CN107245035B - 一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置及使用工艺 - Google Patents
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Abstract
一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置及使用工艺，在四个串联的反应釜中加入高沸点醇，预热至一定温度后，通过输送泵向第一反应釜中逐步加入低碳酸，同时通过管道将反应生成的低碳酸‑水混合蒸汽转移下一反应釜继续吸收反应，直至出水达到排放标准；待第一反应釜反应完毕后，出料，并加入计量的高沸点醇作为最后一级吸收反应釜；同时将第二反应釜转化为主反应釜，通过输送泵向其中逐步加入低碳酸；待第二反应釜反应完毕，重复上述操作步骤，实现低碳酸高沸点醇酯的连续清洁生产；本发明通过低碳酸与高沸点醇的多级酯化反应，提高了低碳酸的利用率，避免了带水低碳酸废液的产生，提高了生产效率，实现了低碳酸高沸点醇酯的清洁生产。
Description
技术领域：
本发明专利涉及一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置及使用工艺，属低碳酸高沸点醇酯领域。
背景技术：
目前关于低碳酸高沸点醇酯的合成多为一步反应，并较多注重于催化剂的考察，所用催化剂有离子液体、磷钼酸等（例如CN102675095A，CN102030614 A） ，反应多采用间歇反应的方式进行，且对酯化过程中产生的含酸废水亦无恰当的处理方法。
另外也有专利公开采用多釜串联的方式合成高级脂肪酸酯、多元醇酯和聚酯产品的报道，例如CN201815308U，CN102432846A，CN101891620A， CN1337967A，CN105753690A，但均是为解决能源损耗问题，将反应过程中的半成品酯转移至下一级反应釜继续反应，对于酯化反应过程中产生的低碳醇或低碳酸与水的混合蒸汽仍然未能得到充分利用，在反应完毕后还需要进行蒸馏或精馏回收其中的酸或醇，大大增加了设备投入和能源损耗。
发明内容：
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置及使用工艺，以解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置，所述清洁生产装置包括四个相互串联的第一反应釜、第二反应釜、第三反应釜、第四反应釜，所述第一反应釜与第二反应釜之间设有第一管线，所述第二反应釜与第三反应釜之间设有第二管线，所述第三反应釜以及第四反应釜之间设有第三管线，所述第四反应釜以及第一反应釜之间设有第四管线，所述第一管线上设有第一阀门，所述第二管线上设有第二阀门，所述第三管线上设有第三阀门，所述第四管线上设有第四阀门。
优选的，所述第一反应釜的材质为搪瓷、搪玻璃、不锈钢内衬聚四氟乙烯或316L的不锈钢；所述第一管线、第二管线、第三管线的材质均为不锈钢内衬聚四氟乙烯。
优选的，一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置的使用工艺如下：
（1）分别向相互串联的第一反应釜、第二反应釜、第三反应釜、第四反应釜中投入计量的高沸点醇，并同时向四个反应釜中通入氮气，并预热至一定温度；
（2）向第一反应釜中逐步加入低碳酸，进行酯化反应，同时通过第一管线将第一反应釜生成的低碳酸-水混合蒸汽转移至第二反应釜中，并与第二反应釜中的物料进行反应；
（3）第二反应釜内的物料进行酯化反应，同时通过第二管线将第二反应釜生成的低碳酸-水混合蒸汽转移至第三反应釜中，并与第三反应釜中的物料进行反应；
（4）第三反应釜内的物料进行酯化反应，同时通过第三管线将第三反应釜生成的低碳酸-水混合蒸汽转移至第四反应釜中，并与第四反应釜中的物料进行反应，并将反应釜中的低碳酸-水尾气进行排放；
（5）当第一反应釜内反应完全后，将第一反应釜内的生成的低碳酸高沸点酯进行出料；
（6）将第二反应釜的混合物按照步骤（1）-（5）中第一反应釜的步骤继续进行反应；将第三反应釜的混合物按照步骤（1）-（5）中第二反应釜的步骤继续进行反应；将第四反应釜的混合物按照步骤（1）-（5）中第三反应釜的步骤继续进行反应；将第一反应釜的混合物按照步骤（1）-（5）中第四反应釜的步骤继续进行反应；
（7）当步骤（6）反应结束后，将第三反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第一反应釜的步骤继续进行反应；将第四反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第二反应釜的步骤继续进行反应；将第一反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第三反应釜的步骤继续进行反应；将第二反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第四反应釜的步骤继续进行反应；
（8）当步骤（7）反应结束后，将第四反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第一反应釜的步骤继续进行反应；将第一反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第二反应釜的步骤继续进行反应；将第二反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第三反应釜的步骤继续进行反应；将第三反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第四反应釜的步骤继续进行反应；四个反应釜依次类推，循环进行。
优选的，所述步骤（1）中高沸点醇为沸点在150℃以上的一元醇、二元醇、多元醇中任意一种或以上的组合。
优选的，所述步骤（1）中高沸点醇为C6醇、C7醇、C8醇、C9醇、C10醇、C11醇、C12醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、甘油、季戊四醇、山梨醇、甘露醇中任意一种或以上的组合。
优选的，所述步骤（1）中高沸点醇为甘油、三甘醇、二甘醇中任意一种。
优选的，所述步骤（1）中加入的高沸点醇的体积为反应釜体积的30~60%。
优选的，所述步骤（1）中预热的温度为110~160℃。
优选的，所述步骤（2）中低碳酸为甲酸、醋酸中任意一种。
优选的，所述经过步骤（4）排放的低碳酸-水尾气经碱水吸收，并调节pH值至6~8后再进行排放。
优选的，所述步骤（5）中生成的三醋酸甘油酯含量＞95%。
由于采用了上述制备工艺，本发明专利的有益效果是：
本发明提供了一种反应转化率高、生产周期短且生产能耗低，并能在合成酯的过程中解决三废问题的低碳酸高沸点醇连续酯化制备工艺；
本发明可以实现低碳酸的多级连续酯化吸收反应，低碳酸转化完全，有效避免了含水低碳酸废液的产生，实现了该类产品的清洁、连续生产；
经过本发明提供的低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置处理后排放的醋酸-水尾气，醋酸-水尾气的COD＜1000；
本发明中可以充分利用低碳酸，并实现低碳酸的循环使用；本发明中可以将前一步骤反应釜中的多余低碳酸-水通入下一反应釜中，带有热量的低碳酸-水进入下一反应釜中，并继续进行反应，可以有效节约热量，有效避免资源的浪费。
附图说明
图1是一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置的结构示意图；
图中：1、第一反应釜，2、第二反应釜，3、第三反应釜，4、第四反应釜，5、第一管线，6、第二管线，7、第三管线，8、第四管线，9、第一阀门，10、第二阀门，11、第三阀门，12、第四阀门。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
实施例1:
一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置，所述清洁生产装置包括四个相互串联的的第一反应釜1、第二反应釜2、第三反应釜3、第四反应釜4，所述第一反应釜1与第二反应釜2之间设有第一管线5，所述第二反应釜2与第三反应釜3之间设有第二管线6，所述第三反应釜3以及第四反应釜4之间设有第三管线7，所述第四反应釜4以及第一反应釜1之间设有第四管线8，所述第一管线5上设有第一阀门9，所述第二管线6上设有第二阀门10，所述第三管线7上设有第三阀门11，所述第四管线8上设有第四阀门12。
所述第一反应釜1的材质为搪瓷、搪玻璃、不锈钢内衬聚四氟乙烯或316L的不锈钢；所述第一管线5、第二管线6、第三管线7的材质均为不锈钢内衬聚四氟乙烯。
一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置的使用工艺如下：1）如附图所示，通过物料进口，分别向第一反应釜1、第二反应釜2、第三反应釜3、第四反应釜4中投入600kg的甘油，氮气置换，关闭第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12，四个反应釜同时升温，当温度升至110℃时，打开第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12，从第一物料进口向第一反应釜1中以恒定的流速进1175kg醋酸，并与第一反应釜1内的物料进行反应，第一反应釜1内反应后多余的醋酸水溶液经过第一管线5进入第二反应釜2底部，并与第二反应釜2内部的物料进行反应，第二反应釜2内反应后多余的醋酸水溶液经过第二管线6进入第三反应釜3底部，并与第三反应釜3内部的物料进行反应，第三反应釜3内反应后多余的醋酸水溶液经过第三管线7进入第四反应釜4底部，并与第四反应釜4内部的物料进行反应，生成的醋酸-水尾气再经碱水吸收，调节pH值至6~8后可直接排放，生成的醋酸-水尾气的COD＜1000；取样检测第一反应釜1，当第一反应釜1内的生成物三醋酸甘油酯含量＞95%时，降温出料。
2）将第二反应釜2的混合物按照上述步骤1）中第一反应釜1的步骤继续进行反应；将第三反应釜3的混合物按照上述步骤1）中第二反应釜2的步骤继续进行反应；将第四反应釜4的混合物按照上述步骤1）中第三反应釜3的步骤继续进行反应；将第一反应釜1的混合物按照上述步骤1）中第四反应釜4的步骤继续进行反应；
3）当步骤2）反应结束后，将第三反应釜3的混合物按照步骤1）中第一反应釜1的步骤继续进行反应；将第四反应釜4的混合物按照步骤1）中第二反应釜2的步骤继续进行反应；将第一反应釜1的混合物按照步骤1）中第三反应釜3的步骤继续进行反应；将第二反应釜2的混合物按照步骤1）中第四反应釜4的步骤继续进行反应；
4）当步骤3）反应结束后，将第四反应釜4的混合物按照步骤1）中第一反应釜1的步骤继续进行反应；将第一反应釜1的混合物按照步骤1）中第二反应釜2的步骤继续进行反应；将第二反应釜2的混合物按照步骤1）中第三反应釜3的步骤继续进行反应；将第三反应釜3的混合物按照步骤1）中第四反应釜4的步骤继续进行反应；四个反应釜依次类推，循环进行。
实施例2：
一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置的使用工艺如下：1）如附图所示，通过物料进口，分别向第一反应釜1、第二反应釜2、第三反应釜3、第四反应釜4中投入1000kg的三甘醇，氮气置换，关闭第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12，四个反应釜同时升温，当温度升至160℃时，打开第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12，从第一物料进口向第一反应釜1中以恒定的流速进3600kg甲酸，并与第一反应釜1内的物料进行反应，第一反应釜1内反应后多余的甲酸水溶液经过第一管线5进入第二反应釜2底部，并与第二反应釜2内部的物料进行反应，第二反应釜2内反应后多余的甲酸水溶液经过第二管线6进入第三反应釜3底部，并与第三反应釜3内部的物料进行反应，第三反应釜3内反应后多余的甲酸水溶液经过第三管线7进入第四反应釜4底部，并与第四反应釜4内部的物料进行反应，生成的甲酸-水尾气再经碱水吸收，调节pH值至6~8后可直接排放，生成的甲酸-水尾气的COD＜1000；取样检测第一反应釜1，当第一反应釜1内的生成物三甲酸三甘醇酯含量＞98%时，降温出料。
2）将第二反应釜2的混合物按照上述步骤1）中第一反应釜1的步骤继续进行反应；将第三反应釜3的混合物按照上述步骤1）中第二反应釜2的步骤继续进行反应；将第四反应釜4的混合物按照上述步骤1）中第三反应釜3的步骤继续进行反应；将第一反应釜1的混合物按照上述步骤1）中第四反应釜4的步骤继续进行反应；
3）当步骤2）反应结束后，将第三反应釜3的混合物按照步骤1）中第一反应釜1的步骤继续进行反应；将第四反应釜4的混合物按照步骤1）中第二反应釜2的步骤继续进行反应；将第一反应釜1的混合物按照步骤1）中第三反应釜3的步骤继续进行反应；将第二反应釜2的混合物按照步骤1）中第四反应釜4的步骤继续进行反应；
4）当步骤3）反应结束后，将第四反应釜4的混合物按照步骤1）中第一反应釜1的步骤继续进行反应；将第一反应釜1的混合物按照步骤1）中第二反应釜2的步骤继续进行反应；将第二反应釜2的混合物按照步骤1）中第三反应釜3的步骤继续进行反应；将第三反应釜3的混合物按照步骤1）中第四反应釜4的步骤继续进行反应；四个反应釜依次类推，循环进行。
实施例3：
一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产装置的使用工艺如下：1）如附图所示，通过物料进口，分别向第一反应釜1、第二反应釜2、第三反应釜3、第四反应釜4中投入1300kg的二甘醇，氮气置换，关闭第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12，四个反应釜同时升温，当温度升至140℃时，打开第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12，从第一物料进口向第一反应釜1中以恒定的流速进2943kg醋酸，并与第一反应釜1内的物料进行反应，第一反应釜1内反应后多余的醋酸水溶液经过第一管线5进入第二反应釜2底部，并与第二反应釜2内部的物料进行反应，第二反应釜2内反应后多余的醋酸水溶液经过第二管线6进入第三反应釜3底部，并与第三反应釜3内部的物料进行反应，第三反应釜3内反应后多余的醋酸水溶液经过第三管线7进入第四反应釜4底部，并与第四反应釜4内部的物料进行反应，生成的醋酸-水尾气再经碱水吸收，调节pH值至6~8后可直接排放，生成的醋酸-水尾气的COD＜1000；取样检测第一反应釜1，当第一反应釜1内的生成物三醋酸二甘醇酯含量＞99%时，降温出料。
2）将第二反应釜2的混合物按照上述步骤1）中第一反应釜1的步骤继续进行反应；将第三反应釜3的混合物按照上述步骤1）中第二反应釜2的步骤继续进行反应；将第四反应釜4的混合物按照上述步骤1）中第三反应釜3的步骤继续进行反应；将第一反应釜1的混合物按照上述步骤1）中第四反应釜4的步骤继续进行反应；
3）当步骤2）反应结束后，将第三反应釜3的混合物按照步骤1）中第一反应釜1的步骤继续进行反应；将第四反应釜4的混合物按照步骤1）中第二反应釜2的步骤继续进行反应；将第一反应釜1的混合物按照步骤1）中第三反应釜3的步骤继续进行反应；将第二反应釜2的混合物按照步骤1）中第四反应釜4的步骤继续进行反应；
4）当步骤3）反应结束后，将第四反应釜4的混合物按照步骤1）中第一反应釜1的步骤继续进行反应；将第一反应釜1的混合物按照步骤1）中第二反应釜2的步骤继续进行反应；将第二反应釜2的混合物按照步骤1）中第三反应釜3的步骤继续进行反应；将第三反应釜3的混合物按照步骤1）中第四反应釜4的步骤继续进行反应；四个反应釜依次类推，循环进行。
上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产工艺，其特征在于：所用的低碳酸高沸点醇酯清洁生产装置包括四个相互串联的第一反应釜、第二反应釜、第三反应釜、第四反应釜，所述第一反应釜与第二反应釜之间设有第一管线，所述第二反应釜与第三反应釜之间设有第二管线，所述第三反应釜以及第四反应釜之间设有第三管线，所述第四反应釜以及第一反应釜之间设有第四管线，所述第一管线上设有第一阀门，所述第二管线上设有第二阀门，所述第三管线上设有第三阀门，所述第四管线上设有第四阀门；
所述清洁生产工艺，具体步骤如下：
（1）分别向相互串联的第一反应釜、第二反应釜、第三反应釜、第四反应釜中投入计量的高沸点醇，并同时向四个反应釜中通入氮气，并预热至一定温度；
（2）向第一反应釜中逐步加入低碳酸，进行酯化反应，同时通过第一管线将第一反应釜生成的低碳酸-水混合蒸汽转移至第二反应釜中，并与第二反应釜中的物料进行反应；
（3）第二反应釜内的物料进行酯化反应，同时通过第二管线将第二反应釜生成的低碳酸-水混合蒸汽转移至第三反应釜中，并与第三反应釜中的物料进行反应；
（4）第三反应釜内的物料进行酯化反应，同时通过第三管线将第三反应釜生成的低碳酸-水混合蒸汽转移至第四反应釜中，并与第四反应釜中的物料进行反应，并将反应釜中的低碳酸-水尾气进行排放；
（5）当第一反应釜内反应完全后，将第一反应釜内的生成的低碳酸高沸点醇酯进行出料；
（6）将第二反应釜的混合物按照步骤（1）-（5）中第一反应釜的步骤继续进行反应；将第三反应釜的混合物按照步骤（1）-（5）中第二反应釜的步骤继续进行反应；将第四反应釜的混合物按照步骤（1）-（5）中第三反应釜的步骤继续进行反应；将第一反应釜的混合物按照步骤（1）-（5）中第四反应釜的步骤继续进行反应；
（7）当步骤（6）反应结束后，将第三反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第一反应釜的步骤继续进行反应；将第四反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第二反应釜的步骤继续进行反应；将第一反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第三反应釜的步骤继续进行反应；将第二反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第四反应釜的步骤继续进行反应；
（8）当步骤（7）反应结束后，将第四反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第一反应釜的步骤继续进行反应；将第一反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第二反应釜的步骤继续进行反应；将第二反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第三反应釜的步骤继续进行反应；将第三反应釜的混合物按照步骤（1）-（4）中第四反应釜的步骤继续进行反应；四个反应釜依次类推，循环进行；
所述步骤（1）中高沸点醇为沸点在150℃以上的一元醇、二元醇、多元醇中任意一种或以上的组合；
所述步骤（2）中低碳酸为甲酸、醋酸中任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产工艺，其特征在于：
所述第一反应釜的材质为搪瓷、搪玻璃、不锈钢内衬聚四氟乙烯或316L的不锈钢；所述第一管线、第二管线、第三管线的材质均为不锈钢内衬聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中加入的高沸点醇的体积为反应釜体积的30~60%。
4.根据权利要求1所述的一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中预热的温度为110~160℃。
5.根据权利要求1所述的一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产工艺，其特征在于：所述经过步骤（4）排放的低碳酸-水尾气经碱水吸收，并调节pH值至6~8后再进行排放。
6.根据权利要求1所述的一种低碳酸高沸点醇酯的清洁生产工艺，其特征在于：所述步骤（5）中生成的三醋酸甘油酯含量＞95%。
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