一种酯化反应器转让专利

申请号 : CN200810012201.8

文献号 : CN101618304B

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相似专利:

发明人 : 吕清林霍稳周陈明李化伊魏晓霞赵光宇高飞

申请人 : 中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院

摘要 :

本发明为一种酯化反应器,适用于羧酸类和醇类物质进行酯化反应。反应器由多块塔板组成,每块塔板上都安装一个降液管和一个升气管,升气管连接可旋转的气体分布器,气体分布器由引气管、扇片和喷嘴构成。每块塔板都保留一定液位的液体,液体中有固体催化剂。液相为含有羧酸的组分,在反应器中向下由一块酯化塔板流向下一块塔板,与上升的醇蒸汽逆流反应。本发明酯化反应器具有气、液、固三相接触充分,反应效率高,反应器容积利用率高等优点,可以适用于各种酯化反应过程。

权利要求 :

1.一种酯化反应器,反应器内安装多层塔板,固体酯化催化剂散放在塔板上,塔板上连接降液管和升气管,降液管上部开口与塔板上的液位高度相当,降液管下部开口伸入相邻下层塔板液面以下,升气管在塔板上部的开口设置气体分布器,其特征在于:气体分布器为旋转式气体分布器,气体分布器由引气管、扇片和喷嘴构成,引气管为“T”形结构,引气管顶部支管为两条或多条,顶部支管端部设置喷嘴,顶部支管固定扇片,引气管下部连接管与升气管以套筒活动连接结构连接,气体分布器可绕升气管水平旋转;

其中:至少部分酯化塔板要向由分布器制造的湍流区域设成斜面;

其中:在升气管内安装防止液体倒吸的逆向截止阀结构;

其中:气体分布器的喷嘴带有向上的止逆阀,以防止液相和催化剂颗粒进入气体分布器。

2.按照权利要求1所述的反应器,其特征在于:酯化反应器塔板数量为3~50块。

3.按照权利要求1所述的反应器,其特征在于:固体酯化催化剂颗粒直径范围为0.1mm至5mm。

4.按照权利要求1所述的反应器,其特征在于:旋转式气体分布器的喷嘴位置低于扇片位置,使向上的气流带动扇片转动。

5.按照权利要求1所述的反应器,其特征在于:向由分布器制造的湍流区域设成斜面的酯化塔板的倾斜角大于等于固体催化剂在塔板上的液相中的静态角。

6.按照权利要求1所述的反应器,其特征在于:在降液管的上部开口安装防护罩。

7.按照权利要求1所述的反应器,其特征在于:气体分布器的喷嘴向反应器中心斜下方倾斜,倾斜角度为27°至53°之间。

说明书 :

一种酯化反应器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种反应器,特别是适用于羧酸类和醇类物质进行酯化反应的反应器。

背景技术

[0002] 酯化反应是由一元酸、二元酸或者是多元酸(特定条件下也可以是酸酐)与醇或酚类物质反应生成酯的过程,酯化反应一般为可逆的平衡反应。这些醇、酚类物质可以是一元醇、二元醇或者多元醇。以单酯为例反应过程如下:
[0003]1 2
[0004] R 可以是一个氢原子或者是单价的有机基团,R 是单价的有机基团。当反应物为酸酐时,反应分为两步:
[0005]
[0006]
[0007] R3是二价有机基团,R4是单价有机基团。
[0008] 反应式2会在无催化剂的条件下可以自动反应,生成的有机酸会一定程度上催化反应1和反应3。但通常需要向反应物中加入催化剂以促进酯化反应的进行。
[0009] 最常用的催化剂是硫酸和如苯磺酸等的含硫有机酸。但是这些催化剂为均相催化剂,虽然催化效果非常好,但是必须经过中和反应后才可以得到酯相产品,中和步骤常用强碱试剂(如氢氧化钠溶液),该过程有以下缺点:
[0010] 1、酯化反应是一个相平衡反应,未反应的羧酸会参加中和反应,而从羧酸盐溶液中分离未反应的羧酸非常困难,所以中和步骤会造成该工艺中明显的原料损失;
[0011] 2、中和反应过程中有部分的酯溶解在碱液中,有部分酯以钠盐形式溶解在碱液中,酯的损失量取决于酯在碱液中的溶解度;
[0012] 3、水洗过程中产生的有机羧酸盐会加剧环境污染问题;
[0013] 4、当产品中含长链脂肪酸时,会与强碱溶液反应形成强碱脂肪酸盐,长链脂肪酸盐是表面活性剂,遇水形成稳定的乳化液,很难进行油水分离。采用均相催化剂进行连续酯化反应有很多缺点,通常采用间歇式反应,产品质量不高。
[0014] 5、采用均相催化剂的另一个缺点是酯相中混有含硫组分,而含硫组分将严重影响后继工艺操作。
[0015] 为解决这一问题,实验室开发一种以酸性离子交换树脂为催化剂生产马来酸二甲酯的工艺。在专利EP-A-0255399对该技术进行了阐述。根据专利描述,液相为马来酸单甲酯,与醇蒸汽在装有酯化催化剂的区域中连续逆流反应制备马来酸二甲酯,塔内固体催化剂以滴流床方式堆放在塔板上的网罩内,液相向下流动与浓度越来越高的醇蒸汽在装有催化剂的酯化区逆流接触反应。另一种反应器形式为一组相连的连续搅拌釜。液相由一个反应釜流向下一个反应釜,同时醇蒸汽由下一个反应釜流向前一个反应釜。这种操作方式操作复杂,并且反应效率较低。
[0016] 专利EP-A-0255399和专利WO-A-88/00937中的描述复杂。反应塔中有多个带网罩的塔板,离子交换树脂催化剂装在网罩中。这种复合反应器系统需要对搅拌机进行连续操作,难于实施。WO-A-90/08127公开了一种酯化反应器和工艺,使用多层塔板式反应器,但需要在反应器每层塔板反应空间内设置垂直档板,以增加反应物料的接触效果。这种方式作用有限,不能使床层温度和流体动力学均匀,难以有效的提高反应器的使用效率。

发明内容

[0017] 本发明是以固体颗粒的酸性催化剂,反应制备酯的反应设备,固体颗粒的酸性催化剂容易装填并且易于悬浮,适于进行连续搅拌。本发明适用于以各种微粒状离子交换树脂为催化剂的酯化反应过程。
[0018] 本发明酯化反应器内安装多层塔板,固体酯化催化剂散放在塔板上,塔板上连接降液管和升气管,降液管上部开口与塔板上的液位高度相当,降液管下部开口伸入相邻下层塔板液面以下,升气管在塔板上部的开口设置气体分布器,气体分布器为旋转式气体分布器,气体分布器由引气管、扇片和喷嘴构成,引气管为“T”形结构,引气管顶部支管可以为两条或多条,顶部支管端部设置喷嘴,顶部支管固定扇片,引气管下部连接管与升气管以套筒活动连接结构连接,气体分布器可绕升气管水平旋转。
[0019] 本发明酯化反应器使用时,塔板数量可以根据反应物料的性质以及反应后产品质量要求具体确定,一般为3~50块。每个塔板上都保留一定的液体和一定的固体酯化催化剂。原料为酸组分如一元酸、二元酸、多元酸、酸酐及其混合物与醇组分如一元醇、二元醇、多元醇、苯酚及其混合物。反应器由许多上下安装的酯化塔板组成,每个塔板上保留一定量的液体和固体催化剂,降液管与酯化塔板连接,要求在反应器内的液相向下流经酯化塔板时保留塔板上的固体催化剂;升气管与酯化塔板连接,蒸汽由塔板下进入塔板上的反应区,并且搅拌塔板上液相及其中的固体催化剂。重组分如羧酸组分或醇组分从最顶端的塔板处进料,同时轻组分如羧酸或醇组分由最底端的塔板的底部进料。轻组分蒸汽夹带酯化反应生成的水由反应器顶端出去,而由反应器底端得到重组分如羧酸酯。
[0020] 本发明以反应物中的轻组分为蒸汽,轻组分可以是羧酸或醇。由蒸汽将酯化反应生成的水带出,同时不影响其重组分如羧酸酯的质量。因此本质上要求在第一块塔板(最顶部塔板)处压强下,酯化反应器出口混合蒸汽的沸点,或者出口混合蒸汽中最轻组分的沸点要明显低于重组分如羧基酸、醇或羧酸酯产品中任何一个组分在该条件下的沸点。一般来说,在同样的压强下沸点相差至少15℃,最好为25℃以上。
[0021] 本发明中单酯化反应指用一元脂肪酸与烷醇或酸酐与烷醇反应生成一元脂肪酸酯,这里的一元脂肪酸指包含6~26碳的脂肪酸,或其中的两种或更多的混合物。特别是1~10碳数的烷醇制得烷基酯。
[0022] 这里的一元酸包含脂肪酸如癸酸、十二烷酸、十四烷酸、亚油酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、二十烷酸、异硬脂酸等类似脂肪酸及其二种或两种以上的混合物。脂肪酸可以由天然的甘油三酸酯水解制得,如棉籽油、菜籽油、棕榈油和动物油如猪油、牛油、鱼油等。如果需要的话可以以精馏的方式对混合酸组分进行选择,如通过分离得到沸点不低于C8~C10的酸的沸点的酸;或者分离得到沸点不高于C22酸沸点的酸;或者是分离出沸点较高的酸和沸点较低的酸得到混合酸如沸点在C8~C22的酸的沸点之间的酸。脂肪酸混合物也可以含有不饱和烯酸如油酸。这些脂肪酸混合物可以与甲醇反应制脂肪酸甲酯混合物,脂肪酸甲酯再加氢制烷醇,如C8到C20的烷醇(通常也叫洗涤剂醇类),可以不用对烷醇进行分离制备洗涤剂。
[0023] 本发明还适用于另一种生产羧基酸酯的方法,既生产二元脂肪酸酯、二元脂肪环族酯(C4到C8)和饱和或不饱和二元羧酸酯。产品由烷醇与二元羧酸或其酸酐或者二元羧酸及其酸酐混合物反应制得。生产的二元羧酸酯如草酸二酯、马来酸二酯、琥珀酸二酯、延胡索酸二酯、戊二酯、庚二酯、壬二酯,还包括四氢呋喃,包括所有从C1到C10的烷基二酸酯。任何含有二元羧酸或其酸酐(如果存在)或者二元羧酸及其混合物都可以用作生产这种二元羧酸酯的原料。C7到C20的一元烷基芳香族酯及其混合物的制备也适用于本发明,如苯甲酸和1-萘酚酸等。本发明同样适用于C8到C20的芳香族的酸、酐及其混合物制备二元的芳香族羧酸酯。本发明同样适用于多元酸制备多元酯。多元酸有:柠檬酸、均苯四酸二酐等。本发明同样适用于制备二元醇酯和多元醇酯,二元醇如乙二醇、丙二醇等,多元醇如丙三醇、山梨醇、甘露醇、木糖醇等。
[0024] 本发明中提到的两种轻组分羧酸和醇中,通常轻组分为醇类。例如在甲醇与甘油三酸酯水解制得的脂肪酸混合物反应制脂肪酸甲酯时甲醇为轻组分。但另一方面,由丁酸和乙二醇反应制备二丁酯,则丁酸为轻组分。同样用乙酸和丙二醇反应制备丙二乙酯中的乙酸为轻组分。
[0025] 反应器内的酯化反应条件温度为常温到200℃,如温度范围在80℃到180℃,优选100℃到135℃。在要求酯化催化剂的热力学稳定,和酯化反应器底部蒸汽入口的蒸汽组分相关的温度和压强的反应动力学,条件下选择这种操作温度。反应器底部进口蒸汽压力范-1 -1
围为0.1MPa到3MPa,优选为0.2MPa到2.5MPar之间。反应器空速范围为0.1h 到10h ,-1 -1
尤其是0.2h 到5h 。
[0026] 醇、酸、或其混合物组成的液相并循环的酯产品并溶剂或稀释剂由反应器的上部进料。在特定条件下还可以对进入反应器前的醇和酸先进行无催化条件下的预酯化反应,也可以是有催化条件下的预酯化反应。例如酸酐如马来酸酐和邻苯二甲酸酐与脂肪醇如甲醇、乙醇、叔丁醇反应,在相对缓和的条件下得到单酯如:在60℃、0.5MPa无催化的条件下反应式如下:
[0027]
[0028] 是烷基如甲基、乙基、丁基。这种单酯也是一元酸。进一步的反应如下:
[0029]
[0030] 结果是反应产物为含有单酯、双酯、水和烷醇的混合物。如果需要再加入过量的烷醇,使单酯在反应器中进一步反应生成部分二酯。
[0031] 另一方面,当最终产品为一元酸酯时,在加入含有磺酸基和/或羧酸基的离子交换树脂的反应器中,羧酸和醇反应优先生成一元酸酯。
[0032] 在本发明中塔顶出料为混合蒸汽。在反应器中轻组分(通常是醇组分)组成的混合蒸汽对羧酸酯产品和其它成分(通常是羧酸成分)进行汽提以使其回到反应器。塔顶蒸汽以冷凝方式对其组分进行分离,酯化反应生成的水和轻组分(通常是醇),轻组分干燥后循环使用。最底层的酯化塔板上的水蒸汽越少,酯化反应转化率越接近100%,塔底反应器底部的产品中的羧酸含量越低。然而酯化平衡常受供应的醇蒸汽(即轻组分蒸汽)的影响,如要向反应器中提供充足的干燥的烷基醇蒸汽,当干燥的醇蒸汽减少时,就需要改变液相进料的操作,以提高酯产品的质量使其达到产品要求。这将导致醇之间的反应,反应取决于醇和水之间的相互影响和醇水分离的效果。当使用甲醇蒸汽时反应器中醇蒸汽中的水要少于5mol%,最好少于1mol%。
[0033] 反应器中含有许多塔板。尽管有时只有两三块塔板反应,通常反应器中有5到20或者更多的酯化塔板。每块酯化塔板上设计的停留时间为1分钟到120分钟,特别是5到60分钟。可以根据控制指标进行设计。
[0034] 固体催化剂为含有-SO3H/-COOH的颗粒状离子交换树脂。比较合适的树脂有“DZH大孔强酸树脂”、“NKC-9”、“D001”、“ZG C 132”、“CT450”等,可以根据酯化反应的类型具体选择,具体可以选择各种适宜的商业产品。
[0035] 反应器中不同的塔板上装有不同的催化剂,甚至不同的塔板上的装填浓度也不同。每块塔板上的微粒或颗粒催化剂的装填量相应要求催化剂重量:液体重量比率至少为0.2%,例如树脂浓度范围以干树脂计算为2%到20%,优选5%到10%,在选定的停留时间及相关的操作条件下装填足够的催化剂以达到反应平衡或接近反应平衡。另一方面不能装填过多的催化剂以至于使塔板底部的上升气流及气体分布器很难将其搅拌成悬浮液。
[0036] 催化剂颗粒直径应该足够大以使其易被塔板上的罩或类似设备保留住。然而催化剂的颗粒越大就越难保持悬浮液状态并且使催化剂表面积降低,所以催化剂颗粒又不能太大,比较合适的催化剂颗粒直径范围为0.1mm至5mm,优选为0.4mm至0.8mm。
[0037] 在酯化塔板上提供一块或多块洗涤塔板以截留反应器中的产品和溶剂和/或试剂。
[0038] 在反应器中酯化塔板的液体和固体催化剂混合表面底安装一个分布器,上升气流在这里吹出,形成气泡并推动分布器搅拌液体和固体催化剂悬浮液。分布器为可旋转的气体分布器。旋转式气体分布器的喷嘴位置优选低于扇片位置,使向上的气流带动扇片转动,具有搅拌效果,进而提高了气、液、固三相的搅拌强度,提高反应体系的均匀性,提高反应效率,提高反应器容积利用率。
[0039] 要注意尽量避免局部有固体酯化催化剂沉淀下来,因为这样可能导致副反应发生,或者局部出现热点。通过设计合理的塔板的分布器可以确保通过上升气流及气体分布器对液体的搅拌作用,能够使催化剂颗粒保持在悬浮状态。为了达到这个目的,至少部分酯化塔板或者更多(最好是全部塔板)要向由分布器制造的湍流区域设成斜面。倾斜角优先选择大于等于固体催化剂在塔板上的液相中的静态角。采用这个角度的目的是在进行操作时所有的催化剂与液体都动起来并且没有盲区,因为盲区会导致一些副反应。
[0040] 在有上升气流通过的酯化塔板(一块或多块最好全部)优选安装防止液体倒吸的装置,防止液体倒吸的装置一般安装在升气管内,一般采用逆向截止阀结构。相关结构上安装防护罩,防护罩一般安装在降液管的上部开口,防护罩的网孔直径一般小于使用催化剂的粒径,以有效防止酯化催化剂从酯化塔板的向下通道漏出。通过这样的方法充分地防止了固体催化剂从一块塔板向下一块塔板流失。
[0041] 本发明酯化反应器使用固体微粒或颗粒催化剂,避免了使用均相催化剂带来的众多问题。同时本发明反应器使用旋转式气体分布器,提高了反应效率,提高了反应器容称利用率,提高了整个反应系统的处理能力。

附图说明

[0042] 图1是本发明酯化反应器一种包括降液管和升气管的塔板结构示意图。
[0043] 图2是本发明酯化反应器另一种包括降液管和升气管的塔板结构示意图。
[0044] 图3是本发明酯化反应器第三种包括降液管和升气管的塔板结构示意图。
[0045] 图4是本发明酯化反应器旋转式气体分布器具体结构示意图。

具体实施方式

[0046] 本发明提供了一种适用于以羧酸和醇为原料制备羧酸酯的工艺的反应器,其中羧酸可以是一元酸、二元酸、多元酸、酸酐及其混合物;醇可以是一元醇、二元醇、多元醇、酚及其混合物。在酯化条件下,羧酸在反应器内与醇逆流接触反应。反应器由多块酯化塔板组成,每块塔板上都安装一个降液管和一个升气管,升气管连接可旋转的气体分布器,气体分布器由引气管、扇片和喷嘴构成。通过气泡的上升和扇片的旋转提高悬浮液的混合效果。塔板上带有一定量的液体并装有固体催化剂,特别是带有磺酸基和羧酸基中的一种或者都带有的离子交换树脂。在塔板上安装有降液管和升气管,降液管可使液体流到下一快塔板,同时保留塔板上的固体酸催化剂’升气管使蒸汽由塔板下进入塔板,并同时搅拌液体与固体酸催化剂的悬浮液。重组分可以是酸或者醇,以液相形式从最上面的塔板处进入反应器;轻组分可以是醇或者酸,从最下面的塔板的底部进入反应器。蒸汽中含有轻组分和酯化反应生成的水。
[0047] 如图1所示,在反应器壁2中间设置一个水平的隔或挡板4,形成反应器塔板,塔板上有一个向下的降液管5和一个向上的升气管6,形成一段反应器3。
[0048] 塔板4上有一个轴向锥体部分7,锥体中间为气体上升的升气管6,环形截面8倾斜的连接在邻近反应器壁2上。塔板上可以停留液体,液面高度9取决于降液管5在塔板4上的高度。每块塔板上都装有含有磺酸基的离子交换树脂如DZH大孔强酸树脂微粒10。
塔板上的离子交换微粒在液体中被搅拌成悬浮液。为了防止离子交换微粒通液体一起从降液管5中泄漏出去,在降液管上端安装了网罩11。锥体7和环形截面8的角度要求大于等于DZH大孔强酸树脂或其它固体酯化催化剂颗粒在酯化塔板4上液体中的静态角。
[0049] 围绕锥体升气管接有十字架管13,升气管6中上升的气流进入十字架管13,十字架向下折入反应物料下部,端部安装旋转式气体分布器12。升气管6安装有单向阀14以防止液体倒吸。上升蒸汽进入反应物料后分散为气泡17。
[0050] 图1中15为上块塔板来的降液管。降液管15的液面16。塔板液面上高度H由上一块塔板的液面高度及其分布器产生的压强加上摩擦产生的压强决定的。
[0051] 在反应器运转时一元、二元或多元羧酸或其混合物以液相形式与上升的醇蒸汽逆流接触。每块塔板都是各自装有酯化催化剂的酯化反应区,都在催化剂的作用下进行酯化反应并同时除去酯化反应生成的水。在反应器中酯化反应生成的水被上升的醇蒸汽汽化并夹带到反应器的顶部。在液相流经反应器时,液相从一块塔板落到下一块塔板时液相中酸的浓度液越来越低,又在塔板上与越来越干燥的醇蒸汽接触。通过这种方法使反应平衡向生产酯的方向移动,同时随着液相在塔板上下降的过程中水分逐渐的降低,有效的抑制了酯相水解的逆反应。
[0052] 通过对反应器中的塔板数和每快塔板的液体停留时间的设计,要求使塔底产品中的羧酸含量小于1mol%。通过提供足够的醇蒸汽,推动气体分布器12产生横向搅拌,同时上升的气泡17对悬浮液进行径向搅拌,有效地保证了液相循环中酸性离子交换树脂微粒在悬浮液中的悬浮状态。锥体7和环形截面8的斜面倾角向分布器的下方倾斜,以使悬浮液下方没有明显的树脂停滞。如果需要,可以在上升气流中加入惰性气体,通常加入的是反应副产物醚。例如酸性催化剂会促进醇反应生成醚。使用甲醇为原料时会生成二甲醚而使用乙醇为原料时会生成二乙醚。这两种都可以用于保证塔板上的液体悬浮或者用于带走酯化反应生成的水。
[0053] 图2说明的是一种适用于比例较小的反应器1的每段反应器的设计方案。在本方案中在反应器壁2中将有一个圆锥形的隔板将反应器完全隔开,在隔板留有一个降液管和一个升气管。锥体或隔20的倾斜角要大于等于固体催化剂颗粒在塔板上液体中的静态倾角。升气管上安装一个轴向分气体布器27和一个逆向截止阀24。降液管上安装一个罩以截留塔板上的固体催化剂如DZH大孔强酸树脂。图2中用同样的方法表示出搅拌塔板上悬浮液的气泡29和悬浮液中的催化剂颗粒28。上升的醇蒸汽经由气体分布器27的喷嘴喷出,产生的力推动气体分布器旋转,气泡产生的向上的径向力以保证固体颗粒悬浮,分布器搅拌产生横向推动力以加强搅拌。通过这种方式保证悬浮液中的树脂都保持在悬浮状态。
[0054] 图3描述的是一种适用于实验室或者商业用途的反应器设计。反应器壁2内连接一个圆锥形的挡板50。挡板50的倾斜角大于等于这种固体催化剂的静态堆积角。升气管51上安装有旋转式气体分布器55。降液管52装有筛网帽53和液封桶54。这样安装降液管52的上端以便于在塔板上保留合适高度的液体。甲醇蒸汽夹带着由底下塔板的酯化反应生成的水蒸气经过如60所示通过升气管51,又如箭头61所示从气体分布器55的喷嘴喷出。喷出的醇蒸汽产生的气泡使悬浮液颗粒径向搅动,同时产生的横向推动力推动分布器旋转,分布器上的扇片使悬浮液如箭头62所示横向搅动,有效的增强了悬浮液的返混效果。
[0055] 图4描述的是可选转气体分布器的设计,气体分布器73由引气管下部连接管77、引气管顶部支管74、喷嘴75和扇片78构成,套接在升气管70内。引气管下部连接管77下部为环形挡板79,挡板79上封有小球80。小球的上方是连接在升气管70上的环形隔81。这样的设计保证蒸汽通过气体分布器固定在升气管70上顺利的旋转。引气管下部连接管上方安有止逆阀82。扇片78连接在引气管顶部支管74上,引气管顶部支管74可以是弓形管,引气管顶部支管端部连接喷嘴76。喷嘴76带有向上的止逆阀75以防止液相和催化剂颗粒进入气体分布器73。喷嘴76向反应器中心斜下方倾斜,倾斜角度(与垂直线夹角)在
27°至53°之间。气相如箭头85所示进入引气管下部连接管77,推动气体分布器73悬浮起来,又如箭头86所示从喷嘴76喷出如箭头87。同时推动气体分布器旋转,扇片78搅拌液相如箭头88所示运动。图4中气体分布器在每个塔板上可以根据反应器的规模设置1个或多个,通过简单改动引气管连接管77及相关单向阀的方向,可以用于如图1所示的蒸汽从上向下流动通过气体分布器的结构中。
[0056] 反应器中的理论塔板数与实际塔板数不是必须一致,反应器的理论塔板数可能随着进料中酸的变化而变化,如果进料中的酸改变,塔底甲酯产品中的酸含量也可能发生变化。
[0057] 上面已经提到酯化副产品通常似二元的醚。副产物醚的收率取决于反应器的操作温度。因此降低反应器的操作温度能够降低任何副产物的产生。然而理论上温度越低酸生成酯的转化率越低。在这种条件下需要对酯相产品加入过量的醇再反应的方法提高酯相的转化率。酯相产品中通常含有97mol%到99mol%的酯和一些酸原料,加入过量的醇(如甲醇)醇和酯的混合摩尔比为2∶1到4∶1之间如3∶1。
[0058] 在图1、图2的塔板说明中酸为向下的液相流而醇为上升的蒸汽流。如果酸的沸点比醇低,那么醇和酸组分可以互换,既是醇为液相,从反应器的塔板上向下流而酸蒸汽则向上与醇逆流接触。
[0059] 下面通过实施例进一步说明本发明的方法和效果。涉及的百分含量为摩尔百分含量。
[0060] 实施例:
[0061] 实验室用反应器,内径为60mm,材质为玻璃,反应器中上下安装10块塔板。反应器保温并由外部电热带加热。每块塔板都有独立的控温系统。第一块塔板作为洗涤塔板不装填树脂。第二块塔板作为酸原料的进料口。其余8块塔板都装有一定量的强酸离子交换树脂。装填树脂催化剂的塔板上设置如图4所示的旋转式气体分布器1个。甲醇加热至150℃,甲醇蒸汽由反应器最底端的塔板进入反应器。每快塔板上有200ml液体。塔板上树脂装填量以干树脂计算为塔板上液体重量的18%。反应塔顶气体含有未反应的甲醇、酯化反应生成的水和少量的副产物二甲醚被冷却。通常塔头安装液体溢流装置以控制反应器中的酯产品损失率。
[0062] 反应器开使时用十二酸酯装填树脂。当每块塔板上的甲醇蒸汽与温度都稳定后开始相反应器进料,物料中含50mol%月桂酸酯、40mol%月桂酸和10mol%的肉豆蔻酸。对反应器底部的产品酯进行监控,直至达到反应平衡。不同塔板上的液相分析结果见下表1;塔板由上向下编号为1至10,塔顶的塔板为1号,塔底的塔板为10号。
[0063] 表1实施例反应效果
[0064]
[0065] 比较例
[0066] 用与实施例相同的设备和工艺条件,只是将旋转式气体分布器固定,不产生旋转作用,反应效果见表2。
[0067] 表2比较例反应效果
[0068]