[发明专利]一种采用反应精馏技术生产甲酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲酸的生产方法，尤其涉及一种碳一化工生产中以CO和甲醇为原料羰基化合成甲酸甲酯，并进一步水解生产甲酸的方法。

背景技术

甲酸是一种重要的C1化工原料，其生产方法主要有甲酸钠法和甲酸甲酯水解法；甲酸钠法是较早的生产方法，存在生产工艺落后、成本高、环境污染严重且难以大规模连续生产等问题，仅适用于小型化工生产。

甲酸甲酯水解法是目前普遍采用的连续化生产方法，是将甲酸甲酯先水解为甲酸和甲醇，再将水解产物精馏分离的传统方法；由于甲酸甲酯水解平衡常数较低（反应温度下为0.2左右），反应生成的甲酸和甲醇在精馏分离过程中很容易发生再酯化反应又重新生成甲酸甲酯，从而使得生产中单程净水解率较低，现有生产工艺在原料水酯摩尔比2-4:1条件下单程水解率一般只有20%左右，由于需将大量未水解的甲酸甲酯进一步分离提纯再循环使用，导致负荷较大，能耗较高。

近年来，国内外对甲酸甲酯水解工艺进行了大量的研究；美国专利US4299981A公开了一种水解反应结合闪蒸循环的方法；该方法首先将反应器的水解产物降压闪蒸出一部分未水解的甲酸甲酯返回水解反应器继续反应，剩下仍含有部分甲酸甲酯的物料进入预分塔进行分离，从预分塔顶获得甲酸甲酯和甲醇混合物，塔釜得到甲酸水溶液，然后再将塔顶和塔底产物分别再进行分离提纯；由于部分甲酸甲酯被闪蒸出，剩下产物中甲酸和甲醇的含量提高，在预分塔中会发生逆向酯化反应致使单程水解率降低；为了尽可能避免这一现象，提出了将预分塔在负压下操作，使沿塔的操作温度降低以抑制甲酸和甲醇的再酯化；该工艺不仅流程复杂，预分塔压力的降低也会导致塔顶冷凝温度大幅下降，需要消耗大量低温冷媒；中国专利CN101481304A公开了一种利用阳离子交换树脂作催化剂在反应精馏塔内水解甲酸甲酯生产甲酸的方法，该方法工艺流程短，在优化条件下操作可以使甲酸甲酯水解的单程转化率达到70-90%，但因催化剂的使用寿命和稳定性问题，较难推广到大型化连续生产过程中。

本发明以现在工业生产中所存在的单程转化率低、操作要求高等现实问题为依据，以提高甲酸甲酯水解的单程转化率和降低能耗为出发点，提出了一种采用反应精馏技术生产甲酸的新方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有生产技术的不足，提供一种甲酸甲酯水解生产甲酸的方法，该方法能够有效控制逆向酯化反应的发生率，实现较高的单程水解转化率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种采用反应精馏技术生产甲酸的方法，该方法包括以下步骤：

（1）根据生产任务要求确定单位时间需处理的新鲜甲酸甲酯原料的流量，按水酯进料摩尔比2-4:1计算需要的总原料水的流量。

（2）新鲜甲酸甲酯原料通过甲酸甲酯原料泵送至甲酸甲酯原料加热器加热到80-120℃后送入反应器，原料水通过输水泵送至原料水加热器也加热到80-120℃后分为第一精馏塔原料水与反应器原料水，第一精馏塔原料水与反应器原料水比例为0.5-2:1；反应器原料水送入反应器，第一精馏塔原料水送入第一精馏塔从上向下第3-7块理论板处。

（3）新鲜甲酸甲酯原料、后续工艺循环返回的循环甲酸甲酯物料和反应器原料水在反应器压力0.5-1.5MPa 下发生水解反应，水解产物送至闪蒸罐，闪蒸罐在压力0.1-0.5MPa、温度50-100℃下加热汽化后形成汽相物料和液相物料；汽相物料和液相物料分别送至第一精馏塔从上向下的第6-10和第14-18块理论板处；第一精馏塔理论板数为20-30块，操作压力为0-0.3MPa，侧线采出口设在第一精馏塔从上向下第10-14块理论板处；调节一塔再沸器加热蒸汽的流量，控制第一精馏塔的塔底温度110-160℃，使第一精馏塔的塔底为不含甲酸甲酯和甲醇的纯甲酸水溶液；甲酸水溶液从第一精馏塔的塔底排出；第一精馏塔内上升蒸汽进入一塔冷凝器，冷凝后按回流比为1-4进行操作；塔顶获得未水解的甲酸甲酯送至循环甲酸甲酯物料泵，侧线采出富含甲醇的汽相物料送入第二精馏塔。