本发明属于催化反应精馏的技术领域，具体涉及一种间歇催化反应精馏制备邻苯二甲酸二丁酯的装置及方法。
背景技术：
邻苯二甲酸二丁酯(dbp)是一种良好的增塑剂，是目前应用最广泛的增塑剂，约占全部增塑剂产量的75％对于多种树脂具有很强的溶解能力，主要用于聚氯乙烯的加工，使制品柔软性良好；对于硝酸纤维素涂料，有良好的软化作用和优良的稳定性、耐挠曲性、粘着性、防水性；还可用作醋酸乙烯、醇酸树脂、乙基纤维素和氯丁橡胶的增塑剂。
目前，国内常用的合成方法是由邻苯二甲酸酐与正丁醇在硫酸作用下酯化而成，虽然硫酸价廉、工艺成熟、产品收率较高，但易引起副反应，腐蚀严重，存在三废污染和产品质量难以控制等缺点。dbp生产的主要工序有酯化、中和水洗、脱醇、过滤、废水处理，回收醇处理等。生成过程产生废水来自化学反应生成水、生产原料带入水以及中和、水洗水。废水成份比较复杂，内有dbp、邻苯二甲酸、邻苯二辛酸、硫酸钠、游离h2so4、邻苯单辛醋、单丁醋等化学成份，废水中杂质以有机物为主。
随着我国环保要求的提高，对邻苯二甲酸二丁酯的清洁生成需求越来越迫切，需要针对传统的间歇生产工艺中存在的问题，开发一种高效的环保的dbp生产技术，提高产品收率和转化率，降低废水产量，对于社会和企业都具有极其重要的意义。
技术实现要素：
本发明针对副反应较多污水产量较多的问题，开发了一种环保的、产品收率和转化率高的间歇催化反应精馏制备邻苯二甲酸二丁酯的装置及方法，对传统酯化反应过程进行改进。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种间歇催化反应精馏制备邻苯二甲酸二丁酯的装置，包括反应精馏塔(c1)、第一塔釜(t1)、第二塔釜(t2)、循环泵(p1)、冷凝器(e1)、分相罐(d)；反应精馏塔(c1)中上部、中部、下部分别设有气液分布器，气液分布器内装填有催化剂磺酸树脂，第一塔釜(t1)和第二塔釜(t2)中部、下部设有装填催化剂树脂的床层；
反应精馏塔(c1)中，塔顶设置有气相出口，反应精馏塔(c1)塔身由上至下分别设置有丁醇回流口、塔釜液相进口、两个塔下部气相进口、塔底采出口；
分相罐(d)顶部设置有液相入口，上部设有丁醇回流出口，底部设有水相采出口；
第一塔釜(t1)和第二塔釜(t2)顶部设置气相出口，上部设置液相进口，底部设置液相出口；
反应精馏塔(c1)塔顶气相出口与冷凝器(e1)连接，冷凝器(e1)出口连接分相罐(d)液相入口，分相罐(d)上部出口与反应精馏塔(c1)上部丁醇回流口连接，反应精馏塔(c1)下部气相入口分别与第一塔釜(t1)和第二塔釜(t2)气相出口连接，反应精馏塔(c1)底部液相出口分别与第一塔釜(t1)和第二塔釜(t2)上部的液相进口连接，第一塔釜(t1)和第二塔釜(t2)底部液相出口与回流泵(p1)入口连接，回流泵(p1)出口与反应精馏塔(c1)上部塔釜液相进口连接。
一种间歇催化反应精馏制备邻苯二甲酸二丁酯的方法，包括如下步骤：
反应精馏塔(c1)底部液相出口与第一塔釜(t1)上部的液相进口的之间断开，第二塔釜(t2)底部液相出口与回流泵(p1)入口之间断开，连通反应精馏塔(c1)底部液相出口和第二塔釜(t2)上部的液相进口，连通第一塔釜(t1)底部液相出口与回流泵(p1)入口；
第一塔釜(t1)中的苯酐和丁醇加热到140℃，苯酐：丁醇的质量比1:1.4，在催化剂床层中进行酯化反应；第一塔釜(t1)气化的气相经反应精馏塔下部气相进口进入常压反应精馏塔(c1)中，第一塔釜(t1)中液相由循环泵(p1)进入反应精馏塔(c1)上部塔釜液相进口，苯酐和丁醇混合物在分布器的催化剂床层中进行酯化反应；生成的水分与丁醇形成共沸物经塔顶冷凝器(e1)冷却后进入分相罐(d)中分相，分相后的丁醇回流至反应精馏塔(c1内)，继续进行反应，水相自分相罐(d)底部采出；
反应精馏塔(c1)底部产物进入第二塔釜(t2)的液相进口，第二塔釜(t2)的温度控制在140℃，以便混合物继续在第二塔釜t2的催化剂床层中进行反应，整个过程直至第一塔釜t1中的料液全部进入反应精馏塔中，反应精馏塔(c1)底部液相出口与第一塔釜(t1)上部的液相进口的之间连通，第二塔釜(t2)底部液相出口与回流泵(p1)入口之间连通，反应精馏塔(c1)底部液相出口和第二塔釜(t2)上部的液相进口之间断开，第一塔釜(t1)底部液相出口与回流泵(p1)入口之间断开，第二塔釜(t2)中的料液作为反应原料，进行上述反应过程，如此循环操作，直至反应完全。
本发明的优点和积极效果如下：
本发明是利用磺酸树脂代替硫酸作为催化剂，反应精馏塔代替搅拌反应釜，降低反应过程中的副反应，集成了反应与脱水过程，避免了中和水洗过程，降低的废水量。
本发明所述的方法解决了现有技术腐蚀严重，副反应较多，废水较多的问题，并且本发明工艺简单可控，废水有机物含量较低等优势。
附图说明
图1为本发明间歇催化反应精馏制备邻苯二甲酸二丁酯的工艺流程。
c1-反应精馏塔，e1-冷凝器，t1-塔釜，t2-塔釜，d-分相罐，p1-循环泵，z1-阀门，z2-阀门，z3-阀门，z4-阀门；
管道内的液体说明：1-冷凝液，2-回流丁醇，3-采出水相，4-塔釜液相，5-塔釜气相，6-塔釜气相，7-反应精馏塔塔底液相，8-反应精馏塔塔底液相，9-塔釜液相，10-塔釜液相。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
阀门z1和z4关闭，阀门z2和z3打开，第一塔釜t1中的苯酐和丁醇，质量比1:1.4，在塔釜中加热到140℃，并在催化剂床层中进行酯化反应；第一塔釜t1气化的气相经反应精馏塔下部气相进口进入反应精馏塔c1中，第一塔釜t1中液相由循环泵p1进入反应精馏塔c1上部塔釜液相进口，反应精馏塔精馏塔填料为丝网波纹规整填料，常压操作，理论板数12，苯酐和丁醇混合物在分布器的催化剂床层中进行酯化反应；生成的水分与丁醇形成共沸物(特征为含水量16％，丁醇量83％)经塔顶冷凝器e1冷却后进入分相罐d中分相，分相后的丁醇回流至反应精馏塔c1内，继续进行反应，水相自分相罐d底部采出；反应精馏塔c1底部产物进入第二塔釜t2的液相进口，第二塔釜t2的温度控制在140℃，以便混合物继续在第二塔釜t2的催化剂床层中进行反应，整个过程直至第一塔釜t1中的料液全部进入反应精馏塔中。之后关闭阀门z2和z3，打开阀门z1和z4，第二塔釜t2中的料液作为反应原料，进行上述反应过程，如此循环操作，设备连续运行2h，直至反应完全，最终得到的产品纯度为99.7％。
实施例2
阀门z1和z4关闭，阀门z2和z3打开，第一塔釜t1中的苯酐和丁醇，质量比1:1.4，在塔釜中加热到150℃，并在催化剂床层中进行酯化反应；第一塔釜t1气化的气相经反应精馏塔下部气相进口进入反应精馏塔c1中，第一塔釜t1中液相由循环泵p1进入反应精馏塔c1上部塔釜液相进口，反应精馏塔精馏塔填料为丝网波纹规整填料，常压操作，理论板数12，苯酐和丁醇混合物在分布器的催化剂床层中进行酯化反应；生成的水分与丁醇形成共沸物(特征为含水量16％，丁醇量83％)经塔顶冷凝器e1冷却后进入分相罐d中分相，分相后的丁醇回流至反应精馏塔c1内，继续进行反应，水相自分相罐d底部采出；反应精馏塔c1底部产物进入第二塔釜t2的液相进口，第二塔釜t2的温度控制在150℃，以便混合物继续在第二塔釜t2的催化剂床层中进行反应，整个过程直至第一塔釜t1中的料液全部进入反应精馏塔中。之后关闭阀门z2和z3，打开阀门z1和z4，第二塔釜t2中的料液作为反应原料，进行上述反应过程，如此循环操作，设备连续运行2h，直至反应完全，最终得到的产品纯度为99.8％。