隔塔内分隔板将塔体分隔成进料侧精馏段，反应段，进料侧提馏段，采出侧精馏段，以及公共提馏段；分隔板的进料侧为反应段，分隔板的采出侧为采出侧精馏段；分隔板底部与塔底进出料口之间区域为公共提馏段。
3.根据权利要求1和2所述醋酸甲酯水解的方法，其特征在于原料进料口至少为一个； 原料进料口位于反应段，分隔板直至分隔塔塔顶。
4.根据权利要求1所述醋酸甲酯水解的方法，其特征在于反应段装填有凝胶型阳离子交换树脂，反应温度为40 80°C。
5.根据权利要求1所述醋酸甲酯水解的方法，其特征在于进料侧塔顶冷凝器将进料侧塔顶进出料口连接，塔顶出口蒸汽冷凝后，全部作为回流；采出侧塔顶冷凝器将采出侧塔顶进出料口连接，塔顶出口蒸汽冷凝后，第一部分送入塔顶进口，第二部分采出作为产品，第一部分与第二部分物料的重量比值为1 10 1，反应蒸馏分隔塔采出侧塔顶的控制温度为64. 3 64. 7°C ；塔底再沸器将塔底进出料口连接，塔底出口液体第一部分进入再沸器汽化后送入塔底进口，第二部分采出作为产品。
6.根据权利要求4所述醋酸甲酯水解的方法，其特征在于反应段装填有磺酸钠盐型离子交换树脂或者凝胶型苯乙烯系强酸钠离子交换树脂中的至少一种，反应温度为45 60 "C。
7.根据权利要求1所述醋酸甲酯水解的方法，其特征在于原料醋酸甲酯可含有甲醇0 30重量％。
8.根据权利要求1所述醋酸甲酯水解的方法，其特征在于醋酸甲酯在反应蒸馏分隔塔内完全反应。
9.根据权利要求1所述醋酸甲酯水解的方法，其特征在于水与醋酸甲酯摩尔比1 10 1 ；反应段相当于理论板数为10 80，采出侧精馏段理论板数为10 80，公共提馏段理论板数为10 50。
10.根据权利要求9所述醋酸甲酯水解的方法，其特征在于水与醋酸甲酯进料摩尔比 2 6 1 ；反应段相当于理论板数为20 50，采出侧精馏段理论板数为20 50，公共提馏段理论板数为15 30。
全文摘要
本发明涉及一种醋酸甲酯水解的方法，主要解决目前醋酸甲酯水解反应蒸馏工艺需要反应蒸馏塔和产物分离塔两塔实现，存在流程复杂和能耗高的问题。本发明通过采用醋酸甲酯和水进入反应蒸馏分隔塔的反应段，进料侧塔顶全回流，反应蒸馏分隔塔采出侧塔顶采出甲醇，塔底得到醋酸水溶液，反应蒸馏分隔塔包括反应蒸馏分隔塔体，进料侧塔顶冷凝器，采出侧塔顶冷凝器，以及再沸器，其中反应蒸馏分隔塔体包括原料进料口，进料侧塔顶进料口，进料侧塔顶出料口，采出侧塔顶进料口，采出侧塔顶出料口，塔底进料口，塔底出料口，分隔板，反应段，采出侧精馏段，以及公共提馏段的技术方案较好地解决了该问题，可用于聚乙烯醇生产过程中回收副产物醋酸甲酯的工业生产中。
文档编号C07C31/04GK102190556SQ201010116298
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者肖剑, 钟禄平 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院