一种合成乙酸仲丁酯的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种合成乙酸仲丁酯的方法，包括：多段反应步骤，用于在催化剂作用下，将输入的乙酸及C4馏分的混合物在多段绝热固定床反应器中进行充分反应后，输出反应产物；控温控压步骤，反应产物进入控温控压装置中通过压力控制反应产物的汽化分率进而控制反应温升，反应产物在控温控压装置中达到预定温度后发生汽化反应，吸收反应热，分离为汽相产物及液相产物，并通过控温控压装置根据预定压力值进行气压调节，将汽相产物排出，液相产物输入多段绝热固定床反应器中的下一段，继续与C4馏分进行充分反应；馏分分离步骤，通过馏分分离塔接收汽相产物与液相产物后，进行分离，合成为乙酸仲丁酯。本发明专利技术还公开了一种合成乙酸仲丁酯的装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术特别涉及一种合成乙酸仲丁酯的方法及其装置。
技术介绍
乙酸仲丁酯具有溶解性能强、挥发速度适中、萃取收率高、毒性小、残留少等优点，已成为国内最具影响力的环保溶剂之一；加之其还具有辛烷值高、无毒、无腐蚀性、氧含量低等特点，是可以作为汽油添加组分的新型化学品，市场发展前景广阔。国内外传统生产乙酸仲丁酯的方法是以硫酸为催化剂催化乙酸和丁醇反应，而利用C4中的正丁烯与乙酸直接合成乙酸仲丁酯，可以显著降低生产成本，是目前生产乙酸仲丁酯的主流技术。公开号为US5457228A的美国专利技术专利公开了一种利用乙酸与1-丁烯和2-丁烯反应合成乙酸仲丁酯的方法，采用酸性阳离子交换树脂作为催化剂，固定床反应器，反应产物经冷却后一部分采出，大部分返回固定床反应器。公开号为CN101948385A的中国专利技术专利中公开了通过加压操作，原料乙酸和C4烯烃均以液态形式同向连续通过三台列管式固定床反应器，其中小部分的C4烯烃与乙酸合并后分两股进入1#和2#反应器，余下的大部分C4烯烃与1#和2#反应器的生成物合并进入3#反应器；经3#反应器后小部分产出物去精馏塔分离，其余部分循环至3#反应器的入口，所采用的循环比是1～10，反应温度通过夹套冷却水控制在60～100℃。公开号为CN101143819的中国专利技术专利中公开了采用催化精馏工艺合成乙酸仲丁酯，乙酸和混合C4分别从催化精馏塔的上部精馏段和下部提馏段进入塔内，反应段填装催化剂，乙酸和混合C4在催化剂表面逆流接触，未反应的混合C4从塔顶蒸出，产物从塔底流出。公开号为CN102234230A的中国专利技术专利中公开了采用3～5段的列管式固定床反应器进行，乙酸一次性进料，C4馏分分段进料，同时在反应体系中
加入烯烃阻聚剂，在反应温度50～120℃，反应压力1.0～2.0MPa下生产乙酸仲丁酯。公开号为CN101486640A的中国专利技术专利中公开了一种乙酸仲丁酯的制备方法，采用了2-10个串联的绝热固定床反应器和多个精馏塔，该制备方法中需要大量的冷却水控制温升。CN103342641A采用绝热固定床反应器，根据原来C4中烯烃含量的多少，在一个绝热固定床反应器中分布1～4层催化剂，通过调节反应压力和冷原料的加入速度，实现反应在物料的泡点和露点温度范围内进行。利用反应物汽化吸收汽化潜热的原理，让部分反应物汽化吸收取走反应过程放出的反应热，从而不需要列管夹套取热，也不需要反应器外部冷却后循环一部分物料回到反应器冷却，便可控制反应在预定的温度下进行。但该方法仅适用于烯烃含量低的原料，烯烃含量高时，反应放出的热在给定的压力下会汽化大量的C4馏分原料，从而大幅降低丁烯的转化率。综上，现有的乙酸仲丁酯生产方法存在如下问题：反应器结构复杂(如催化精馏塔、列管式固定床反应器)、造价高，列管式固定床反应器取出反应热需要大量的冷却水等劣势，这是因为乙酸仲丁酯的合成过程会放出大量的热，温升控制不住会使催化剂失活，另外除了主反应，还有许多副反应发生，碳四烯烃二聚及三聚生成碳八烯烃、碳十二烯烃。反应温度控制不住，碳四烯烃易于自聚，高温下二聚反应速度更快，因此必须稳定的控制好反应温升是提高乙酸仲丁酯产品收率的关键。针对上述现有技术中存在的问题，亟待研发一种新型的合成乙酸仲丁酯的方法及其装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种合成乙酸仲丁酯方法及其装置，以解决现有技术中存在的反应器结构复杂，在反应过程中需要大量的冷却水进行温升控制，或者温升控制失效导致催化剂失活的问题。为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种合成乙酸仲丁酯的方法，包括：多段反应步骤，用于在催化剂作用下，将输入的乙酸及C4馏分的混合物
在多段绝热固定床反应器中进行充分反应后，输出反应产物；控温控压步骤：所述反应产物进入控温控压装置中通过压力控制所述反应产物的汽化分率进而控制反应温升，所述反应产物在所述控温控压装置中达到预定温度后发生汽化反应，吸收反应热，分离为汽相产物及液相产物，并通过所述控温控压装置根据预定压力值进行气压调节，将所述汽相产物排出，所述液相产物输入所述多段绝热固定床反应器中的下一段，继续与所述C4馏分进行充分反应；馏分分离步骤：通过馏分分离塔接收所述汽相产物与所述液相产物后，进行分离，合成为乙酸仲丁酯。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述多段反应步骤，包括：第一段反应步骤：将乙酸及C4馏分在所述多段绝热固定床反应器中的第一段绝热固定床反应器中进行充分反应，生成第一次反应产物；后续段反应步骤：所述第一次反应产物与所述C4馏分混合后进入所述多段绝热固定床反应器中的后续段绝热固定床反应器充分反应，生成后续反应产物，将所述后续反应产物输出到所述控温控压装置的气液分离罐，所述气液分离罐分离出的所述液相产品与C4馏分继续进入所述后续段绝热固定床反应器中的下一段进行充分反应；最后一段反应步骤：所述后续反应产物与所述C4馏分混合后进入所述多段绝热固定床反应器中的最后一段绝热固定床反应器进行充分反应后，最后液相产物通过所述汽液分离罐，输入所述馏分分离塔，与所述汽相产物合成为乙酸仲丁酯。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述第一段绝热固定床反应器通过工艺条件来控制反应温升。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述后续段绝热固定床反应器通过所述控温控压装置的压力调节装置控制反应产物的汽化分率，进而控制反应温升。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述催化剂为大孔强酸性阳离子交换树脂为催化剂。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述多段绝热固定床反应器采用2-6段串连连接的绝热固定床反应器进行乙酸仲丁酯生产。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述乙酸为一次性进料，所述C4馏分为分
段从所述多段绝热固定床反应器分别进料。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述乙酸与所述C4馏分的烯烃的摩尔比为2～6。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述多段绝热固定床反应器采用3段绝热固定床反应器进行乙酸仲丁酯合成，所述3段绝热固定床反应器包括：第一段绝热固定床反应器、第二段绝热固定床反应器和第三段绝热固定床反应器。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述第一段绝热固定床反应器的入口温度为45～70℃，反应压力为1.0～3.0MPa，C4馏分进料质量空速为2.0～5.0h-1，所述第一段绝热固定床反应器中的C4馏分质量占总C4馏分的20％～40％。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述的第二段绝热固定床反应器的入口温度为55～80℃，反应压力为0.3～0.8MPa，C4馏分进料质量空速为1.0～3.0h-1，所述第二段绝热固定床反应器中的C4馏分质量占总C4馏分的20％～50％。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述第三段绝热固定床反应器的入口温度为55～80℃，反应压力为0.3～0.8MPa，C4馏分进料质量空速为1.0～3.0h-1，所述第三段绝热固定床反应器中的C4馏分质量占总C4馏分的20％～50％。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述馏分分离塔的板数为1～20，回流比为0.5～50，操作压力为0.2～0.6MPa。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所述第一段绝热固定床反应器的绝热温升为24～37℃，所述第二段绝热固定床反应器的绝热温升为27～33℃，所述第三段绝热固定床反应器的绝热温升为19～30℃。上述合成乙酸仲丁酯的方法，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，包括：多段反应步骤，用于在催化剂作用下，将输入的乙酸及C4馏分的混合物在多段绝热固定床反应器中进行充分反应后，输出反应产物；控温控压步骤：所述反应产物进入控温控压装置中通过压力控制所述反应产物的汽化分率进而控制反应温升，所述反应产物在所述控温控压装置中达到预定温度后发生汽化反应，吸收反应热，分离为汽相产物及液相产物，并通过所述控温控压装置根据预定压力值进行气压调节，将所述汽相产物排出，所述液相产物输入所述多段绝热固定床反应器中的下一段，继续与所述C4馏分进行充分反应；馏分分离步骤：通过馏分分离塔接收所述汽相产物与所述液相产物后，进行分离，合成为乙酸仲丁酯。

【技术特征摘要】
1.一种合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，包括：多段反应步骤，用于在催化剂作用下，将输入的乙酸及C4馏分的混合物在多段绝热固定床反应器中进行充分反应后，输出反应产物；控温控压步骤：所述反应产物进入控温控压装置中通过压力控制所述反应产物的汽化分率进而控制反应温升，所述反应产物在所述控温控压装置中达到预定温度后发生汽化反应，吸收反应热，分离为汽相产物及液相产物，并通过所述控温控压装置根据预定压力值进行气压调节，将所述汽相产物排出，所述液相产物输入所述多段绝热固定床反应器中的下一段，继续与所述C4馏分进行充分反应；馏分分离步骤：通过馏分分离塔接收所述汽相产物与所述液相产物后，进行分离，合成为乙酸仲丁酯。2.如权利要求1所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述多段反应步骤，包括：第一段反应步骤：将乙酸及C4馏分在所述多段绝热固定床反应器中的第一段绝热固定床反应器中进行充分反应，生成第一次反应产物；后续段反应步骤：所述第一次反应产物与所述C4馏分混合后进入所述多段绝热固定床反应器中的后续段绝热固定床反应器充分反应，生成后续反应产物，将所述后续反应产物输出到所述控温控压装置的气液分离罐，所述气液分离罐分离出的所述液相产品与C4馏分继续进入所述后续段绝热固定床反应器中的下一段进行充分反应；最后一段反应步骤：所述后续反应产物与所述C4馏分混合后进入所述多段绝热固定床反应器中的最后一段绝热固定床反应器进行充分反应后，最后液相产物通过所述汽液分离罐，输入所述馏分分离塔，与所述汽相产物合成为乙酸仲丁酯。3.如权利要求2所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述第一段绝热固定床反应器通过工艺条件来控制反应温升。4.如权利要求2所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述后续段绝热固定床反应器通过所述控温控压装置的压力调节装置控制反应产物的汽
\t化分率，进而控制反应温升。5.如权利要求1所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述催化剂为大孔强酸性阳离子交换树脂为催化剂。6.如权利要求1所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述多段绝热固定床反应器采用2-6段串连连接的绝热固定床反应器进行乙酸仲丁酯生产。7.如权利要求1所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述乙酸为一次性进料，所述C4馏分为分段从所述多段绝热固定床反应器分别进料。8.如权利要求7所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述乙酸与所述C4馏分的烯烃的摩尔比为2～6。9.如权利要求6所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述多段绝热固定床反应器采用3段绝热固定床反应器进行乙酸仲丁酯合成，所述3段绝热固定床反应器包括：第一段绝热固定床反应器、第二段绝热固定床反应器和第三段绝热固定床反应器。10.如权利要求9所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述第一段绝热固定床反应器的入口温度为45～70℃，反应压力为1.0～3.0MPa，C4馏分进料质量空速为2.0～5.0h-1，所述第一段绝热固定床反应器中的C4馏分质量占总C4馏分的20％～40％。11.如权利要求9所述合成乙酸仲丁酯的方法，其特征在于，所述的第二段绝热固定床反应器的入口温度为55～80℃，反应压力为0.3～0.8MPa，C4馏分进料质量空速为1.0～3.0h-1，所述第二段绝热固定床反应器中的C4馏分质量占总C4馏分的20％～50％。12.如权利要求9所述合成乙酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：董炳利，周金波，姚志龙，李长明，杨珊珊，苟文甲，任海鸥，程中克，李博，王艳飞，唐迎春，孔祥冰，张松显，许江，李秋颖，程琳，郭珺，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11