[发明专利]一种马来酸二烷基酯的生产工艺系统及生产方法

说明书

本发明涉及一种马来酸二烷基酯的生产工艺系统及方法，包括自催化反应段和后酯化反应段，后酯化反应段包括若干个串联的反应釜，反应釜上连接有进料和出料用的管线，管线上设有阀门，通过控制阀门可以使某一个或任意几个反应釜从生产中离线出来。本发明的反应釜通过管线和阀门的合理设计，可以使某一个或任意几个反应釜从生产中离线出来，进行更换催化剂或者检修，更换催化剂方便快捷，且不会对整体反应造成影响。本发明在自催化反应段马来酸单烷基酯的含量已经被最大化降低，一方面对后酯化反应段中的双酯化催化剂的伤害降到了最低；另一方面，剩余的马来酸单烷基酯进入后酯化反应段后，不需要太多的双酯化催化剂就能全部转化为马来酸二烷基酯。

技术领域

本发明涉及多相催化反应的设备和方法技术领域，具体涉及一种马来酸二烷基酯的生产工艺系统及生产方法。

背景技术

马来酸二甲酯为无色油状液体，是一种重要的有机合成中间体。以马来酸酐(MAH)为原料生产1,4-丁二醇(BDO)及副产四氢呋喃(THF)的生产过程中，第一阶段是马来酸酐(MAH)与C1～C4的低碳烷醇(例如甲醇、乙醇、正丁醇)发生酯化反应，生成马来酸二烷基酯(特别是马来酸二甲酯)。例如：文献US4795824、WO90/08127、US4751334、WO88/00937和US4584419公开了以马来酸酐为原料，经低碳烷醇酯化，再加氢得到1,4-丁二醇、γ-丁内酯、四氢呋喃，以及副产物乙缩醛。而且，马来酸二烷基酯还可以用作高分子单体和合成树脂的增塑剂；也用于制杀虫剂、杀菌剂、防锈添加剂、有机溶剂等。

在酯化单元，目前工业生产时，首先马来酸酐和过量的低碳烷醇，例如甲醇，在列管式的预酯化反应器中进行放热反应生成马来酸单甲酯和部分马来酸二烷基酯，预酯化反应器的顶部蒸发脱除甲醇和部分生成的水；接着在后酯化反应器中马来酸单甲酯与甲醇在双酯化催化剂的作用下进一步反应得到马来酸二甲酯。后酯化反应器是一个催化蒸馏反应塔，塔内设置若干层催化剂托盘，托盘内装填颗粒状酸性双酯化催化剂(例如酸性离子交换树脂、固体酸催化剂等)，液态物料边反应边自上往下流动，从塔顶不断分离出生成的水催动双酯化反应向后进行，马来酸二甲酯的浓度自上往下逐级增加，在后酯化反应器的底部马来酸单烷基酯基本转化为马来酸二甲酯，转化率大于99％。

但是，由于马来酸单烷基酯的强酸性，随着反应持续进行，催化蒸馏反应塔中的酸性双酯化催化剂逐渐变得失活，1～3周就必须将废催化剂更换成新鲜的催化剂。通常，需要关停后酯化反应器来更换塔中的催化剂。但由于反应物流是自上而下流动的，位于后酯化反应器最上层的催化剂最先失活，然后根据催化剂在塔中的高度不同而以不同的速率自上而下逐渐变得失活。若关停整个后酯化反应器，则一部分催化剂并没有失活而不需要更换。为了减少催化剂的浪费，关停的时机就被推迟到更多的催化剂失活从而不得不更换催化剂的时候。

为了解决这些问题，研究者开发了各种可以边生产边在线置换催化剂的后酯化反应器。文献US5510089、US5198196、US133942、US6036848中均有用于不关停反应器而除去催化剂的其它设备布置方案。但在线更换催化剂也会造成操作不稳定，导致反应塔板上的催化剂会被气相带到上层塔板，或被液相带到下层塔板，从而造成催化剂分布不均匀，影响反应的进行。文献CN201280006775.9中公开了一种用于多相催化反应的设备，其采用在后酯化反应器的每一节催化剂托盘外设置一个液体转送罐，通过间隔设置的管线来绕过需要更换催化剂的托盘；同时，需要更换的催化剂则随着该托盘上的物流一起被送到过滤分离器中，分离出的液体以及新鲜的催化剂被返送回该托盘。但是，这种在线更换催化剂需要大量液体物流来推动废催化剂流出拖盘全部进入过滤器，会造成塔内压力分布的变化；而且，通过泵的推动流入拖盘内的催化剂分布不均匀，也加剧了催化剂因磨损引起的损耗，变成粉末从过滤器中漏出，催化剂的消耗量大幅增加；而且，每一节催化剂托盘的液体转送罐下都要设置绕开一个或多个催化剂托盘的管线，不仅限制了同一时间同时更换催化剂托盘的数量，还会造成后酯化反应器的管线繁复杂乱，影响工人操作的方便性。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题及不足，提供一种马来酸二烷基酯的生产工艺系统及生产方法。