催化酯化/縮合-分離耦合反應(yīng)方法及其裝備的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)反應(yīng)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種跨臨界c〇2催化醋化/縮合-分 離禪合反應(yīng)方法及其裝備。
【背景技術(shù)】
[0002] 醋類/縮幾基產(chǎn)品是最重要的化工產(chǎn)品之一，特別是大分子結(jié)構(gòu)的醋類或縮幾基 化合物，由于簇基空間位阻大，導(dǎo)致醋化/縮合反應(yīng)活化能高，而且大分子酸醇反應(yīng)體系的 黏度又大，造成反應(yīng)物間的相際傳遞困難，因此需要在強(qiáng)酸或酸性金屬氧化物催化劑和高 溫條件下，醇與酸/醒才能進(jìn)行醋化/縮合反應(yīng)。然而在高溫條件下，大分子酸類化合物容 易發(fā)生脫簇副反應(yīng)，導(dǎo)致醋類/縮幾基產(chǎn)品的醋化/縮合反應(yīng)得率和產(chǎn)品質(zhì)量降低。為了 提高醋類/縮幾基化合物的生成速率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低大分子醋類/縮幾基化合物的色度 開展了許多研發(fā)工作。
[0003] CN104311415A公開了一種簇酸與丙二酸二甲醋醋化反應(yīng)的制備方法，在極性溶劑 中，W簇酸化合物和丙二酸二甲醋為反應(yīng)物，在金屬鋼鹽為催化劑的條件下，簇酸發(fā)生甲醋 化反應(yīng)制得簇酸甲醋類化合物。
[0004] CN103950156A公開了一種烷基二醇（雙丙臘基）酸的制備方法，包括W下步驟： (1)使烷基二醇與丙締酷胺進(jìn)行縮合反應(yīng)，生成烷基二醇（雙丙酷胺基）酸，所述縮合反應(yīng) 的溶劑為酬，縮合反應(yīng)的催化劑為堿金屬氨氧化物；（2)使烷基二醇（雙丙酷胺基）酸在溶 劑存在下，在脫水劑的作用下進(jìn)行脫水反應(yīng)的到烷基二醇（雙丙臘基）酸。 陽0化]CN104513159A公開了一種醋酸下醋的節(jié)能生產(chǎn)方法，具體為：按一定比例把醋 酸、下醇和催化劑投入醋化反應(yīng)蓋中，在醋化再沸器的作用下，物料進(jìn)入醋化塔中進(jìn)行常壓 蒸饋，蒸出物經(jīng)醋化塔的塔頂進(jìn)入精制塔再沸器并與減壓狀態(tài)下的精制塔進(jìn)行禪合，得到 粗醋；粗醋在精制塔再沸器中冷凝，經(jīng)冷凝液再冷卻，進(jìn)入醋化分相器中進(jìn)行分相，分相得 到的水相直接進(jìn)入回收工段，分相得到的醋相一部分回流至醋化塔內(nèi)，維持正常的精饋狀 態(tài)，醋相的另一部分進(jìn)入精制塔蓋反應(yīng)并連續(xù)出料，得到醋酸下醋。
[0006] 上述現(xiàn)有技術(shù)中，制備醋類/縮幾基產(chǎn)品的過程中所采用的催化劑大多為金屬催 化劑，使用該類催化劑時，如果制備的是食品類的醋類/縮幾基產(chǎn)品，則產(chǎn)品容易被催化劑 污染，造成產(chǎn)品質(zhì)量較差。同時，傳統(tǒng)的制備醋類/縮幾基產(chǎn)品的方法，工藝較為復(fù)雜，產(chǎn)品 轉(zhuǎn)化率不高。
[0007]公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng) 當(dāng)被視為承認(rèn)或W任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，發(fā)明一種跨臨界c〇2催化醋化/縮合-分離禪合反應(yīng) 方法及其裝備，旨在提供一種工藝簡捷，醋類/縮幾基產(chǎn)品質(zhì)量佳、轉(zhuǎn)化率高的制備方法。
[0009] 為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0010] 跨臨界c〇2催化醋化/縮合-分離禪合反應(yīng)方法，包含W下操作步驟： W11] (1)將醇類化合物、酸/醒類與溶劑混合，溶解； 陽01引 似將步驟（1)中溶解后的物質(zhì)放入醋化/縮合反應(yīng)器中，通入1~20.OMPa的C〇2進(jìn)行醋化/縮合反應(yīng)，反應(yīng)溫度為150~350°C;
[0013] (3)對醋化/縮合反應(yīng)過程中的氣相進(jìn)行采出，氣相通過膨脹機(jī)進(jìn)入氣液分離器， 分離后COzW及新補(bǔ)充的CO2通過透平壓縮機(jī)回到醋化/縮合反應(yīng)器內(nèi)；
[0014] (4)醋化/縮合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)0. 5~10.化經(jīng)減壓后，所得產(chǎn)品從反應(yīng)器內(nèi)取出即 可。
[0015] 優(yōu)選的是，步驟（1)中按照摩爾比醇類化合物：酸/醒類=1:1~10:1混合，加入 原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0~50%的溶劑混合。
[0016] 優(yōu)選的是，步驟（2)~（3)中從醋化/縮合反應(yīng)器流出的氣相流量為0~22000mV h、壓力為0~20.OMPa、溫度為50~350°C;經(jīng)膨脹機(jī)膨脹降壓或節(jié)流膨脹降壓為0~ 0. 5MPa，降溫為0~50°C，再經(jīng)透平壓縮機(jī)加壓流回醋化/縮合反應(yīng)器，氣體流量為0~ 20000mVh，壓力為1~20MPa，溫度為50°C~350°C;步驟（3)中氣液分離器的溫度為0~ 50°C，壓力為0. 0~0. 5MPa，液體流量為0~IOOm3A,氣體流量為0~20000mVh，其中所 述的膨脹機(jī)和所述的透平壓縮機(jī)為一體機(jī)。
[0017] 優(yōu)選的是，所述的溶劑為0)2、松節(jié)油、碳酸二甲醋值MC)中的一種。
[0018] 優(yōu)選的是，所述的醇類化合物為乙醇、乙二醇、無水甲醇、季戊四醇、肉桂醇、月桂 醇、癸醇中的一種。
[0019] 其中，步驟（2)中所述醋化反應(yīng)過程中的氣相含有醇類化合物蒸汽、水蒸氣、C〇2。
[0020] 一種跨臨界C〇2催化醋化/縮合-分離禪合反應(yīng)方法的設(shè)備，包括：
[0021] 醋化/縮合反應(yīng)器，其包括：多個加熱管，設(shè)于醋化/縮合反應(yīng)器內(nèi)部；W及氣體 分布器，其包括進(jìn)氣口和多個用于排氣的噴頭；
[0022] 膨脹機(jī)，其與所述醋化/縮合反應(yīng)器連接；
[0023]W及透平壓縮機(jī)，其與所述膨脹機(jī)連接，并通過所述膨脹機(jī)驅(qū)動所述透平壓縮機(jī) 工作，所述透平壓縮機(jī)的出氣口與所述醋化/縮合反應(yīng)器連接。
[0024] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述氣體分布器呈"L"型，其底端為圓環(huán)管狀，在該圓環(huán) 管上均勻設(shè)有多個用于排氣的噴頭，所述噴頭傾斜設(shè)置。
[0025] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述加熱管為多個，呈平行均布在所述醋化/縮合反應(yīng) 器內(nèi)部；所述氣體分布器有多個，所述多個氣體分布器相互連通，所述每個氣體分布器設(shè)在 所述加熱管之間。
[0026] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述用于，還包括：溶解蓋，其與所述加氨反醋化/縮合 反應(yīng)器內(nèi)部；所述氣體分布器有多個，所述多個氣體分布器相互連通，所述每個氣體分布器 設(shè)在所述加熱管之間。
[0027] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述用于催化醋化-分離禪合制備松香醋方法的設(shè)備， 還包括：溶解蓋，其與所述醋化/縮合反應(yīng)器連接，用于溶解生產(chǎn)所需的原料；氣液分離器， 其進(jìn)氣口與所述膨脹機(jī)連接，出氣口與透平壓縮機(jī)連接；醇分離塔，其出料口與所述透平壓 縮機(jī)連接；W及回流累，其與所述醇分離塔連接，用于將分離出的液體溶劑送至所述醋化/ 縮合反應(yīng)器內(nèi)。
[0028] 本發(fā)明中所述的醋化/縮合反應(yīng)，即為本發(fā)明醇類化合物與酸/醒類進(jìn)行化合反 應(yīng)過程中有可能為同時發(fā)生醋化、縮合反應(yīng)，也有可能僅進(jìn)行醋化反應(yīng)或僅進(jìn)行縮合反應(yīng)。
[0029] 本發(fā)明方法是把醇類化合物和酸/醒類加入烙解蓋烙解后壓入醋化/縮合反應(yīng) 器，通入C〇2,使溫度與壓力到達(dá)％超/亞臨界狀態(tài)，利用超/亞臨界CO2溶解于醇類化合 物、酸/醒和醋化/縮合反應(yīng)生成的水中，形成質(zhì)子酸，然后W所形成的質(zhì)子酸作為催化劑 對醇類化合物與酸/醒催化醋化反應(yīng)生成醋類/縮幾基產(chǎn)品及小分子副產(chǎn)物。在醋化/縮 合反應(yīng)的高溫條件下，生成的小分子副產(chǎn)物蒸汽與C〇2混合在一起被循環(huán)CO2夾帶不斷地從 醋化/縮合反應(yīng)器內(nèi)流出，進(jìn)入膨脹機(jī)中，并使膨脹機(jī)膨脹做功驅(qū)動透平壓縮機(jī)，W達(dá)到膨 脹一壓縮自循環(huán)。由醋化/縮合反應(yīng)器流出混合氣相物質(zhì)，從超/亞臨界狀態(tài)躍遷為低溫低 壓常態(tài)即稱為跨臨界狀態(tài)，如圖5中由2'點至r點所示。從超/亞臨界狀態(tài)向低溫低壓 常態(tài)躍遷形成壓降，從而使得膨脹機(jī)膨脹做功。醋化/縮合反應(yīng)器中流出的混合氣相物料 從膨脹機(jī)流經(jīng)氣液分離器進(jìn)行冷凝與氣、液相分離，所得液體為醇類和小分子副產(chǎn)物溶液； C〇2氣體作為循環(huán)與新補(bǔ)充的CO2經(jīng)透平壓縮機(jī)加壓后流回醋化/縮合反應(yīng)器。從氣液分 離器中分離后所得醇類化合物、小分子副產(chǎn)物液體，進(jìn)入醇分離塔進(jìn)行分離，得到的小分子 副產(chǎn)物液體從醇分離塔流出，而醇類化合物則進(jìn)入回流累中，循環(huán)進(jìn)入醋化/縮合反應(yīng)器 中參與反應(yīng)。由于從醋化/縮合反應(yīng)器流出的混合氣相物質(zhì)含有醇類化合物、C〇2和水與溶 劑的蒸汽，而加壓循環(huán)的氣體僅為不凝氣體C〇2,運(yùn)是因為經(jīng)膨脹機(jī)膨脹降壓降溫后，醇類 化合物、水與溶劑的蒸汽冷凝為液體從氣液分離器中分離出來，而用于循環(huán)的氣體僅剩下 不凝氣體0)2,可見驅(qū)動膨脹機(jī)的氣體流量大于透平壓縮機(jī)加壓循環(huán)氣體的流量，亦即是說 膨脹機(jī)做出的膨脹功大于透平壓縮機(jī)所需的壓縮功，系統(tǒng)所需增加的能量由醋化/縮合反 應(yīng)器內(nèi)醋化放出的反應(yīng)熱和加熱盤管供給熱能W提高溶劑蒸汽流量。往透平壓縮機(jī)內(nèi)通入 新補(bǔ)充的C〇2氣體，膨脹機(jī)直接推動透平壓縮機(jī)加壓CO2循環(huán)回系統(tǒng)，然后再通入醋化/縮 合反應(yīng)器內(nèi)。
[0030] 由于醇類化合物與酸/