[发明专利]醋酸甲酯水解工艺及设备

说明书

技术领域：

本发明涉及醋酸甲酯水解的反应精馏工艺以及所用的设备，确切地说，一种用阳离子交换树脂为催化剂的醋酸甲酯的水解工艺，以及用于此工艺的设备。

背景技术：

在聚乙烯醇(PVA)生产中副产大量的醋酸甲酯，目前PVA厂家大都采用阳离子固定床水解工艺将醋酸甲酯分解成甲醇和醋酸而加以回收利用，固定床水解工艺的主要缺点是醋酸甲酯水解率低，大量未水解的醋酸甲酯需循环，造成设备庞大，能耗高。在反应物水酯摩尔比为0.95～1.0时，一般水解率只能达到23％～25％。目前有专利和文献报道采用催化精馏的新水解工艺。

采用催化精馏水解工艺的关键技术是催化剂(阳离子交换树脂)在反应装置内的装填方法。日本特许公报(JP8207259)和日本公开特许(JP05212290)和文献(CA，96164550n)报道了两种催化剂的装填方法。一种是将阳离子交换树脂制成纤维状，缠绕在塑料棒上，然后装入塔中。另一种是用惰性树脂作为粘结剂，将离子交换树脂颗粒与高密度聚乙烯一起在加热熔融下模压成圆柱形催化剂填料，而后充填在塔内。这两种催化剂的装填方式都有制作麻烦，催化剂更换和回收困难的缺点。尤其第二种方法当催化剂使用一段时间后会脱落流失，造成催化剂损失。韩国的Kim Ki-Joo的专利(WO9620912)也是采用上述第二种装填方式。我国专利(ZL97101306.3)采用“捆扎包”的方式，将阳离子交换树脂装入耐腐蚀的布包内制成催化剂填料，然后装入塔内进行反应，这样解决了催化剂颗粒脱落流失的缺点，但催化剂包的制造仍比较麻烦，催化剂的更换与活化仍然不方便。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用阳离子交换树脂为催化剂的醋酸甲酯的水解工艺，以及用于此工艺的设备。

醋酸甲酯的水解工艺的条件为：反应温度45～60℃，水和醋酸甲酯摩尔比为1～10∶1，回流液和进料醋酸甲酯的体积比为1～8∶1，加料量为每小时每立方米反应区体积0.2～0.45立方米；

其步骤为：

①计量的醋酸甲酯经预热后连续进入水解塔；

②按配比计量后的水经预热后连续从水解塔顶部进入水解塔，回流液经加热到40～56℃后经水解塔顶部加入水解反应区，水解液从塔底再沸器中抽出。

一种用于醋酸甲酯水解工艺的设备，其特征在于：包括一个圆柱形塔体，塔分为反应精馏段和提馏段，反应精馏段内的反应精馏结构单元由装有凝胶型阳离子交换树脂的列管和塔盘构成，反应精馏段内装有1～10层反应精馏结构单元，其中提馏段与精馏段通过圆柱形塔体相连。

本发明的实例是在所述的水解设备中采用所述的工艺条件进行的，其中，醋酸甲酯、水用计量泵输送，回流液用流量计计量。塔釜为容积2000毫升的三口烧瓶，用电热套加热，塔体用电加热保温，间歇抽出釜液以保持塔釜液位。抽出的水解液用酸碱滴定法和用Varian GC3800气相色谱仪分析。

实施例：

醋酸甲酯水解工艺具体操作过程为：按配比计量的醋酸甲酯或醋酸甲酯与甲醇混合物经第二计量泵5连续输送到第二预热器6加热到预定温度后从水解塔的顶部或水解塔反应精馏段的底部或水解塔提馏段的中部送入水解塔，同时经计量的水用第一计量泵3连续输送到第一预热器2加热到预定温度从塔顶进入水解塔，在反应区内进行水解反应。反应产物在塔内通过精馏分离，易挥发组分(主要是醋酸甲酯)在塔顶被冷凝器1冷凝，冷凝液与水混合后经第一预热器2加热，送回水解塔反应区继续反应。反应液从再沸器中连续抽出以保持塔釜液位。抽出的反应液用气相色谱仪测定其中的甲醇和醋酸甲酯浓度，用标准碱滴定分析醋酸浓度。反应过程连续运行3～8个小时后反应液分析的各组分含量趋于稳定。然后继续运行3～5个小时结束反应。

醋酸甲酯还能是含有0％～30％甲醇的醋酸甲酯与甲醇的混合物。计量的醋酸甲酯经预热后从水解塔的顶部或反应精馏段与提馏段之间或提馏段的中部进入水解塔。