本實用新型屬于化工領(lǐng)域，尤其涉及一種乙炔制丙烯酸正丁酯的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著石油資源日益枯竭，發(fā)展煤化工產(chǎn)品為原料的化工過程成為替代石油化工路線的重要過程，得到廣泛關(guān)注，并取得快速發(fā)展。

丙烯酸酯類是重要的精細化工原料之一，主要用作有機合成中間體及合成高分子材料的單體。丙烯酸正丁酯與許多乙烯基單體共聚形成的聚合體產(chǎn)品在織物和塑料的改性、皮革的加工和纖維等方面具有廣泛的用途。它與丙烯酸及丙烯酸鹽的各種聚合物一起，構(gòu)成丙烯酸系列化工產(chǎn)品，是制備高分子化合物的重要單體。丙烯酸正丁酯可用作涂料、膠粘劑、腈綸纖維改性、塑料改性、纖維及織物加工、紙張?zhí)幚韯?、皮革加工以及丙烯酸類橡膠等許多方面。目前，丙烯酸正丁酯的生產(chǎn)主要有丙烯酸與丁醇酯化合成的方法和乙炔、一氧化碳、丁醇直接羰基合成法。丙烯酸酯化法的丙烯酸主要采用丙烯部分氧化法制備，生產(chǎn)成本較低，但是此法過分依賴十分緊張的石油資源。而乙炔羰基化法直接合成丙烯酸正丁酯，不依賴石油，特別適合于貧油、富氣、富煤國家或地區(qū)發(fā)展精細化工。我國煤、天然氣資源豐富，而且富產(chǎn)電石，并且電石法制乙炔尾氣中含有大量的一氧化碳可作為乙炔羰基合成丙烯酸正丁酯的羰基源，因此，此路線在我國發(fā)展具有資源優(yōu)勢。

由于乙炔羰基化為強放熱反應，反應選擇性受溫度影響明顯，反應多以氣-液方式進行。乙炔、一氧化碳與丁醇即使在非?？量痰臈l件也幾乎不發(fā)生反應，開發(fā)高效催化劑一直是乙炔羰基合成丙烯酸路線的焦點。Reppe法最初采用羰基鎳做催化劑，隨后對催化劑進行大量的改進，誕生了化學計量法、催化法、Rohm&Haas公司改進的Reppe法及Dow-Badische公司改進的高壓Reppe法。但羰基鎳毒性極高，對勞保極為不利，改進后的催化體系存在結(jié)碳且轉(zhuǎn)化率、收率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實用新型提供一種乙炔制丙烯酸正丁酯的系統(tǒng)，通過餾出溫度的不同可以將產(chǎn)品，副產(chǎn)物和溶劑進行分離，并回收丁醇、有機溶劑和一氧化碳循環(huán)再利用，節(jié)約原料，降低成本。

本實用新型提供一種乙炔制丙烯酸正丁酯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：乙炔溶解罐、反應器、第一氣液分離器、第二氣液分離器、一氧化碳提取裝置和壓縮機。

所述乙炔溶解罐設(shè)有乙炔入口、非極性有機溶劑入口和出液口，乙炔通入非極性有機溶劑溶解并達到飽和狀態(tài)。

所述反應器包括乙炔溶劑入口、一氧化碳氣體入口和氣體出口，反應器用于乙炔羰基化反應。

所述第一氣液分離器包括氣體入口、氣體出口和丙烯酸正丁酯出口。

所述第二氣液分離器包括氣體入口和氣體出口。

所述乙炔溶解罐出液口與所述反應器乙炔溶劑入口連接，所述反應器氣體出口與所述第一氣液分離器氣體入口連接，所述第一氣液分離器氣體出口與所述第二氣液分離器氣體入口連接，所述第二氣液分離器氣體出口與所述一氧化碳提取裝置氣體入口連接，所述一氧化碳提取裝置與所述壓縮機連接，所述壓縮機與所述反應器一氧化碳氣體入口連接。

本實用新型中，所述第二氣液分離器包括液相出口，所述液相出口與所述乙炔溶解罐的非極性有機溶劑入口連接，實現(xiàn)丁醇和非極性有機溶劑的回收再利用。

本實用新型中，所述一氧化碳提取裝置設(shè)有尾氣出口，提取一氧化碳后的尾氣經(jīng)尾氣出口排出反應體系。

本實用新型中，所述第二氣液分離器設(shè)有副產(chǎn)物出口，反應所得副產(chǎn)物由副產(chǎn)物出口導出。

本實用新型將乙炔先溶解在非極性有機溶劑中再加壓，降低了直接壓縮乙炔氣體帶來的安全隱患；通過餾出溫度的不同可以將丙烯酸正丁酯，副產(chǎn)物和溶劑進行分離，避免了增加溶劑再生裝置；本實用新型所述系統(tǒng)中，經(jīng)二次氣液分離后的丁醇和有機溶劑可再次利用，作為乙炔溶解罐的原料，而一氧化碳提取裝置得到的一氧化碳又作為原料返回至反應器中；本實用新型所述系統(tǒng)能夠循環(huán)再利用有機溶劑和一氧化碳，節(jié)約原料，降低成本，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

附圖說明

圖1是本實用新型乙炔制丙烯酸正丁酯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是利用本實用新型的系統(tǒng)乙炔制丙烯酸正丁酯的流程示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。

如圖1所示，本實用新型提供一種乙炔制丙烯酸正丁酯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：乙炔溶解罐1、反應器2、第一氣液分離器3、第二氣液分離器4、一氧化碳提取裝置5和壓縮機6。

乙炔溶解罐1設(shè)有乙炔入口、非極性有機溶劑入口和出液口。乙炔通入非極性有機溶劑溶解并達到飽和狀態(tài)。

反應器2為乙炔羰基化裝置，包括乙炔溶劑入口、一氧化碳氣體入口和氣體出口。將加壓的溶解有乙炔的溶劑、一氧化碳和丁醇導入反應器2在催化劑的作用下發(fā)生乙炔羰基化反應。溶解乙炔的非極性有機溶劑隨著溫度升高發(fā)生相變，利用氣化潛熱攜走乙炔加氫過程放出的大量熱，以此來保持催化劑床層溫度的穩(wěn)定。

第一氣液分離器3包括氣體入口、氣體出口和丙烯酸正丁酯出口。一次氣液分離所得丙烯酸正丁酯由丙烯酸正丁酯出口導出。

第二氣液分離器4包括氣體入口、氣體出口、液相出口和副產(chǎn)物出口。液相出口與乙炔溶解罐1的非極性有機溶劑入口連接，實現(xiàn)丁醇和非極性有機溶劑的回收再利用。反應所得副產(chǎn)物由副產(chǎn)物出口導出。

一氧化碳提取裝置5設(shè)有一氧化碳出口和尾氣出口，提取的一氧化碳經(jīng)一氧化碳出口導入壓縮機6，提取一氧化碳后的尾氣經(jīng)尾氣出口排出反應體系。

壓縮機6用于一氧化碳的加壓，壓縮機6連接反應器2一氧化碳氣體入口。

乙炔溶解罐1出液口與反應器2乙炔溶劑入口連接，反應器2氣體出口與第一氣液分離器3氣體入口連接，第一氣液分離器3氣體出口與第二氣液分離器4氣體入口連接，第二氣液分離器4氣體出口與一氧化碳提取裝置5氣體入口連接，一氧化碳提取裝置5與壓縮機6連接，壓縮機6與反應器2一氧化碳氣體入口連接。

另一方面，本實用新型提供一種利用上述系統(tǒng)乙炔羰基化制丙烯酸正丁酯的方法，如圖2所示，該方法包括如下步驟：

1、乙炔溶解，將乙炔和非極性有機溶劑通入乙炔溶解罐，使乙炔在非極性有機溶劑中溶解并達到飽和狀態(tài)；

2、乙炔羰基化，將加壓的一氧化碳通入催化劑床層與丁醇和溶解在溶劑中的乙炔進行反應，反應壓力為0.3～10MPa，反應溫度為150～250℃，乙炔與一氧化碳的摩爾比n(C₂H₂):n(CO)＝1:l～1:15，乙炔與丁醇的摩爾比n(C₂H₂):n(C₄H₉OH)＝1:l～1:10，乙炔與溶劑的質(zhì)量比為m(C₂H₂):m(溶劑)＝1:5～1:30，得到含有丙烯酸正丁酯、未反應的乙炔、未反應的一氧化碳、未反應的丁醇、非極性有機溶劑、副產(chǎn)物的氣液混合物；

3、氣液一次分離，所述氣液混合物導入所述第一氣液分離器，經(jīng)降溫冷卻后進行氣液分離，制得丙烯酸正丁酯；

4、氣液二次分離，所述氣液一次分離后所得氣體導入第二氣液分離器再進一步分離，得到未反應的丁醇、含有少量未反應乙炔的非極性有機溶劑和副產(chǎn)物，未反應的丁醇和含有少量未反應乙炔的非極性有機溶劑回收循環(huán)利用；

5、提取一氧化碳，所述氣液二次分離后的氣體導入一氧化碳提取裝置，提取的一氧化碳作為羰基化原料循環(huán)利用，提取一氧化碳后的尾氣排出反應體系；

6、提取的一氧化碳經(jīng)壓縮機加壓后導入反應器。

該反應為氣液兩相接觸反應，反應體系中沒有固體催化劑，從而避免了催化劑的損失。將乙炔溶解在溶劑中反應，避免了乙炔在高溫高壓條件下爆炸的危險，并且保證床層溫度穩(wěn)定，不會發(fā)生催化劑床層飛溫。通過對反應產(chǎn)物分離回收的丁醇和溶劑可直接再利用，整個工藝更加簡單、操作方便。

本實用新型中，非極性有機溶劑包括四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、丙酮和乙酰丙酮中的一種或多種。以上僅是對非極性有機溶劑的列舉，不作為對非極性有機溶劑的限制。

本實用新型中，所述步驟乙炔羰基化中的催化劑為活性金屬的化合物及助劑的混合溶液。

下面，通過具體實施例對本實用新型乙炔制丙烯酸正丁酯的方法進行說明。

工藝方法實施例

實施例1：

乙炔原料氣壓力為0.5MPa，通入含有丁醇的非極性有機溶劑內(nèi)溶解。

含有乙炔的有機溶劑丙酮通過泵加壓至5.5MPa，送至反應器，然后通入5.5MPa的一氧化碳進行反應，反應溫度200℃，得到含有丙烯酸正丁酯、未反應的乙炔、未反應的一氧化碳、未反應的丁醇、非極性有機溶劑、副產(chǎn)物的氣液混合物。反應器中的催化劑為溴化鎳，助劑為溴化銅。

反應后的氣液混合物溫度為200℃，進入第一氣液分離器降溫至140℃得到產(chǎn)品丙烯酸正丁酯回收。

降溫后的氣體進入第二氣液分離器再次降溫至20℃進行氣液分離，得到丁醇和溶劑回收循環(huán)利用。

氣液二次分離后的氣體進入一氧化碳提取裝置，提取的一氧化碳經(jīng)一氧化碳出口導入壓縮機，經(jīng)壓縮機加壓后作為羰基化反應原料導入反應器，提取一氧化碳后的尾氣經(jīng)尾氣出口排出反應體系。

實施例2：

采用實施例1的方法制備丙烯酸正丁酯，區(qū)別在于：非極性有機溶劑替換為四氫呋喃；反應壓力為1.5MPa；反應溫度為240℃。

實施例3：

采用實施例1的方法制備丙烯酸正丁酯，區(qū)別在于：非極性有機溶劑替換為乙酰丙酮；反應壓力為8.0MPa；反應溫度為160℃。

采用以上實施例中具體的工藝條件及非極性有機溶劑進行乙炔羰基化制丙烯酸正丁酯，乙炔轉(zhuǎn)化率及丙烯酸正丁酯選擇性結(jié)果如表1所示。

表1 本實用新型實施例的乙炔轉(zhuǎn)化率及丙烯酸正丁酯選擇性結(jié)果

采用本實用新型所述的工藝制備丙烯酸正丁酯，反應速度快，乙炔轉(zhuǎn)化率高，丙烯酸正丁酯選擇性高，且由于先溶解再加壓可避免壓縮乙炔導致的安全隱患；反應過程中不會發(fā)生飛溫現(xiàn)象。此外，本實用新型中一氧化碳、丁醇、有機溶劑使用均形成循環(huán)管路，有效節(jié)約成本。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本實用新型而非限制本實用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下對本實用新型進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本實用新型的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。