[发明专利]一种制备甲酸甲酯的方法

说明书

本申请涉及一种制备甲酸甲酯的方法。含有甲醛、甲醇和/或二甲醚的原料进入第一反应区与催化剂A接触并分离，得到组分I进入第二反应区与催化剂B接触后，经分离得到甲酸甲酯作为产品、二甲醚返回第一反应区、组分II返回第二反应区；原料中甲醛、甲醇和/或二甲醚的比例以各组分所含碳原子的摩尔数计，为甲醛：甲醇和/或二甲醚＝1：2～4；原料中甲醛的质量空速为0.01～15.0h^‑1；第一反应区内温度为50～100℃；第二反应区内的温度为50～200℃；压力为0.1～10Mpa；各组分独立地为气相和/或液相。本申请中催化剂寿命长，反应条件温和，原料利用率高，能够连续生产，具备大规模工业化应用潜力。

技术领域

本发明涉及化学化工领域，具体而言，涉及一种制备甲酸甲酯的方法。

背景技术

在C₁化学中，继甲烷化学、合成气化学和甲醇化学之后,甲酸甲酯由于可以经济有效地大规模生产、下游产品多等原因，近年来已逐渐发展成为一个新的C₁化学品的起始原料和结构单元。从甲酸甲酯出发，可以制备甲酸、醋酸、乙二醇、丙酸甲酯、丙烯酸甲酯、乙醇酸甲酯、N-甲酰吗啉、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺等众多C₁化学化工产品。

目前合成甲酸甲酯的技术对杂质敏感、原料纯度要求苛刻、工艺路线复杂、能耗高、投资高。鉴于上述原因，单套生产规模一般都在10万吨/年内，较难形成规模效应。能够以甲醛和甲醇等廉价易得的大宗化学品、条件温和、工艺简单地制备甲酸甲酯将产生重要的经济价值。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种制备甲酸甲酯的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

a)含有甲醛、甲醇和/或二甲醚的原料进入第一反应区与催化剂A接触并分离，得到组分I；

b)将步骤a)分离得到的组分I进入第二反应区与催化剂B接触后，经分离得到甲酸甲酯产品、二甲醚、组分II；

c)将步骤b)中分离所得到的二甲醚返回所述第一反应区，所述II返回所述第二反应区；

步骤a)中所述第一反应区内的温度为50～100℃；所述原料中甲醛、甲醇和/或二甲醚的比例以各组分所含碳原子的摩尔数计，为甲醛：甲醇和/或二甲醚＝1：2～4；所述原料中甲醛的质量空速为0.01～15.0h^-1；

步骤b)中所述第二反应区内的温度为50～200℃；压力为0.1～10Mpa；

所述第一反应区和所述第二反应区内的各组分独立地为气相和/或液相。

优选地，所述步骤a)中所述原料由甲醛、甲醇和/或二甲醚组成。

组分I中主要含有第一反应区中反应生成的甲缩醛以及过量的二甲醚；组分II中主要含有在第二反应区未反应的甲缩醛。

甲醛CH₂O、二甲醚CH₃OCH₃与甲醇CH₃OH经过反应制备甲缩醛，甲缩醛CH₃O-CH₂-OCH₃歧化反应制备甲酸甲酯HCOOCH₃和二甲醚CH₃OCH₃，联合以上二步反应可以实现以甲醛和甲醇为原料制备甲酸甲酯。

所述第一反应区内发生的反应，包括如式(1)所示的甲醛与甲醇缩合反应，以及如式(2)所示的甲醛与二甲醚缩合反应，所述组分I含有上述缩合反应的产物甲缩醛CH₃O-CH₂-OCH₃。