[发明专利]一种微波催化连续制备醇醚的系统和方法

说明书

本发明提供了一种微波催化连续制备醇醚的系统和方法，所述系统包括依次连接的微波反应单元、气提吸收单元和产品精制单元。本发明利用微波对极性体系的穿透性好、无接触以及加速分子间旋转摩擦效应等优势，消除反应诱导期，缩短反应停留时间，提高反应速率，同时降低生成副产物的几率，简化工艺过程；通过气提吸收等操作分离未反应的原料，并加以循环利用，从而提高产品收率，降低轻组分分离能耗。

技术领域

本发明属于有机化工溶剂领域，涉及一种微波催化连续制备醇醚的系统和方法。

背景技术

醇醚是一种良好的传统有机化工溶剂，被广泛应用于燃料抗冻剂、清洗剂、萃取剂、柔印油墨、丝印油墨以及有色金属选矿剂等方面，其中乙二醇单甲醚和丙二醇单甲醚，是工业上较常用的两类大宗溶剂产品。丙二醇单甲醚(Propylene glycol monomethylether，PM)，是一种绿色、环保、无毒、性能优异、用途广泛的化工溶剂，其需求量仅次于乙二醇单甲醚，在环保要求日益严峻的情况下，其也是最有望替代有毒介质乙二醇醚的溶剂产品，发展前景十分广阔。PM目前主要应用于苯丙乳液、丙烯酸乳液及其乳胶漆体系，具有降低成膜温度、促进凝聚成膜，并保证涂膜具有良好状态的作用。

在醇醚的制备过程中，通常加入大量的一元醇确保单醚产品的选择性，同时利用充足的时间以保证环氧烷烃的完全转化，尽量简化分离纯化过程。国内通常采用间歇釜式反应，其操作过程大致为：①加入过量的一元醇，然后逐渐加入环氧烷烃，确保反应过程中的醇比适中；②通过撤热控制反应过程平稳，避免过度醚化影响产率；③确保足够反应时间，使得环氧烷烃完全转化；④先后经过精馏，分别分离出加入的过量醇以及单醚、多醚产品，而含催化剂的重组分作为废液进入废水系统。操作过程中，温度的波动、浓度的不均以及停留时间过长导致大量副产物生成，极大的影响了单醚的产率和生产效率。专利CN101921180 A即是采用此种方法，这种传统生产方法普遍存在反应时间长、收率低、醇比大、能耗高以及副产品多等缺点。

经过多年的工艺创新与优化改进，目前醇醚的生产工艺逐渐过渡为管式反应生产方法。专利CN 101337864 A公开了一种连续化管道反应制备乙二醇单正丁醚的方法，醇比采用5:1～6:1，反应时间需要1～3h，但其存在进料醇比高导致脱轻过程复杂且分离能耗高，反应时间过长导致多醚副产物多等不足。为进一步改进醇醚的生产技术，国内外先后开发出了多种单醚生产方法。

US 9227899B2公开了一种反应精馏制备丙二醇单甲醚的方法，CN 104788294 A公开了一种反应精馏合成乙二醇单丁醚的装置和工艺方法。反应精馏的优势是利用反应物与产物之间具有较大的相对挥发度，利用反应热将轻组分原料汽化后逐渐在精馏塔上部富集，通过塔顶冷凝回流至塔内持续参与反应。过程中塔顶的冷凝回流极大的促进了塔内原料转化，但针对环氧开环醚化存在较大放热量的特点，反应精馏方法仍需要再沸器额外供热以减少底部环氧烷烃的含量，增加了工艺的能耗。

CN 105585455 A公开了一种连续醚化法制备乙二醇单甲醚的方法，该方法是以乙二醇和甲醇为原料，在固定床反应装置上进行醚化反应。该方法进料比控制一般在为4:1以上，温度控制普遍达到160℃，但存在醇比大、反应温度高以及副反应多的不足。CN100556881 A公开了一种乙二醇单乙醚的方法，该方法采用膜反应器，通过将反应原料汽化后在膜内进行反应，但普遍存在催化剂活性位点少，醇醚选择性和产率较低，不利于规模化生产。

与传统的间歇式搅拌釜生产方法相比，上述文件公开的生产醇醚生产方法虽然有所改进，但依然普遍存在工艺复杂、醇比大以及效率低的问题，因此，如何简化工艺、降低反应醇比、提高过程效率，是生产丙二醇醚过程中亟待解决的问题。

发明内容