[发明专利]化学反应装置及其应用

说明书

本申请公开了一种化学反应装置，所述装置包括：反应单元、分离单元、回收单元；所述反应单元、所述分离单元、所述回收单元依次连接；其中，所述反应单元包括三相鼓泡床合成反应器。本申请还公开了制备甲基丙烯酸甲酯的反应装置和方法。本申请中的装置用于制备甲基丙烯酸甲酯，具有原料转化率高，目标产物收率高，甲基丙烯酸甲酯选择性好的优点。

技术领域

本申请涉及一种化学反应装置及其应用，属于化工材料制备及化工工程技术领域。

背景技术

甲基丙烯酸甲酯(MMA)是一种重要的有机化工原料，主要用来生产有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)，也用来制造其它树脂、塑料、涂料、粘合剂、润滑剂、木材和软木的浸润剂、电机线圈的浸透剂、纸张上光剂、印染助剂和绝缘灌注材料等,用途十分广泛。近年，亚洲市场对电子/电器/光学用品、显示标志、各种照明设备和灯具需求旺盛，推动了MMA行业的快速发展。在玩具、文具及其他物品等采用透明树脂需求继续大增的同时，LCD核心元件背光用光板和广告宣传标志牌等用途的需求量也大有发展。

目前世界MMA的工业化生产技术主要有丙酮氰醇法(ACH法)、改进丙酮氰醇法、乙烯羰基化法和异丁烯法。

丙酮氰醇法是工业化最早的MMA生产方法，该法是由美国璐彩特公司首先开发出来的，目前该法仍为生产MMA的主要方法，其原因是丙酮氰醇法工艺简单和技术日趋完善，故丙酮氰醇法一直是比较经济的生产方法。该工艺先将丙酮与氢氰酸在碱性催化剂下反应生成丙酮氰醇，丙酮氰醇再与浓硫酸反应生成甲基丙烯酰胺硫酸盐，甲基丙烯酰胺硫酸盐再和甲醇水溶液反应生成MMA。该法副产废酸较多，废酸的处理有两种：即硫酸铵回收法和硫酸回收法。目前世界上有几家公司采用甲基丙烯酸甲酯装置与硫酸回收装置连用的方式，如日本的三菱人造丝公司。

甲基丙烯酸-甲醇酯化法日本经过20多年研究开发工作，由三菱人造丝公司首先工业化生产的新路线。其优点是技术成熟可靠、原料易得、产品质量好，对环境影响较小；其缺点是设备多、工艺较为复杂、催化剂寿命短，总产率低。因此，缩短工艺流程、提高催化剂使用寿命是改善该方法的有效途径之一。

日本触媒的Hayashi博士在2006年发现纳米金(金-铅合金)能高效催化多种醇的氧化酯化，包括乙醇、丙醇、丁醇、烯丙醇和甲基丙烯醇等。日本旭化成在随后的研究中发现核壳结构的纳米金催化剂(Au@NiOx)能够高效催化甲基丙烯醛和甲醇共氧化制MMA，同时建成世界上第一套甲基丙烯醛-甲醇一步氧化酯化法(Ⅱ代)的工业化装置。

然而，迄今为止，异丁烯法技术还掌握在外资企业手中，国内自主研发的异丁烯法技术还鲜有商业化应用。若想在国内使用异丁烯法生产MMA，解决技术来源将是首位问题。因此，很有必要加强研发力度，开发出拥有自主知识产权的异丁烯法生产MMA，特别是异丁烯法中的甲基丙烯醛-甲醇氧化酯化法。该工艺只需两个反应步骤，首先异丁烯氧化成甲基丙烯醛，国内生产工艺已经相对成熟。其次，甲基丙烯醛和甲醇氧化酯化制备MMA，该技术现在被日本旭化成垄断。因此，开发专用催化剂和高效反应器和分离等工艺及工程技术用于催化甲基丙烯醛和甲醇氧化酯化和反应产物分离是开发拥有自主知识产权的生产甲基丙烯酸甲酯(MMA)的关键。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种化学反应装置，该装置用于制备甲基丙烯酸甲酯，具有原料转化率高，目标产物收率高，甲基丙烯酸甲酯选择性好的优点。

本申请所述化学反应装置，其特征在于，所述装置包括：

反应单元、分离单元、回收单元；

所述反应单元、所述分离单元、所述回收单元依次连接；

其中，所述反应单元包括三相鼓泡床合成反应器。