一种甲酸的制备方法与流程

本发明涉及一种有机化工原料的生产方法，具体涉及一种甲酸的制备方法。

背景技术：

甲酸(化学式hcooh，分子式ch2o2，分子量46.03)，俗名蚁酸，是最简单的羧酸。无色而有刺激性气味的液体。弱电解质，熔点8.6℃，沸点100.8℃。酸性很强，有腐蚀性，能刺激皮肤起泡。存在于蜂类、某些蚁类和毛虫的分泌物中。是有机化工原料，也用作消毒剂和防腐剂。甲酸作为重要的基本有机化工原料，广泛应用于化工、医药、农药、皮革、纺织、印染、橡胶、塑料和饲料等行业。由于甲酸最终分解成二氧化碳和水，对环境影响不大；同时又是饲料非处方抗生素的最佳替代物，因而市场需求量在不断增加，价格也一直上扬，成为碳一化学的热点产品。

甲酸较早的生产方法主要有甲酸钠法、甲酰胺法，但工艺存在消耗定额高、生产成本高及有大量副产物等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种甲酸的制备方法。

本发明提供了一种甲酸的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用甲醇与一氧化碳为原料，在金属醇盐为催化剂存在下,进入甲酸甲酯反应塔合成甲酸甲酯原料，反应温度为75～95℃、反应系统压力为2.0～4.0mpa。

(2)甲酸甲酯原料进入甲酸甲酯蒸馏塔，催化精馏分离，塔顶采出甲酸甲酯；

(3)甲酸甲酯和水进入水解反应塔，进行水解反应，塔顶采用全回流，反应温度为120～140℃、反应压力为1.0～1.8mpa，得含甲酸甲酯、甲醇、水和甲酸混合物；

(4)甲酸甲酯、甲醇、水和甲酸混合物进入水解塔，精馏分离，塔釜得水和甲酸；

(5)水和甲酸进入甲酸塔，经无机滲透蒸发膜分离，得到干燥的甲酸产品。

优选的，步骤(1)中所述甲醇、一氧化碳的摩尔比为2-2.5:1。

优选的，步骤(1)中甲酸甲酯反应塔回流比为1～8:1，理论塔板数为8～40。

优选的，步骤(2)中甲酸甲酯蒸馏塔由上至下依次为催化反应段和提馏段，催化反应段理论塔板数为10～50，提馏段理论塔板数为8～40。

优选的，步骤(3)中水解反应塔3中水与甲酸甲酯的进料摩尔比为3:1～5:1。

优选的，步骤(2)甲酸甲酯蒸馏塔采出甲醇和甲酸甲酯的混合物，循环至甲酸甲酯反应塔分离，回流比为1-9:1，理论塔板数为8～40。

优选的，步骤(3)水解反应塔得含水甲酸，循环至水解塔进一步分离，回流比为1～7:1，理论塔板数为8～40。

优选的，步骤(1)其中所用的金属醇盐是甲醇钠。

优选的，步骤(5)甲酸塔塔顶采出水循环至水解反应塔重复利用。

下面对本发明作进一步的详细描述。

(1)采用甲醇与一氧化碳为原料，在金属醇盐为催化剂存在下,进入甲酸甲酯反应塔合成甲酸甲酯原料，自甲酸甲酯反应塔生产的甲酸甲酯原料进入甲酸甲酯蒸馏塔，在该塔分离，去除甲酸甲脂原料中的甲醇，塔釜采出的甲醇和少量催化剂返回甲酸甲酯反应塔进行甲醇羰基化合成甲酸甲酯，塔顶采出的甲酸甲脂进入水解反应塔。

(2)甲酸甲酯蒸馏塔由上至下依次为催化反应段和提馏段。水从反应段中部进料，甲酸甲脂从反应段上部进料，在反应段内甲酸甲酯和水进行水解反应，生成甲醇和甲酸，同时反应段催化剂也起到分离的效果，塔顶采用全回流，塔釜采出甲酸甲西、甲醇、甲酸和水的混合物，进入水解塔。

(3)水解塔可在常压操作，为了更好的防止甲酸再酯化也可减压分离，内装填料或塔板，塔顶采出甲醇和甲酸甲酯的混合物循环至甲酸甲酯蒸馏塔分离，塔釜采出水和甲酸进入甲酸塔。

(4)甲酸塔为分离塔，塔顶采出水和少量甲酸可循环至水解反应塔和水一块进料，在甲酸塔内经无机滲透蒸发膜分离，内装填料或塔板，塔釜采出的为高浓度甲酸产品。

本发明的有益效果是：

1、由于催化反应段反应物和生成物均是动态流动,且树脂本身有分离作用,使得甲酸和甲醇的接触机会明显减少,有效防止了再酯化,提高了单程水解转化率。

2、水解反应塔采用全回流比采用塔顶出料更易操作控制，水解塔能更好得将甲和甲酸甲从混合物中分离出来。

3、塔釜采出的甲酸水溶液经过渗透蒸发装置中的无机渗透蒸发膜分离，可得到纯度95％以上的甲酸产品，且使用滲透蒸发装置避免了共沸剂或萃取剂的使用，碱少了设备投资费用，并可进一步降低能耗。

因此，本发明为由甲醇转化甲酸甲酯水解制备甲酸提供了新工艺，其在提高水解转化率降低设备投资以及节约能耗方面有较大贡献。

附图说明

图1为本发明提供的一种甲酸的制备方法工艺流程图：

其中，1甲酸甲酯反应塔，2甲酸甲酯蒸馏塔，3.水解反应塔，4水解塔，5甲酸塔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1

(1)甲醇与一氧化碳为原料，在金属醇盐为催化剂存在下,进入甲酸甲酯反应塔1，生成的甲酸甲酯原料甲酸甲酯蒸馏塔2分离，回流比2，理论塔板数50，经分离得到质量浓度95％的甲酸甲酯；

(2)控制水和甲酸甲酯摩尔比1:1进入水解反应塔3，空塔速度为0.5立方米/(立方米反应体积·小时)，催化剂为d072型大孔强酸性阳离子交換树脂，水解反应塔3催化反应段理论塔板数20，提馏段理论塔板数15，甲酸甲酯单程水解转化率达到60％；

(3)水解塔4回流比1.5，理论塔板数35，塔釜甲酸质量浓度50％；

(4)甲酸塔5为塔顶采出水和少量甲酸可循环至水解反应塔3和水一块进料，在甲酸塔5内经无机滲透蒸发膜分离，回流比2，理论塔板数50，最终塔顶可得到质量浓度95％的甲酸产品。

实施例2

(1)甲醇与一氧化碳为原料，在金属醇盐为催化剂存在下,进入甲酸甲酯反应塔1，生成的甲酸甲酯原料甲酸甲酯蒸馏塔2分离，回流比5，理论塔板数30，经分离得到质量浓度95％的甲酸甲酯；

(2)控制水和甲酸甲酯摩尔比3:1进入水解反应塔3，空塔速度为0.5立方米/(立方米反应体积·小时)，催化剂为amberlyst15大孔强酸性阳离子交換树脂，水解反应塔3催化反应段理论塔板数40，提馏段理论塔板数30，甲酸甲酯单程水解转化率达到80％；

(3)水解塔4回流比4，理论塔板数30，塔釜甲酸质量浓度45％；

(4)甲酸塔5为塔顶采出水和少量甲酸可循环至水解反应塔3和水一块进料，在甲酸塔5内经无机滲透蒸发膜分离，回流比4，理论塔板数30，最终塔顶可得到质量浓度95％的甲酸产品。

实施例3

(1)甲醇与一氧化碳为原料，在金属醇盐为催化剂存在下,进入甲酸甲酯反应塔1，生成的甲酸甲酯原料甲酸甲酯蒸馏塔2分离，回流比8，理论塔板数15，经分离得到质量浓度95％的甲酸甲酯；

(2)控制水和甲酸甲酯摩尔比5:1进入水解反应塔3，空塔速度为0.5立方米/(立方米反应体积·小时)，催化剂为nkc-9型大孔强酸性阳离子交换树脂，水解反应塔3催化反应段理论塔板数60，提馏段理论塔板数40，甲酸甲酯单程水解转化率达到90％；

(3)水解塔4回流比8，理论塔板数20，塔釜甲酸质量浓度40％；

(4)甲酸塔5为塔顶采出水和少量甲酸可循环至水解反应塔3和水一块进料，在甲酸塔5内经无机滲透蒸发膜分离，回流比6，理论塔板数20，最终塔顶可得到质量浓度92％的甲酸产品。