技术领域
本发明涉及一种反应精馏制备乙酸甲酯的方法和设备，具体涉及采 用一种具有立体传质塔板的反应精馏塔制备乙酸甲酯的方法。
技术背景
乙酸甲酯是羰基化生产醋酐的原料之一。也是一种良好的溶剂， 用于硝酸纤维、醋酸纤维等多种纤维、树脂、油脂以及合成革生产中， 还适用于香精生产等。
酸和醇在酸性催化剂作用下，生成水和相应的酯，是一种可逆反 应，乙酸酯类中，以乙酸和甲醇为原料，以酸为催化剂，生成乙酸甲 酯的平衡常数为最高，为5.2，只有当甲醇与乙酸之间长时间充分接触 才能达到化学平衡。所说的酸可以是任何形式的酸，可以是无机类的 盐酸、硫酸、磷酸，也可以是有机类的对甲基苯磺酸，甚至是酸性的 树脂。
受反应平衡的限制且形成了醋酸甲酯——水和醋酸甲酯——甲醇 两种恒沸物，这两种共沸物与乙酸甲酯的沸点极其接近，要想由甲醇 与醋酸反应生产高纯度的醋酸甲酯是极其困难的。
乙酸甲酯传统的生产方法是，将乙酸、甲醇、催化剂加入到间歇 釜内，反应一定时间后，将该物料送入到下游的多个精馏塔中，为使 其中一种反应物达到高的转化率而将另一种反应物过量很多。精制的 乙酸甲酯从未反应物中分离出来，而乙酸甲酯——甲醇的共沸物则返 回反应器内。有些生产企业采用了一系列真空的和常压的精馏塔，用 以破坏醋酸甲酯——水的共沸组成。还有一些生产商采用了多个常压 精馏塔和一个萃取塔，以乙二醇乙烯单甲基醚为萃取剂，将醋酸甲酯 从甲醇中分离出来。
在EP0060717和EP0060719中，反应釜连接在一座精馏塔底。将 乙酸、甲醇、催化剂-对甲基苯磺酸、夹带剂-乙酸正丁酯共同加入 到反应釜中，生成的乙酸甲酯在精馏塔顶采出，塔中段采出夹带剂和 水，最终得到的乙酸甲酯含量仅为95％。
在US4435595中，提出了以反应精馏法生产乙酸甲酯的方法，该 工艺采用泡罩塔板作为气液接触界面，得到高纯度的乙酸甲酯，但是， 受雾沫夹带上限的限制，该类型的塔板持液量不能做到很大，因此需 要大量的塔板来保证反应物在塔内的长接触时间。
中国专利CN2475448Y公开了一种立体传质塔板，该立体传质塔 板的主要特点之一就是塔板上安装有分离板，因分离板的作用，塔板 上气液分离很彻底。但是，由于该塔板持液量大，塔板上液层高度落 差较大，导致的塔板上液层压降不均，同时，用于制备乙酸甲酯时， 还容易产生雾沫夹带现象，必须进行改进。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种乙酸甲酯的制备方法和具 有立体传质塔板的反应精馏塔，以克服现有技术存在的缺陷。
本发明的具有立体传质塔板的反应精馏塔，包括立式的塔体、水 平塔板和设置在水平塔板上的降液管；
所说的水平塔板上开有升气孔，在升气孔对应处装有喷射罩，喷 射罩上开有喷射孔，喷射罩与水平塔板之间有底隙，在喷射罩的顶部 分别通过支承架装有三层立体排布的分离板，三层立体排布的分离板 由平板组成，每一块分离板与喷射罩的水平夹角为-45～45°，下面一 层分离板和中间一层分离为开放型，上面一层分离板为封闭型，降液 管靠设置在水平塔板上，近降液管处设有出口堰。为了满足乙酸甲酯 的制备，发明人对塔板之间的间距和塔板出口堰的结构做了大量试验， 其特征在于，水平塔板之间的间距与出口堰高度之间的比例关系为：
出口堰高度∶间距＝0.2～0.5∶1，优选0.3～0.45∶1；
塔板出口堰的高度＝40mm～200mm；
出口堰的顶端为齿状，同时为了进一步消除塔板上的液相死角， 出口堰为中间高两端低的拱形。
采用上述具有立体传质塔板的反应精馏塔制备乙酸甲酯的方法包 括如下步骤：
将乙酸从塔体上部的乙酸进料口、催化剂从塔体中部的催化剂入 口、甲醇从塔体下部的甲醇进料口送入反应精馏塔，塔顶和乙酸进料 口之间为精馏段，乙酸和乙酸甲酯在这里进行分离，乙酸进料口和催 化剂进料口之间为萃取段，在该区域，乙酸破坏乙酸甲酯-甲醇、乙 酸甲酯-水的共沸组成，催化剂进料口和甲醇进料口之间为反应段， 在这里，乙酸与甲醇在催化剂作用下生成乙酸甲酯和水，甲醇进料口 以下是提馏段，甲醇从水中提馏出来。塔顶得到高纯度乙酸甲酯，塔 釜排出水。
原料甲醇和乙酸的摩尔比为0.8∶1～1.4∶1，优选按1.0～1.3；
所说的催化剂优选为硫酸，硫酸用量为甲醇和乙酸总进料量的 0.3～1.2％，优选0.5～1.0％；
回流比为1～2，塔底温度为88～90℃，塔顶温度为56.5～57.5℃；
塔底压力为表压0.05MPa，塔顶压力为常压；
反应段的塔板可以是10～60块，优选15～29块；
精馏段塔板可以是5～18块，优选8～14块；
萃取段塔板可以是14～30块，优选14～24块；
采用本发明的具有立体传质塔板的反应精馏塔，塔板上的持液量 明显提高，却没有明显的雾沫夹带，单塔的生成效率明显提高，塔顶 醋酸甲酯含量产品纯度可达99.3％以上。
附图说明
图1为立体传质塔板结构示意图。
图2为塔板的平面示意图。
图3为反应精馏塔示意图。
具体实施方式
参见图1，图2和图3，本发明的具有立体传质塔板的反应精馏塔， 包括立式的塔体1、水平塔板9和设置在水平塔板9上的降液管7；
所说的水平塔板9上开有三排升气孔10，在升气孔10对应处装 有喷射罩2，喷射罩2上开有喷射孔3，喷射罩2与水平塔板9之间有 底隙8，在喷射罩2的顶部分别通过支承架11装有三层立体排布的分 离板4、5和6，三层立体排布的分离板由平板组成，每一块分离板与 喷射罩2的水平夹角为-45～45°，下面一层分离板和中间一层分离为 开放型，上面一层分离板为封闭型，降液管7靠设置在水平塔板9上， 近降液管7处设有出口堰12，其特征在于，出口堰高度∶间距＝0.2～ 0.5∶1，优选0.3～0.45∶1；塔板出口堰12的高度＝40mm～200mm， 出口堰12的顶端为齿状，出口堰12为中间高两端低的拱形。
实施例1～4
采用如图1，图2和图3所示的反应精馏塔，甲醇和乙酸分别从 下部和上部加入到反应精馏塔内，硫酸从中部加入反应精馏塔内。
出口堰为齿状结构，出口堰高度为200mm；
塔板间距为450mm；
反应段塔板数量为21块；
精馏段塔板14块；
萃取段塔板18块；
原料摩尔比：甲醇∶乙酸＝1.2；
硫酸加入量为甲醇和乙酸总进料重量的0.6％。 采用不同的回流比，结果见下表
回流比 塔顶产物中醋酸甲酯含量％ 1.0 99.3 1.2 99.5 1.4 99.6 1.8 99.1
实施例5
采用与实施例1～4相同的方法与装置，反应段塔板数量为29块， 原料进料摩尔比：甲醇/乙酸＝1.0，回流比控制在1.1，塔顶得到的乙酸 甲酯含量为99.5％。