[发明专利]连续酯化生产己二酸二甲酯的方法及设备

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用固体酸做催化剂连续酯化生产己二酸二甲酯的方法及设备。

背景技术：

己二酸二甲酯是优良的耐寒增塑剂，能赋予制品优良的低温柔软性能，并具有一定的光热稳定性和耐水性。己二酸二甲酯还是合成1，6-己二醇的中间体。

生产己二酸二甲酯的方法的相关文献报导有：1.日本专利(JP03115249)，公开的是在较高压力(0.25～2.5MPa)和较高温度(150～350℃)下酸和醇并流自上而下进入反应器。2.英国专利(GB143069)，公开的是一种较为原始的工艺方法，使用浓硫酸作为催化剂，采用釜式反应器反应蒸馏的方法除水。以硫酸或其它无机液体酸为催化剂生产己二酸二甲酯，采用无机液体酸为催化剂，存在无机液体酸对设备的腐蚀和反应产物的三废处理等环境污染问题。3.德国专利(DE19610564)，公开的是多个釜式反应器串联，反应在搅拌条件下进行间歇操作，而采用间歇反应不利于规模化的连续工业生产。4.世界专利(WO9008127)，公开的是将管式反应器内部分成多个床层，固体催化剂松散地装在床层中，醇蒸汽在酸液中以鼓泡的方式达到与酸、固体催化剂接触，在一定压力下进行反应。采用反应器分成多个床层，催化剂松散地装在床层中，这样不便于催化剂的装填。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用固体酸为催化剂，进行连续酯化生产己二酸二甲酯的方法，克服传统酯化技术的无机液体酸催化剂带来的腐蚀和污染问题。

本发明的连续酯化生产己二酸二甲酯的方法包括以下步骤：

(1)在预酯化釜中加入固体酸催化剂，然后将固体原料己二酸和原料甲醇加入到预酯化反应釜中；加热预酯化反应釜，温度为50～100℃，较佳温度范围为70～90℃，在常压、搅拌的条件下进行反应，得到贫酯；以己二酸的质量为基准，固体酸催化剂的加入量为1％～10％，较佳的加入量为3％～7％；甲醇与己二酸的摩尔比为1～10，较佳的甲醇与己二酸的摩尔比2～5；反应过程中甲醇蒸汽经冷凝后回流到预酯化反应釜中；

2)预酯化反应结束，经对贫酯进行取样分析后，将步骤(1)的反应产物贫酯的上层清液送至原料罐中，来自原料罐的原料经原料泵，再经预热器预热后进入连续酯化塔的上部，来自甲醇罐的甲醇经甲醇泵后，再经汽化器成为蒸汽后，进入连续酯化塔的下部，贫酯与甲醇蒸汽在连续酯化塔的催化剂段做逆流反应，反应温度为70～150℃，较佳的温度为90～130℃，液体空速为0.1～0.7Kg/Kg·h，较佳的液体空速为0.3～0.7Kg/Kg·h；甲醇空速为0.1～1.0Kg/Kg·h，较佳的甲醇空速为0.3～0.7Kg/Kg·h；反应物料从连续酯化塔的底部排出进入粗酯罐，未反应的甲醇以及所产生的水由塔顶蒸出，经过冷凝器冷凝后，进入甲醇回收系统；

3)将步骤(2)得到的甲醇在常压下通过间歇精馏或连续精馏提纯合格后，输送至甲醇储罐循环使用，得到的反应物料可通过间歇精馏或连续精馏的方法最终得到纯度为99.8％以上的己二酸二甲酯；

所述的间歇精馏或连续精馏的操作绝对压力为0～0.01Mpa；

所述的固体酸催化剂是强酸型阳离子交换树脂。

本发明方法所用设备包括预酯化釜、原料罐、原料泵、预热器、甲醇罐、甲醇泵、汽化器、连续酯化塔、冷凝器、储罐；

安装有搅拌器的预酯化釜通过管路与原料罐的进料口连接，原料罐的出料口通过管路与原料泵的进料口连接，原料泵的出料口通过管路与预热器的进料口连接，预热器的出料口通过管路与连续酯化塔上部的进料口连接；

甲醇罐通过管路与甲醇泵的进料口连接，甲醇泵的出料口通过管路与汽化器的进料口连接，汽化器的出料口通过管路与连续酯化塔下部的甲醇进料口连接；

连续酯化塔的底部与酯蒸馏系统相接，连续酯化塔安装有放空阀，底部开有产品收集口；连续酯化塔的顶部的出气口通过管路与冷凝器的进气口连接，冷凝器的出口通过管路与储罐连接，在储罐的顶部安装有放空阀；储罐与甲醇回收系统连接；冷凝器可采用冷却水进行冷却。

在原料罐与原料泵之间的管路上、原料泵与预热器之间的管路上、甲醇罐与甲醇泵之间的管路上、甲醇泵与汽化器之间的管路上分别安装有阀门。

其中连续酯化塔为立式反应器，长径比为3～40，较佳长径比为8～30，反应器结构为固定床管式，只有一个床层。