专利名称：一种连续反应精馏合成仲丁醇的装置和方法
技术领域：
本发明属于连续反应精馏技术领域，具体涉及一种连续反应精馏合成仲丁醇的装置和方法。
背景技术：
仲丁醇又名2- 丁醇，无色透明液体，有强烈香气，可与乙醇、乙醚等物质任意混溶。仲丁醇在工业上可用作溶剂、乳化剂、染料分散剂、脱水剂、脱漆剂、工业洗涤剂、增塑齐U、除草剂、油脂萃取剂等；主要用于甲乙酮的生产。目前仲丁醇的生产工艺主要是以正丁烯为原料水合制备，分为间接水合法和直接水合法。间接水合法是正丁烯水合制仲丁醇的传统方法，即以硫酸为催化剂，通过酯化、水解反应制备仲丁醇。此法对原料正丁烯纯度要求不高、反应条件温和、正丁烯的转化率高；但是需要消耗大量的硫酸和烧碱，设备腐蚀和污染严重，反应选择性较低，需处理大量的废 水、废气对环境污染严重。而直接水合法是在酸性催化剂作用下，通过正丁烯与水直接发生水合反应生成仲丁醇。根据所使用的催化剂的不同，直接水合法分为树脂法和杂多酸法。这两种工艺虽然对设备腐蚀小、工艺简单；但对原料纯度要求高，正丁烯的单程转化率低，最终直接影响采用该仲丁醇生产甲乙酮的产能。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种连续反应精馏法合成仲丁醇的装置和方法。本发明的技术方案为一种连续反应精馏法合成仲丁醇的装置，所述装置包括反应精馏塔、醋酸甲酯精馏塔、蒸发器、甲醇精馏塔、仲丁醇精制塔、若干冷凝器和若干用于连接的管道；所述反应精馏塔从下至上依次包括提馏段、反应段和精馏段；所述反应段的底部设有甲醇进料管，反应段的顶部设有醋酸仲丁酯进料管；所述反应精馏塔塔底通过管道与蒸发器连接，反应精馏塔塔顶通过管道与位于反应精馏塔塔顶的第一冷凝器连接，第一冷凝器的出口端通过第一分支管道分别与反应精馏塔塔顶、醋酸甲酯精馏塔连接；所述醋酸甲酯精馏塔从下至上依次包括提馏段和精馏段，第一冷凝器的出口端通过管道与醋酸甲酯精馏塔的精馏段底部连接；所述醋酸甲酯精馏塔塔顶通过管道与第二冷凝器连接，醋酸甲酯精馏塔塔底通过管道与反应精馏塔上的甲醇进料管连接；所述甲醇精馏塔从下至上依次包括提馏段和精馏段，所述蒸发器的顶部通过管道与甲醇精馏塔的精馏段底部连接；所述甲醇精馏塔塔顶通过管道与第三冷凝器连接，第三冷凝器的出口端通过第三分支管道分别与甲醇精馏塔塔顶、反应精馏塔上的甲醇进料管连接；所述甲醇精馏塔塔底通过管道与仲丁醇精制塔连接；所述仲丁醇精制塔从下至上依次包括提馏段和精馏段，甲醇精馏塔塔底通过管道与仲丁醇精制塔的精馏段底部连接；所述仲丁醇精制塔塔顶通过管道与第四冷凝器连接，第四冷凝器的出口端采出冷凝液即得到纯度高于99wt%的仲丁醇。一种采用本发明提供的装置合成仲丁醇的方法，包括以下步骤SI、将碱性催化剂与醋酸仲丁酯混合后从醋酸仲丁酯进料管进入反应精馏塔中，将甲醇从甲醇进料管进入反应精馏塔中，在反应段内发生反应，同时进行汽液传质交换；交换后的产物经反应精馏塔的精馏段提浓后经第一冷凝器冷凝，冷凝液一部分回流至反应精馏塔塔顶，另一部分采出并转入醋酸甲酯精馏塔；反应精馏塔的塔底产物从塔底进入蒸发器中；S2、步骤SI中进入醋酸甲酯精馏塔中的混合产物在醋酸甲酯精馏塔中发生传质分离，进入塔顶的醋酸甲酯与甲醇共沸物经第二冷凝器冷凝，部分冷凝液回流至醋酸甲酯精馏塔塔顶，另一部分采出；醋酸甲酯精馏塔的塔底产物回收用作原料甲醇；
S3、步骤SI中反应精馏塔的塔底产物在蒸发器中蒸发产生的蒸汽进入甲醇精馏塔，在甲醇精馏塔中发生精馏分离；分离后进入塔顶的醋酸仲丁醇与甲醇蒸汽经第三冷凝器冷凝，部分冷凝液回流至甲醇精馏塔塔顶，另一部分回收用作原料甲醇；甲醇精馏塔的塔底仲丁醇混合物转入仲丁醇精制塔中；S4、步骤S3中进入仲丁醇精制塔中的仲丁醇混合物发生精馏分离，分离后进入塔顶的仲丁醇经第四冷凝器冷凝，采出该冷凝液即得到纯度高于99wt%的仲丁醇。采用本发明提供的装置，并结合本发明提供的方法合成仲丁醇，与现有技术中采用正丁烯为原料的各种水合方法相比，具有以下优点(I)本发明中采用醋酸仲丁酯与甲醇作为合成原料，在碱性催化剂条件下，原料具有较高的反应转化率，结合本发明提供的连续反应精馏法，仲丁酯的转化率高达99%以上；(2)本发明采用的碱性催化剂，与现有技术中的各种强酸催化剂相比，可大大减小催化剂对设备的腐蚀，有效减小设备投资与维护成本；(3)采用本发明提供的装置合成仲丁醇的方法，为连续反应精馏法，可可实现大规模的连续化生产，且合成产物仲丁醇质量稳定；(4)本发明提供的方法中，仲丁酯的转化率可达到99%以上，产品仲丁醇中仲丁酯的含量极低，大大降低了仲丁醇分离提纯的难度；并且在连续反应精馏塔中，物料的停留时间小、副反应少，仲丁醇选择性高，产品质量好。
图I为本发明提供的合成仲丁醇的装置的结构示意图。图中101—反应精馏塔，102—醋酸甲酯精馏塔，103——甲醇精馏塔，104—仲丁醇精制塔，201—蒸发器，301—反应精馏塔101的精馏段，302——反应精馏塔101的反应段，401—第一冷凝器，402—第二冷凝器，403——第三冷凝器，404——第四冷凝器；I—醋酸仲丁酯进料管，2—甲醇进料管，3—第一塔顶蒸汽管，4—第一塔顶回流管，5——第一塔顶采出管，6——第二塔顶蒸汽管，7——第二塔顶回流管，8——第二塔顶采出管，9—第一塔底采出管，10—甲醇循环管，11—甲醇精馏塔103进料管，12—蒸发器201浓缩液采出管，13—第三塔顶蒸汽管，14—第三塔顶回流管，15——第三塔顶采出管，16——第三塔底采出管，17——第四塔顶蒸汽管，18——第四塔顶回流管，19—第四塔顶采出管，20—第四塔底采出管。
具体实施例方式本发明提供了一种合成仲丁醇的装置，如图I所示，所述装置包括反应精馏塔101、醋酸甲酯精馏塔102、蒸发器201、甲醇精馏塔103、仲丁醇精制塔104、若干冷凝器和若干用于连接的管道。具体地，如图I所示，所述反应精馏塔101从下至上依次包括提馏段、反应段302和精馏段301。反应精馏塔101的反应段302的底部设有甲醇进料管2，反应段302的顶部设有醋酸仲丁酯进料管I。反应精馏塔101塔底通过管道(即反应精馏塔101塔底采出管9)与蒸发器201连接，反应精馏塔101塔顶通过管道(即第一塔顶蒸汽管3)与第一冷凝器401连接，第一冷凝器401的出口端为第一分支管道，该第一分支管道的一端(第一塔顶回流管4)与反应精馏塔101塔顶连接，另一端(即第一塔顶采出管5)与醋酸甲酯精馏塔102连接(具体与醋酸甲酯精馏塔102的精馏段的底部连接)。 所述醋酸甲酯精馏塔102从下至上依次包括提馏段和精馏段。如前所述，第一冷凝器401的出口端的第一分支管道的另一端(即第一塔顶采出管5)与醋酸甲酯精馏塔102的精馏段底部连接。所述醋酸甲酯精馏塔102塔顶通过管道(即第二塔顶蒸汽管6)与第二冷凝器402连接，醋酸甲酯精馏塔102塔底通过管道(即甲醇循环管10)与反应精馏塔101上的甲醇进料管2连接。作为本发明的一种优选实施方式，如图I所示，所述第二冷凝器402的出口端设有第二分支管道，该第二分支管道的一端(即第二塔顶回流管7)与醋酸甲酯精馏塔102塔顶连接，第二分支管道另一端(即第二塔顶采出管8)用于采出醋酸甲酯。所述甲醇精馏塔103从下至上依次包括提馏段和精馏段。所述蒸发器201的顶部通过管道(甲醇精馏塔103进料管11)与甲醇精馏塔103的精馏段底部连接。所述甲醇精馏塔103塔顶通过管道(即第三塔顶蒸汽管13)与第三冷凝器403连接，第三冷凝器403的出口端为第三分支管道，该第三分支管道的一端(即第三塔顶回流管14)与甲醇精馏塔103塔顶连接，另一端(即第三塔顶采出管15)与反应精馏塔101上的甲醇进料管2连接。所述甲醇精馏塔103塔底通过管道(即第三塔底采出管16)与仲丁醇精制塔104连接(具体与仲丁醇精制塔104的精馏段的底部连接)。所述仲丁醇精制塔104从下至上依次包括提馏段和精馏段。如前所述，甲醇精馏塔103塔底通过第三塔底采出管16与仲丁醇精制塔104的精馏段底部连接。所述仲丁醇精制塔104塔顶通过管道(即第四塔顶蒸汽管17)与第四冷凝器404连接，第四冷凝器404的出口端采出冷凝液即得到纯度高于99wt%的仲丁醇。作为本发明的一种优选实施方式，如图I所示，所述第四冷凝器404的出口端设有第四分支管道，该第四分支管道的一端(即第四塔顶回流管道18)与仲丁醇精制塔104塔顶连接，第四分支管道的另一端(即第四塔顶采出管19)用于采出仲丁醇。如图I所示，仲丁醇精制塔104的塔底还设有第四塔底采出管道20，用于采出少量的醋酸仲丁酯。优选情况下，本发明中，所述反应精馏塔101内精馏段301理论板数为10 15，反应段302理论板数为10 25，提馏段理论板数为3 5。反应精馏塔101内的绝对操作压强为O. 09、. IlMPa,回流比为O. 5 2. 5。更优选情况下，所述反应精馏塔101的塔顶温度为50 60°C，塔底温度为75 90°C。类似，优选情况下，本发明中，所述醋酸甲酯精馏塔102内精馏段理论板数为10 20，提馏段板数为10 25。醋酸甲酯精馏塔102内绝对操作压强为O. 09、. IlMpa,回流比为I 3。本发明中，所述蒸发器201可采用刮膜蒸发器。优选情况下，蒸发器201内绝对操作压强为O. 09 O. IlMpa0本发明中，优选情况下，所述甲醇精馏塔103内精馏段理论板数为15 25，提馏段理论板数为10 20 ;甲醇精馏塔内的绝对操作压强为O. 09、. IlMPa,回流比为1 3。本发明中，优选情况下，所述仲丁醇精制塔104内精馏段理论板数为20 30，提馏段理论板数为15 25 ;仲丁醇精制塔内的绝对操作压强为O. 3^0. 6MPa，回流比为I 4。本发明中，为提高各塔底采出液的流速，优选情况下，所述反应精馏塔101塔底的 管道、醋酸甲酯精馏塔102塔底的管道和甲醇精馏塔103塔底的管道上均设有泵。类似地，仲丁酯精制塔104塔底的第四塔底采出管道20上也可设有泵。本发明中，所述反应精馏塔101、醋酸甲酯精馏塔102、甲醇精馏塔103和仲丁醇精制塔104的塔身材料均可采用现有技术中常用的各种塔身材料，例如可以为SUS304，但不局限于此。各塔内形成提馏段和精馏段、以及反应精馏塔101内反应段的填充材料可采用BX500或CY700，但不局限于此。本发明还提供了一种采用本发明提供的装置合成仲丁醇的方法，包括以下步骤SI、将碱性催化剂与醋酸仲丁酯混合后从醋酸仲丁酯进料管I进入反应精馏塔101中，将甲醇从甲醇进料管2进入反应精馏塔101中，在反应段302内发生反应，同时进行汽液传质交换；交换后的产物经反应精馏塔101的精馏段301提浓后经第一冷凝器401冷凝，冷凝液一部分回流至反应精馏塔101塔顶，另一部分采出并转入醋酸甲酯精馏塔102 ；反应精馏塔101的塔底产物从塔底进入蒸发器201中；S2、步骤SI中进入醋酸甲酯精馏塔102中的混合产物在醋酸甲酯精馏塔102中发生传质分离，进入塔顶的醋酸甲酯与甲醇共沸物经第二冷凝器402冷凝，部分冷凝液回流至醋酸甲酯精馏塔102塔顶，另一部分采出；醋酸甲酯精馏塔102的塔底产物回收用作原料甲醇；S3、步骤SI中反应精馏塔101的塔底产物在蒸发器201中蒸发产生的蒸汽进入甲醇精馏塔103，在甲醇精馏塔103中发生精馏分离；分离后进入塔顶的醋酸仲丁醇与甲醇蒸汽经第三冷凝器403冷凝，部分冷凝液回流至甲醇精馏塔103塔顶，另一部分回收用作原料甲醇；甲醇精馏塔103的塔底仲丁醇混合物转入仲丁醇精制塔104中；S4、步骤S3中进入仲丁醇精制塔104中的仲丁醇混合物发生精馏分离，分离后进入塔顶的仲丁醇经第四冷凝器404冷凝，采出该冷凝液即得到纯度高于99wt%的仲丁醇。本发明中，所述碱性催化剂可采用现有技术常用的各种有机金属盐碱性催化剂，例如可选自甲醇钠、甲醇镁、碳酸钾、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾等碱性催化剂中的一种或几种。为保证仲丁醇的高反应转化率，优选情况下，步骤S I中，醋酸仲丁酯和甲醇的摩尔比为1:2. 2 1:3. 5，醋酸仲丁酯与碱性催化剂的质量比为I: O. 01 I: O. 09。本发明中个，醋酸仲丁酯的进料空速为O. 2^0. 6m3/(m3填料· h)。
根据本发明的方法，步骤SI中，第一冷凝器401冷凝后采出并转入醋酸甲酯精馏塔102中的混合体系中，醋酸甲酯质量分数为60°/Γ85%，甲醇质量分数为15°/Γ40% ;反应精馏塔101的塔底产物中，仲丁醇质量分数为60% 80%，甲醇含量为20% 40%。根据本发明的方法，步骤S2中，第二冷凝器402冷凝后采出的产物中醋酸甲酯的质量分数为75%以上；醋酸甲酯精馏塔102的塔底产物中甲醇的质量分数为99%以上。为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 实施例I反应精馏塔101塔身材料为SUS304，精馏段301、提馏段、反应段302分别填充ΒΧ500填料，其中精馏段301理论板数为15，反应段302的理论板数为25，提馏段的理论板数为5。醋酸甲酯精馏塔102、甲醇精馏塔103、仲丁醇精制塔104塔身材料为SUS304。反应精馏塔101内操作条件为绝对操作压强为latm，空速O. 5m3/ Cm3填料*h)，回流比R = 2。以甲醇钠为碱性催化剂，用甲醇溶解配制质量浓度为30%的催化剂溶液，并将该催化剂溶液与醋酸仲丁酯混合后经计量泵从反应段302的上部进入反应精馏塔101 ；原料甲醇经计量泵输送由甲醇进料管2进入反应精馏塔101反应段302的下部。醋酸仲丁酯、30%甲醇钠溶液和甲醇的进料质量比为I. 3 :0. 12 :1。原料醋酸仲丁酯与甲醇在位于反应精馏塔101中部的反应段302逆流接触反应，同时进行汽液传质，实现连续反应精馏；反应精馏塔101塔顶温度55°C，塔底温度82°C。反应精馏塔中醋酸仲丁酯的转化率为99. 4%，反应后醋酸甲酯和甲醇的混合物经精馏段301提浓后由第一塔顶蒸汽管3排出，经第一冷凝器401冷凝后一部分从第一塔底回流管4回流至反应精馏塔101顶部，另一部分由第一塔顶采出管5进入甲酯精馏塔102 ;反应得到含有仲丁醇和未反应甲醇、少量醋酸仲丁酯和碱性催化剂混合液从第一塔底采出管9进入蒸发器201中。甲酯精馏塔102内操作条件为绝对操作压强为latm，回流比R=2，塔顶温度58 °C，塔底温度64 °C。甲醇精馏塔103内操作条件为绝对操作压强为latm，回流比R=2，塔顶温度64. 7°C，塔底温度 102. 5 0C ο仲丁醇精制塔104内操作条件为绝对操作压强为4atm，回流比R=2，塔顶温度144. 2°C，塔底温度 165. I0Co从反应精馏塔101塔顶排出的醋酸甲酯和甲醇蒸汽经第一冷凝器401冷凝，冷凝的物料一部分回流至反应精馏塔101塔顶，另一部分采出为馏出液，该馏出液中醋酸甲酯质量分数为71. 0%、甲醇的质量分数为28. 8% ;从反应精馏塔101塔底采出的仲丁醇混合液中，仲丁醇质量分数为68. 4%、甲醇质量分数为29. 7%、醋酸仲丁酯质量分数为O. 05%。来自反应精馏塔101塔顶的醋酸甲酯和甲醇混合液进入醋酸甲酯精馏塔102，醋酸甲酯精馏塔102中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽经第二塔顶蒸汽管6流至第二冷凝器402冷凝，冷凝的物料一部分回流至醋酸甲酯精馏塔102塔顶，另一部分采出，该采出产品中醋酸甲酯质量分数81. 9%，甲醇质量分数18. 1% ;从醋酸甲酯精馏塔102塔底采出产品中甲醇质量分数为99. 3%，返回反应精馏塔101作为原料。反应精馏塔101塔底采出的仲丁醇、甲醇、少量醋酸仲丁酯和碱性催化剂进入蒸发器201 (刮膜蒸发器)，蒸发器201顶部得到仲丁醇、甲醇和醋酸仲丁酯混合蒸汽进入甲醇精馏塔103，碱性催化剂的浓缩液进一步处理后回收套用。来自蒸发器201的仲丁醇、甲醇和少量醋酸仲丁酯混合蒸汽进入甲醇精馏塔103，甲醇精馏塔103塔顶的甲醇蒸汽经第三冷凝器403冷凝，冷凝液一部分回流至甲醇精馏塔103塔顶，另一部分采出，该采出的塔顶馏出液中甲醇质量分数为99. 5%，返回反应精馏塔101作为原料；甲醇精馏塔103塔底采出的混合液为仲丁醇和少量的醋酸仲丁酯进入仲丁醇精制塔104，其中仲丁醇质量分数为99. 3%、仲丁酯质量分数为O. 09%ο经仲丁醇精制塔104精制后的仲丁醇由塔顶采出，其质量分数为99. 8%。实施例2反应精馏塔101塔身材料为SUS304，精馏段301、提馏段、反应段302分别填充BX500填料，其中精馏段301理论板数为15，反应段302的理论板数为25，提馏段的理论板数为5。醋酸甲酯精馏塔102、甲醇精馏塔103、仲丁醇精制塔104塔身材料均为SUS304。
应精馏塔101内操作条件为绝对操作压强为latm，空速O. 5m3/ Cm3填料*h)，回流比R=2。以甲醇钠为碱性催化剂，用甲醇溶解配制质量浓度为30%的催化剂溶液，并将该催化剂溶液与醋酸仲丁酯混合后经计量泵从反应段302的上部进入反应精馏塔101 ;原料甲醇经计量泵输送由甲醇进料管2进入反应精馏塔101反应段302的下部。醋酸仲丁酯、30%甲醇钠溶液和甲醇的进料质量比为I. 24 :0. 12 :1。原料醋酸仲丁酯与甲醇在位于反应精馏塔101中部的反应段302逆流接触反应，同时进行汽液传质，实现连续反应精馏；反应精馏塔101塔顶温度53°C，塔底温度84°C。反应精馏塔中醋酸仲丁酯的转化率为99. 9%，反应后醋酸甲酯和甲醇的混合物经精馏段301提浓后由第一塔顶蒸汽管3排出，经第一冷凝器401冷凝后一部分从第一塔底回流管4回流至反应精馏塔101顶部，另一部分由第一塔顶采出管5进入甲酯精馏塔102 ;反应得到含有仲丁醇和未反应甲醇、少量醋酸仲丁酯和碱性催化剂混合液从第一塔底采出管9进入蒸发器201中。甲酯精馏塔102内操作条件为绝对操作压强为latm，回流比R=2，塔顶温度57. 6 °C，塔底温度 64. 3 0C ο甲醇精馏塔103内操作条件为绝对操作压强为latm，回流比R=2，塔顶温度
64.5°C，塔底温度 103. I0Co仲丁醇精制塔104内操作条件为绝对操作压强为4atm，回流比R=2，塔顶温度
143.8 °C，塔底温度 164. 6 0C ο从反应精馏塔101塔顶排出的醋酸甲酯和甲醇蒸汽经第一冷凝器401冷凝，冷凝的物料一部分回流至反应精馏塔101塔顶，另一部分采出为馏出液，该馏出液中醋酸甲酯质量分数为69. 2%、甲醇的质量分数为30. 5% ;从反应精馏塔101塔底采出的仲丁醇混合液中，仲丁醇质量分数为77. 4%、甲醇质量分数为20. 9%、醋酸仲丁酯质量分数为O. 09%ο来自反应精馏塔101塔顶的醋酸甲酯和甲醇混合液进入醋酸甲酯精馏塔102，醋酸甲酯精馏塔102中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽经第二塔顶蒸汽管6流至第二冷凝器402冷凝，冷凝的物料一部分回流至醋酸甲酯精馏塔102塔顶，另一部分采出，该采出产品中醋酸甲酯质量分数82%，甲醇质量分数18. 0% ;从醋酸甲酯精馏塔102塔底采出产品中甲醇质量分数为99. 5%，返回反应精馏塔101作为原料。反应精馏塔101塔底采出的仲丁醇、甲醇、少量醋酸仲丁酯和碱性催化剂进入蒸发器201 (刮膜蒸发器)，蒸发器201顶部得到仲丁醇、甲醇和醋酸仲丁酯混合蒸汽进入甲醇精馏塔103，碱性催化剂的浓缩液进一步处理后回收套用。来自蒸发器201的仲丁醇、甲醇和少量醋酸仲丁酯混合蒸汽进入甲醇精馏塔103，甲醇精馏塔103塔顶的甲醇蒸汽经第三冷凝器403冷凝，冷凝液一部分回流至甲醇精馏塔103塔顶，另一部分采出，该采出的塔顶馏出液中甲醇质量分数为99. 5%，返回反应精馏塔101作为原料；甲醇精馏塔103塔底采出的混合液为仲丁醇和少量的醋酸仲丁酯进入仲丁醇精制塔104，其中仲丁醇质量分数为99. 5%、仲丁酯质量分数为O. 11%。经仲丁醇精制塔104精制后的仲丁醇由塔顶采出，其质量分数为99. 9%。实施例3反应精馏塔101塔身材料为SUS304，精馏段301、提馏段、反应段302分别填充CY700填料，其中精馏段301理论板数为10，反应段302的理论板数为25，提馏段的理论板数为4。醋酸甲酯精馏塔102、甲醇精馏塔103、仲丁醇精制塔104塔身材料均为SUS304。
反应精馏塔101内操作条件为绝对操作压强为latm，空速O. 45m3/Cm3填料*h)，回流比R=l。以甲醇钠为碱性催化剂，用甲醇溶解配制质量浓度为30%的催化剂溶液，并将该催化剂溶液与醋酸仲丁酯混合后经计量泵从反应段302的上部进入反应精馏塔101 ;原料甲醇经计量泵输送由进料管PL2进入反应精馏塔101反应段302的下部。醋酸仲丁酯、30%甲醇钠溶液和甲醇的进料质量比为I. 5 :0. 12 :1。原料醋酸仲丁酯与甲醇在位于反应精馏塔101中部的反应段302逆流接触反应，同时进行汽液传质，实现连续反应精馏；反应精馏塔101塔顶温度54. 50C，塔底温度83. 4°C。反应精馏塔中醋酸仲丁酯的转化率为99. 7%，反应后醋酸甲酯和甲醇的混合物经精馏段301提浓后由第一塔顶蒸汽管3排出，经第一冷凝器401冷凝后一部分从第一塔底回流管4回流至反应精馏塔101顶部，另一部分由第一塔顶采出管5进入甲酯精馏塔102 ;反应得到含有仲丁醇和未反应甲醇、少量醋酸仲丁酯和碱性催化剂混合液从第一塔底采出管9进入蒸发器201中。甲酯精馏塔102内操作条件为绝对操作压强为latm，回流比R=l，塔顶温度57. 3 °C，塔底温度 65. 2 0C ο甲醇精馏塔103内操作条件为绝对操作压强为latm，回流比R=l，塔顶温度
65.(TC，塔底温度 103.5。。。仲丁醇精制塔104内操作条件为绝对操作压强为4atm，回流比R=4，塔顶温度
144.1°C，塔底温度 164. 2 0C ο从反应精馏塔101塔顶排出的醋酸甲酯和甲醇蒸汽经第一冷凝器401冷凝，冷凝的物料一部分回流至反应精馏塔101塔顶，另一部分采出为馏出液，该馏出液中醋酸甲酯质量分数为67. 8%、甲醇的质量分数为32. 1% ;从反应精馏塔101塔底采出的仲丁醇混合液中，仲丁醇质量分数为75. 6%、甲醇质量分数为22. 6%、醋酸仲丁酯质量分数为O. 08%ο来自反应精馏塔101塔顶的醋酸甲酯和甲醇混合液进入醋酸甲酯精馏塔102，醋酸甲酯精馏塔102中醋酸甲酯和甲醇混合蒸汽经第二塔顶蒸汽管6流至第二冷凝器402冷凝，冷凝的物料一部分回流至醋酸甲酯精馏塔102塔顶，另一部分采出，该采出产品中醋酸甲酯质量分数81. 8%，甲醇质量分数19. 2% ;从醋酸甲酯精馏塔102塔底采出产品中甲醇质量分数为99. 4%，返回反应精馏塔101作为原料。反应精馏塔101塔底采出的仲丁醇、甲醇、少量醋酸仲丁酯和碱性催化剂进入蒸发器201 (刮膜蒸发器)，蒸发器201顶部得到仲丁醇、甲醇和醋酸仲丁酯混合蒸汽进入甲醇精馏塔103，碱性催化剂的浓缩液进一步处理后回收套用。来自蒸发器201的仲丁醇、甲醇和少量醋酸仲丁酯混合蒸汽进入甲醇精馏塔103，甲醇精馏塔103塔顶的甲醇蒸汽经第三冷凝器403冷凝，冷凝液一部分回流至甲醇精馏塔103塔顶，另一部分采出，该采出的塔顶馏出液中甲醇质量分数为99. 4%，返回反应精馏塔101作为原料；甲醇精馏塔103塔底采出的混合液为仲丁醇和少量的醋酸仲丁酯进入仲丁醇精制塔104，其中仲丁醇质量分数为99. 5%、仲丁酯质量分数为O. 1%。经仲丁醇精制塔104精制后的仲丁醇由塔顶采出，其质量分数为99. 9%。 以上实施例仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的若干改进，也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种合成仲丁醇的装置，其特征在于，所述装置包括反应精馏塔、醋酸甲酯精馏塔、蒸发器、甲醇精馏塔、仲丁醇精制塔、若干冷凝器和若干用于连接的管道； 所述反应精馏塔从下至上依次包括提馏段、反应段和精馏段；所述反应段的底部设有甲醇进料管，反应段的顶部设有醋酸仲丁酯进料管；所述反应精馏塔塔底通过管道与蒸发器连接，反应精馏塔塔顶通过管道与位于反应精馏塔塔顶的第一冷凝器连接，第一冷凝器的出口端通过第一分支管道分别与反应精馏塔塔顶、醋酸甲酯精馏塔连接； 所述醋酸甲酯精馏塔从下至上依次包括提馏段和精馏段，第一冷凝器的出口端通过管道与醋酸甲酯精馏塔的精馏段底部连接；所述醋酸甲酯精馏塔塔顶通过管道与第二冷凝器连接，醋酸甲酯精馏塔塔底通过管道与反应精馏塔上的甲醇进料管连接； 所述甲醇精馏塔从下至上依次包括提馏段和精馏段，所述蒸发器的顶部通过管道与甲醇精馏塔的精馏段底部连接；所述甲醇精馏塔塔顶通过管道与第三冷凝器连接，第三冷凝器的出口端通过第三分支管道分别与甲醇精馏塔塔顶、反应精馏塔上的甲醇进料管连接；所述甲醇精馏塔塔底通过管道与仲丁醇精制塔连接； 所述仲丁醇精制塔从下至上依次包括提馏段和精馏段，甲醇精馏塔塔底通过管道与仲丁醇精制塔的精馏段底部连接；所述仲丁醇精制塔塔顶通过管道与第四冷凝器连接，第四冷凝器的出口端采出冷凝液即得到纯度高于99wt%的仲丁醇。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述反应精馏塔内精馏段理论板数为10 15，反应段理论板数为10 25，提馏段理论板数为3 5 ;反应精馏塔内的绝对操作压强为0. 09 0. IlMPa,回流比为0. 5 2. 5 ;所述反应精馏塔的塔顶温度为50 60°C，塔底温度为75 90°C。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述醋酸甲酯精馏塔内精馏段理论板数为10 20，提馏段板数为10 25 ;醋酸甲酯精馏塔内绝对操作压强为0. 09、. IlMpa,回流比为广3。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述甲醇精馏塔内精馏段理论板数为15 25，提馏段理论板数为10 20 ;甲醇精馏塔内的绝对操作压强为0. 09、. IlMPa,回流比为广3。
5.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述仲丁醇精制塔内精馏段理论板数为20 30，提馏段理论板数为15 25 ;仲丁醇精制塔内的绝对操作压强为0. 3^0. 6MPa，回流比为I 4。
6.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述第二冷凝器的出口端设有第二分支管道，该第二分支管道的一端与醋酸甲酯精馏塔塔顶连接，第二分支管道另一端用于采出醋酸甲酯；所述第四冷凝器的出口端设有第四分支管道，该第四分支管道的一端与仲丁醇精制塔塔顶连接，第四分支管道的另一端用于采出仲丁醇。
7.一种采用权利要求1-6任意一项所述的装置合成仲丁醇的方法，其特征在于，包括以下步骤 S I、将碱性催化剂与醋酸仲丁酯混合后从醋酸仲丁酯进料管进入反应精馏塔中，将甲醇从甲醇进料管进入反应精馏塔中，在反应段内发生反应，同时进行汽液传质交换；交换后的产物经反应精馏塔的精馏段提浓后经第一冷凝器冷凝，冷凝液一部分回流至反应精馏塔塔顶，另一部分采出并转入醋酸甲酯精馏塔；反应精馏塔的塔底产物从塔底进入蒸发器中； [52、步骤SI中进入醋酸甲酯精馏塔中的混合产物在醋酸甲酯精馏塔中发生传质分离，进入塔顶的醋酸甲酯与甲醇共沸物经第二冷凝器冷凝，部分冷凝液回流至醋酸甲酯精馏塔塔顶，另一部分采出；醋酸甲酯精馏塔的塔底产物回收用作原料甲醇； [53、步骤SI中反应精馏塔的塔底产物在蒸发器中蒸发产生的蒸汽进入甲醇精馏塔，在甲醇精馏塔中发生精馏分离；分离后进入塔顶的醋酸仲丁醇与甲醇蒸汽经第三冷凝器冷凝，部分冷凝液回流至甲醇精馏塔塔顶，另一部分回收用作原料甲醇；甲醇精馏塔的塔底仲丁醇混合物转入仲丁醇精制塔中； [54、步骤S3中进入仲丁醇精制塔中的仲丁醇混合物发生精馏分离，分离后进入塔顶的仲丁醇经第四冷凝器冷凝，采出该冷凝液即得到纯度高于99wt%的仲丁醇。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤SI中，所述碱性催化剂选自甲醇钠、甲醇镁、碳酸钾、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾等碱性催化剂中的一种或几种；所述醋酸仲丁酯和甲醇的摩尔比为1:2. 2 1:3. 5，醋酸仲丁酯与碱性催化剂的质量比为1:0.01 1:0. 09。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，步骤SI中，第一冷凝器冷凝后采出并转入醋酸甲酯精馏塔中的混合体系中醋酸甲酯质量分数为609^85%，甲醇质量分数为15% 40%，反应精馏塔的塔底产物中仲丁醇质量分数为60% 80%，甲醇含量为20% 40%。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S2中，第二冷凝器冷凝后采出的产物中醋酸甲酯的质量分数为75%以上；醋酸甲酯精馏塔的塔底产物中甲醇的质量分数为99%以上。
全文摘要
本发明提供了一种合成仲丁醇的装置，所述装置包括反应精馏塔、醋酸甲酯精馏塔、蒸发器、甲醇精馏塔、仲丁醇精制塔、若干冷凝器和若干用于连接的管道。本发明还提供了采用该装置合成仲丁醇的方法。采用本发明提供的装置合成仲丁醇的方法，为连续反应精馏法，能有效提高反应转化率、降低生产能耗，具有选择性高、腐蚀性小、产品易分离提纯的优点，可实现连续化生产、保证产品质量稳定。
文档编号C07C31/12GK102795961SQ20121027874
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者邓一建, 邱挺, 叶长燊, 黄智贤, 黄卫国, 李美洲, 周高升 申请人:临海市联盛化学有限公司