[发明专利]一种反应精馏-蒸汽渗透膜耦合生产甲酸乙酯的方法及装置

说明书

技术领域

    本发明涉及一种反应精馏-蒸汽渗透膜耦合生产甲酸乙酯的方法及装置，属于膜分离应用技术领域。

背景技术

甲酸乙酯用作硝酸纤维素、乙酸纤维素等的溶剂，以及食品、香烟、谷类、干燥果品等的杀菌剂、杀幼虫剂和熏蒸剂。甲酸乙酯作为香精可用于调合桃子、香蕉、苹果、杏、菠萝、浆果等香气，亦可作为黄油、白兰地酒、甜酒、威士忌酒等的香料。甲酸乙酯也是有机合成的中间体。例如在制药工业，用于生产抗肿瘤药物富雪定、维生素B1、鱼腥草素、痛惊宁、康复龙、噻嘧啶、噻啶苯芥、利血生、山莨菪等的药物。

以甲酸和乙醇为原料进行酯化反应过程中产生大量的水，而甲酸乙酯易水解，产品后处理需要用到大量的无水硫酸钠、无水氯化钙等干燥剂进行脱水，不仅增加了生产成本，并且不利于环保。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中甲酸乙酯生产过程中需要使用脱水剂进行脱水，本发明提出了一种膜法脱水形成精馏-蒸汽渗透膜生产甲酸乙酯的方法及装置。通过将带有精馏柱的反应釜与蒸汽渗透膜组件连接，不断移除反应过程生成的酯和水，这种方法在不引入第三组分的情况下提高了转化率和收率，降低了生产成本，同时，避免了共沸剂的使用，有效降低了环境的污染。

一种反应精馏-蒸汽渗透膜耦合生产甲酸乙酯的方法，包括如下步骤：在催化剂的作用下，由甲酸与乙醇进行酯化反应，反应产生的气态混合物进行精馏，至少部分的精馏得到的塔顶轻组分进入蒸汽渗透膜进行脱水，脱水后的物料返回至甲酸与乙醇的反应体系。

蒸汽渗透膜的材质选自分子筛膜、无定形二氧化硅膜、壳聚糖膜、PVA膜或海藻酸钠膜；更优选是分子筛膜。

催化剂选自浓硫酸、十二水合硫酸铁铵、阳离子交换树脂（例如732阳离子交换树脂）或杂多酸(固载型硅钨杂多酸催化剂)等；最优是采用十二水合硫酸铁铵。

精馏得到的塔顶轻组分加热至100～130℃后再送入蒸汽渗透膜。

蒸汽渗透膜的渗透侧的绝压是100～3000Pa。

一种反应精馏-蒸汽渗透膜耦合生产甲酸乙酯的装置，包括有反应釜、精馏柱、蒸汽渗透膜，精馏柱设置于反应釜的顶部，精馏柱的顶部连接于塔顶冷凝器的入口，塔顶冷凝器的至少一个出口通过中转罐连接于蒸汽渗透膜的料液侧的入口，蒸汽渗透膜的料液侧的出口连接于反应釜。

中转罐与蒸汽渗透膜的料液侧的入口的连接方式是：中转罐的出口依次通过液体输送泵、蒸发器连接蒸汽渗透膜。

蒸汽渗透膜的渗透侧连接有冷凝器、真空泵和渗透液罐。

蒸汽渗透膜的料液侧的出口与反应釜的连接方式是：蒸汽渗透膜的料液侧的出口依次通过冷凝器、中转罐与反应釜连接。

有益效果

    与传统技术相比，本发明酯化反应过程中无需添加第三组分，避免了对环境的二次污染；本发明的反应釜上部装有精馏柱，有效地控制了重组分被夹带进入膜分离系统，提高产品纯度和膜分离系统的脱水效率。

附图说明

图1是本发明提供的反应精馏-蒸汽渗透膜耦合生产甲酸乙酯工艺流程图；

其中1、反应釜；2、精馏柱；3、塔顶冷凝器；4、中转罐；5、液体输送泵；6、蒸发器；7、蒸汽渗透膜；8、冷凝器；9、渗透液冷凝器；10、渗透液罐；11、真空泵。

具体实施方式

甲酸乙酯的合成属于酯化反应，由甲酸与乙醇加催化剂合成。采用的装置如图1所示，在反应釜1的顶部直接加精馏柱2，精馏柱2内部装填玻璃弹簧填料，精馏柱2的顶部连接塔顶冷凝器3，塔顶冷凝液一部分回流，一部分进入中转罐4。中转罐4的料液通过输送泵5进入蒸发器6，然后进入蒸汽渗透膜7。在蒸汽渗透膜7的渗透侧，连接有冷凝器9，冷凝器9上依次连接有渗透液罐10和真空泵11。蒸汽渗透膜7的料液侧的出口连接冷凝器8之后，再连接于中转罐4。