[发明专利]用于水解乙酸甲酯来获得乙酸和醇的反应性蒸馏方法和设备

说明书

本发明涉及一种方法和设备，用于通过反应性蒸馏水解乙酸甲酯来获得乙酸和醇。它是生产聚乙酸乙烯酯中的一种重要方法，在其中乙酸甲酯是作为副产物而产生的。乙酸甲酯被转化成乙酸和甲醇，然后供给回所述的生产方法中。

乙酸甲酯的水解经常在固定床反应器中进行，随后是几种分离步骤，包括蒸馏和萃取性蒸馏。但是，固定床反应器的产率受限于化学反应的平衡，这意味着乙酸甲酯向乙酸和甲醇的转化将仅仅完成到该平衡点。归因于这样的事实，即，大量的乙酸甲酯和水未反应的保留在该固定床反应器中，结果，必须提供大的再循环流。

所以已经考虑了通过提供蒸馏塔来改进这种方法，在其中提供了包含结构化填料，无规填料或者塔板的反应区，用于将羧酸酯反应成相应的羧酸和醇。所述塔的反应区(在其中发生化学反应)包含了非均相催化剂，例如用Amberlyst类型催化剂填充的KATAPAK^TM类型的结构化填料。EP1220825 B1中公开了这样的反应性蒸馏设备和方法，用于将羧酸酯水解来获得羧酸和醇。在该反应性蒸馏塔的反应区中，可以从反应物，羧酸酯和水中分离反应产物例如羧酸和醇。这种分离具有这样的结果，即，从来没有达到用于这种化学反应的平衡阶段，并且可以获得100%的产率。

现有技术所公开的这种反应性蒸馏的一个缺点是全部的产物和未转化的水是经由池离开该反应性蒸馏塔的，并且必须随后在另外的分离塔中分离。这种反应性蒸馏塔的顶部产物仅仅是一种小的净化流，含有羧酸酯，醇和低沸点杂质。因为在池和管线中的驻留时间，逆反应是可能的，这使得难以生产无乙酸甲酯的甲醇。当羧酸酯是由反应产物羧酸和甲醇形成时，会发生逆反应或者后退反应。因此来自EP1220825B1的这种 反应性蒸馏塔的产物的纯度本身是有限的，这归因于在羧酸能够在随后的分离单元中与醇最终分离之前，羧酸和醇在池和随后的热交换器中所需的长驻留时间。

所以该方法已经通过将该反应性蒸馏和随后的分离结合在一种反应性分隔壁塔中而得以改进，如下面的论文所公开的那样：“Increased Purity at Reduced Costs”，Stefan Sander，出版于Sulzer Technical Review1/2007，和论文“Methyl Acetate Hydrolysis in a Reactive Divided Wall Column”，Stefan Sander等人，Trans IChemE，Chemical Engineering Research and Design，2007，85(A1)：149-154。

但是，试验数据显示，甚至预期所引用的论文中公开的分隔壁塔将导致在池中比EP1220825更长的驻留时间，其促进了后退反应的发生和乙酸甲酯的形成。该试验证据显示回流大约是供给到该反应性蒸馏塔的供料流总量的五倍大。

上述论文中的反应性分隔壁塔所遇到的另外一种问题涉及到控制产物品质的难度。

本发明的一个目标是设计一种用于水解乙酸甲酯的方法，在其中能够进一步提高产物甲醇和/或乙酸的纯度。

本发明的通过反应性蒸馏水解乙酸甲酯来获得乙酸和甲醇的方法是在反应性蒸馏塔中进行的，其配置为分隔壁反应性蒸馏塔，包括塔顶，塔体和塔池。该塔体排列在该塔顶和该塔池之间。

该塔另外包含反应性空间和产物空间。该反应性空间包含至少第一精馏区和第一反应区，由此将水解催化剂提供在该第一反应区中。该第一精馏区排列在塔顶和该第一反应区之间。该塔进一步包含第一汽提区，并且该第一汽提区排列在该塔池和该第一反应区之间。

含有水和乙酸甲酯的供料进入该反应性空间中，并且与该水解催化剂接触来至少部分的水解成乙酸和甲醇。第一顶部产物从反应性空间顶部排出。底部产物从塔池中排出，和第二顶部产物从产物空间顶部排出。中间产物从产物空间中排出。

令人惊讶的，如果中间产物从塔体的产物空间中排出，则通过独立控制该反应性空间和产物空间，该塔更稳定的运行是可能的。优选该中间产物是在位于分隔壁顶部与底部之间的位置排出的。所以侧抽出将仅仅影响该塔在其产物空间中的流动条件。归因于分隔壁的存在，在该反应性空间对于流动条件没有影响。此外可以排出含有至少99%甲醇的中间产物。

已经发现该反应性空间还对于液体负荷也是敏感的，所以根据一种有利的实施方案，提供了两种冷凝器。第一冷凝器至少部分的冷凝该反应性空间的顶部产物，第二冷凝器至少部分的冷凝该产物空间的顶部产物。第一冷凝器可以独立于第二冷凝器控制和运行。由此独立的控制该反应性空间和产物空间是可能的。