[发明专利]喷淋塔盘式反应器、用其生产丙二醇单甲醚的系统和工艺

说明书

本发明提供了一种喷淋塔盘式反应器、用其生产丙二醇单甲醚的系统和工艺。所述喷淋塔盘式反应器包括反应器本体，所述反应器本体内设置有腔体；所述反应器本体的顶部、侧壁和底部分别开设有第一进料口、第二进料口和出料口；所述腔体内从上至下依次设置有与所述第一进料口配合的雾化喷头、与所述第二进料口配合的第一分布器、第二分布器、多级塔盘、集液器和第三分布器。所述系统包括上述喷淋塔盘式反应器。利用本发明提供的喷淋塔盘式反应器生产丙二醇单甲醚，能够提高环氧丙烷的转化率，提高丙二醇单甲醚的选择性，降低醇比，提高生产效率。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种喷淋塔盘式反应器、用其生产丙二醇单甲醚的系统和工艺。

背景技术

乙二醇单醚、丙二醇单醚以及多乙二醇单醚和多丙二醇单醚等，是工业上较常用的醇醚产品。丙二醇单甲醚(Propylene glycol monomethyl ether，PM)，是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工溶剂。其适用于苯丙乳液、丙烯酸乳液及其乳胶漆体系，具有降低成膜温度、促进其凝聚成膜，并保证涂膜具有良好状态的作用。它在燃料抗冻剂、清洗剂、萃取剂、柔印油墨、丝印油墨、有色金属选矿剂等方面也具有多种用途。丙二醇单甲醚是需求量仅次于乙二醇单甲醚的醇醚产品，同时也是最有望替代有毒介质乙二醇单甲醚的醇醚产品，发展前景广阔。

传统醇醚的制备方法基本类似，通常采用间歇釜式反应合成法，需要加入大量的一元醇以确保单醚产品的选择性，通过较长的反应时间实现环氧烷烃的完全转化。其操作过程大致包括：①加入大量的一元醇，控制物料升至预定温度；②控制加入环氧烷烃的速度和总量，确保反应醇比适中(一元醇与环氧烷烃的摩尔比，通常大于4:1)，以保证单醚产品的产率；③通过夹套内冷介质循环控制反应温度平稳，防止过度醚化，影响单醚产率；④保证足够的反应时间(2-5小时)，保证环氧烷烃转化完全，避免环氧烷烃残留带来危险；⑤反应后溶液经过多级间歇精制，先后分离出过量醇和环氧烷烃、单醚、二醚、三醚和多醚产品，最终含催化剂的残留液作为废液不再循环使用。反应时的温度波动严重、组分浓度不均一、反应时间过长等不利因素，使得生成大量副产物二醚、三醚等，极大的影响了单醚的产率和生产效率。

这种传统生产方法普遍存在反应时间长、收率低、醇比大、能耗高、副产品多等缺点。为改变传统生产方法的现状，国内外先后开发出了多种单醚生产方法：

US 9227899B2公开了一种反应精馏制备丙二醇单甲醚的方法，CN 104788294A公开了一种反应精馏合成乙二醇单丁醚的装置和工艺方法。反应精馏方法的优势是利用塔顶回流促进了塔内环氧烷烃的转化，但针对反应过程存在较大放热量，该技术采用塔釜再沸器供给热量以减少底部环氧烷烃的含量，增大了工艺的能耗，不利于生产方法能耗的降低。

CN 101550069A公开了一种丙二醇单甲醚的合成方法，采用间歇釜生产丙二醇单甲醚，环氧丙烷转化率为93.3％～94.2％，反应的单程转化率较低。

CN 101337864A公开了一种连续化管道反应制备乙二醇单正丁醚的方法。该工艺采用醇比5-6:1，停留时间1-3h的条件，存在副反应多、后期分离能耗大、生产效率低的不足。

CN 105585455A公开了一种连续醚化法制备乙二醇单甲醚的方法，该方法是以乙二醇和甲醇为原料在固定床反应器上进行醚化反应，甲醇和乙二醇的进料比至少为10:1，反应温度在100℃-300℃，空速控制在0.3-3h^-1，存在醇比大、反应温度高、生产效率低的不足。

CN 100556881A该发明提供了一种乙二醇单乙醚的方法，该方法采用膜反应器，将反应原料汽化通过膜进行反应，但乙二醇单乙醚的选择性和产率较低，不利于规模化生产。