一种十一烯酸甲酯水解反应与甲醇回收方法及装置与流程

1.本发明属于长碳链尼龙生产技术领域，具体涉及一种十一烯酸甲酯水解反应与甲醇回收方法及装置。


背景技术：

2.十一烯酸(10-十一烯酸，英文名称：10-undecenoic acid)，cas号：112-38-9，分子式：c
11h20
o2，分子量：184.3，分子式：
[0003][0004]
十一烯酸是合成香料的重要原料，如制γ-十一内酯、聚环十五内酯、麝香酮、壬醛和壬醇等，也可作抗菌素药和治疗皮肤霉菌病药物的原料。
[0005]
十一烯酸主要来自于蓖麻油，蓖麻油与甲醇发生酯交换生成蓖麻油酸甲酯，蓖麻油酸甲酯经裂解生成十一烯酸甲酯和庚醛，十一烯酸甲酯再经皂化、酸化制得十一烯酸。该方法中，从十一烯酸甲酯制备十一烯酸采用皂化酸化法，使用大量的氢氧化钠、硫酸等强酸强碱，增大污水处理的难度，且生成的固体盐类只能当做危废处理，造成了资源的浪费和成本的增加。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种提高了十一烯酸甲酯转化率和十一烯酸收率的十一烯酸甲酯水解反应与甲醇回收方法及装置。
[0007]
本发明的目的是提供一种十一烯酸甲酯水解反应与甲醇回收方法，原料十一烯酸甲酯与水在190～215℃、1.5～2.2mpa的条件下发生水解反应，生成十一烯酸和甲醇；10-十一烯酸甲酯与水的质量份数比为1：(0.5～4)。
[0008]
进一步地，所述甲醇的质量浓度为90～99％。
[0009]
进一步地，所述原料十一烯酸甲酯与水的质量份数比为1：(1～3)。
[0010]
进一步地，所述原料十一烯酸甲酯和水以及内循环的水连续加入水解反应器中进行水解反应，水解反应器的顶部气相出口与甲醇回收塔的下部气相进口相连，甲醇回收塔的底部液相出口与水解反应器的上部液相进口相连；
[0011]
甲醇回收塔的顶部甲醇水蒸气通过冷却器冷却，冷却后的甲醇水回流至甲醇回收塔内，未被冷却器冷却的甲醇水蒸汽通过甲醇水冷凝器冷凝得到甲醇水溶液；水解反应器底部排出的水解反应液进入水解闪蒸罐，水解闪蒸罐顶部排出含甲醇的水蒸汽，水解闪蒸罐底部液体自流到油水分离器中，在油水分离器中实现油与水的分离，油相送后续工序处理，水相经水循环泵加压后返回水解反应器。
[0012]
进一步地，所述甲醇回收塔的底部温度为180～220℃、塔顶温度为140～170℃。
[0013]
进一步地，所述油水分离器与水解闪蒸罐的压力相同。
[0014]
还提供一种如上述所述十一烯酸甲酯水解反应与甲醇回收方法的装置，包括水解
反应器、甲醇回收塔、甲醇水冷凝器、水解闪蒸罐及油水分离器；水解反应器的顶部气相出口与甲醇回收塔的下部气相进口相连，甲醇回收塔的底部液相出口与水解反应器的上部液相进口相连；甲醇回收塔顶部蒸汽出口设置有冷却器，冷却器的蒸汽出口与甲醇水冷凝器的蒸汽进口相连；水解反应器底部液体出口与水解闪蒸罐的液体进口相连，水解闪蒸罐的底部液体出口与油水分离器的液体进口相连，油水分离器的水相出口经水循环泵与水解反应器的上部进口相连。
[0015]
进一步地，所述甲醇回收塔的下部气相进口高于底部液相出口，甲醇回收塔的底部液相出口高于水解反应器的上部液相进口。
[0016]
进一步地，所述水解闪蒸罐位于油水分离器的上方。
[0017]
进一步地，所述水解反应器设有内部加热器和搅拌器，搅拌器的桨叶布置在内部加热器的水平中心靠下位置处。
[0018]
与现有技术相比，本发明有益效果为：本发明采用十一烯酸甲酯水解制备十一烯酸，将十一烯酸甲酯水解反应与反应产物甲醇回收耦合，在水解反应的同时回收甲醇，推动反应向正方向进行，缩短反应时间，提高了十一烯酸甲酯转化率和十一烯酸的收率，同时得到高浓度的甲醇溶液，简化了工艺流程，降低了能耗、节省了生产成本。
附图说明
[0019]
图1为本发明十一烯酸甲酯水解反应与甲醇回收装置流程示意图。
具体实施方式
[0020]
下面参照附图对本发明装置及工艺方法进行进一步详细说明：
[0021]
十一烯酸甲酯水解反应指十一烯酸甲酯与水在一定温度和压力下反应生成十一烯酸和甲醇，反应方程式如下：
[0022]c12h22
o2 h2o
→c11h20
o2 ch3oh
[0023]
此反应需要不断排出甲醇，反应才能进行彻底，因此需要同时考虑水解反应和甲醇的回收。
[0024]
本发明采用如图1所示的十一烯酸甲酯水解反应与甲醇回收装置，包括水解反应器1、甲醇回收塔2、甲醇水冷凝器3、水解闪蒸罐4及油水分离器5。水解反应器1的顶部气相出口1-1与甲醇回收塔2的下部气相进口2-1相连，甲醇回收塔2的底部液相出口2-2与水解反应器1的上部液相进口1-2相连，且甲醇回收塔2的下部气相进口2-1高于底部液相出口2-2，同时甲醇回收塔2布置高于水解反应器1，使得甲醇回收塔2的底部液相出口2-2高于水解反应器1的上部液相进口1-2，从而保证甲醇回收塔2塔釜中的液体能正常回流到水解反应器1中；甲醇回收塔2顶部蒸汽出口设置有冷却器2-3，冷却器2-3的蒸汽出口与甲醇水冷凝器3的蒸汽进口相连；水解反应器1底部液体出口与水解闪蒸罐4的液体进口相连，水解闪蒸罐4的底部液体出口与油水分离器5的液体进口相连，油水分离器5的水相出口经水循环泵6与水解反应器1的上部进口相连，且水解闪蒸罐4位于油水分离器5的上方，实现水解闪蒸罐4底部液体自流到油水分离器5中。
[0025]
本实施例中，水解反应器1设有内部加热器和搅拌器，加热器为水解反应提供热量，搅拌器增加十一烯酸甲酯与水的混合强度，有利水解反应的进行；搅拌器的桨叶布置在
水解反应器内部加热器的水平中心靠下位置处，搅拌器布置在此位置能提高釜内液体在换热管内流速，管内流速提高，可提高换热器的传热效率，减少换热面积。
[0026]
十一烯酸甲酯水解反应与甲醇回收方法如下：
[0027]
原料十一烯酸甲酯和水以及内循环的水连续加入水解反应器1中进行水解反应，原料十一烯酸甲酯与水在190～215℃、1.5～2.2mpa的条件下发生水解反应，且十一烯酸甲酯与水的质量份数比为1：(0.5～4)，优选1：(1～3)。
[0028]
水解反应器1的顶部气相出口1-1与甲醇回收塔2的下部气相进口2-1相连，甲醇回收塔2的底部液相出口2-2与水解反应器1的上部液相进口1-2相连；
[0029]
甲醇回收塔2的顶部甲醇水蒸气通过冷却器2-3冷却，提高甲醇浓度，冷却后的甲醇水回流至甲醇回收塔2内，未被冷却器2-3冷却的甲醇水蒸汽通过甲醇水冷凝器3冷凝得到高浓度甲醇水溶液；水解反应器1底部排出的水解反应液进入水解闪蒸罐4，水解闪蒸罐4顶部排出含微量甲醇的水蒸汽，水解闪蒸罐4底部液体自流到油水分离器5中，在油水分离器5中实现油与水的分离，油相(主要含十一烯酸)送后续工序处理，水相经水循环泵6加压后返回水解反应器1，实现水在系统的内循环。甲醇回收塔2的底部温度为180～220℃、塔顶温度为140～170℃，且油水分离器5与水解闪蒸罐4的压力相同。
[0030]
实施例1
[0031]
将原料十一烯酸甲酯和水连续加入水解反应器1，十一烯酸甲酯与水的质量份数比为1:3，控制水解反应器1的温度为210℃、压力为1.89mpa，十一烯酸甲酯与水在水解反应器1内反应，生成的甲醇与水气化为蒸汽进入甲醇回收塔2；控制甲醇回收塔2的底部温度为208℃，塔顶为165℃，甲醇回收塔2底部液体自流至水解反应器1中，甲醇回收塔2顶部蒸汽一部分经冷却器2-3冷却，冷却后的甲醇水回流至甲醇回收塔2内，未被冷却器2-3冷却的甲醇水蒸汽经甲醇水冷凝器3冷凝，得到甲醇质量浓度为94.0％的高浓度甲醇水；水解反应器1底部排出的水解反应液进入水解闪蒸罐4，控制水解闪蒸罐4的压力为1.5mpa，水解闪蒸罐4顶部排出含微量甲醇的水蒸汽，水解闪蒸罐4底部液体自流到油水分离器5，控制油水分离器5与水解闪蒸罐4的压力相同，水相经水循环泵6加压后返回水解反应器1，油相主要含十一烯酸送后续工序处理。
[0032]
油水分离器5排出的油相经气相色谱分析，十一烯酸质量含量96.1％，计算得出十一烯酸甲酯转化率为99.1％。
[0033]
实施例2
[0034]
与实施例1不同之处：
[0035]
控制水解反应器1的温度为200℃、压力为1.5mpag，控制甲醇回收塔2的底部温度为199℃，塔顶为159℃，得到甲醇质量浓度为94.3％的高浓度甲醇水；油水分离器5排出的油相经气相色谱分析，十一烯酸质量含量95.5％，计算得出十一烯酸甲酯转化率为98.2％。
[0036]
实施例3
[0037]
与实施例1不同之处：
[0038]
控制水解反应器1的温度为215℃、压力为2.1mpag，控制甲醇回收塔2的底部温度为214℃，塔顶为170℃，得到甲醇质量浓度为93.6％的高浓度甲醇水，油水分离器5排出的油相经气相色谱分析，十一烯酸质量含量94.7％，计算得出十一烯酸甲酯转化率为99.4％。
[0039]
实施例4
[0040]
与实施例1不同之处：
[0041]
十一烯酸甲酯与水的质量份数比为1:2，得到甲醇质量浓度为94.0％的高浓度甲醇水；油水分离器5排出的油相经气相色谱分析，十一烯酸质量含量95.7％，计算得出十一烯酸甲酯转化率为98.5％。
[0042]
对比例1
[0043]
与实施例1不同之处：
[0044]
取消甲醇回收塔2和甲醇水冷凝器3，水解反应器1不外排气体，油水分离器5排出的油相经气相色谱分析，十一烯酸质量含量82.6％，计算得出十一烯酸甲酯转化率为88.0％。