阅读说明：本技术 一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法 (Method for preparing vinyl acetate by using microchannel reactor ) 是由 杨琳 熊磊 张存浩 邹倩 冷梅 董灿生 张国宾 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法,包括如下步骤：向乙酸中加入催化剂,混合均匀得到悬浮液,通入微通道反应器,同时乙烯、氧气一起通入所述微通道反应器,控制微通道反应器温度,反应,将微通道反应器出口的产物通过冷凝装置进行收集,得到含有未反应原料的气体和含有催化剂的液体,含有催化剂的液体分离出催化剂后蒸馏得到乙酸乙烯酯,含有未反应原料的气体作为循环气通入所述微通道反应器。本发明采用连续操作的通过微通道反应器,反应时间从传统的数小时缩短到几十秒至几分钟,显著提高了反应效率。本发明可加强传质、传热性能,保持反应温度恒定,避免飞温现象,减少副产物的产生,同时提高了反应过程的安全性。(The invention discloses a method for preparing vinyl acetate by using a microchannel reactor, which comprises the following steps: adding a catalyst into acetic acid, uniformly mixing to obtain a suspension, introducing the suspension into a microchannel reactor, introducing ethylene and oxygen into the microchannel reactor, controlling the temperature of the microchannel reactor, reacting, collecting a product at an outlet of the microchannel reactor by a condensing device to obtain gas containing an unreacted raw material and liquid containing the catalyst, separating the catalyst from the liquid containing the catalyst, distilling to obtain vinyl acetate, and introducing the gas containing the unreacted raw material into the microchannel reactor as a circulating gas. The invention adopts a microchannel reactor which is operated continuously, the reaction time is shortened from traditional hours to dozens of seconds to several minutes, and the reaction efficiency is obviously improved. The invention can strengthen the mass transfer and heat transfer performance, keep the reaction temperature constant, avoid the temperature runaway phenomenon, reduce the generation of by-products and simultaneously improve the safety of the reaction process.)

一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法

技术领域

本发明属于有机合成应用技术领域，具体涉及一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法。

背景技术

乙酸乙烯酯(VAC)，也称为醋酸乙烯，是一种重要的有机化工原料。通过自身聚合或与其它单体共聚，乙酸乙烯酯可以生成聚乙烯醇(PVA)，乙酸乙烯酯-乙烯共聚物(EVA)、聚乙酸乙烯酯(PVAC)，乙酸乙烯酯-氯乙烯共聚物(EVC)等等产物。这些产物的用途十分广泛，一般可用于粘接剂、纸张或织物的上胶剂、油漆、墨水、皮革加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。

一般而言，乙酸乙烯酯的生产工艺路线有乙烯法和乙炔法两种。在世界范围内，目前乙烯法生产占主导地位。乙烯法乙酸乙烯酯生产过程是将原料乙烯、氧气和乙酸气体送入反应器与催化剂接触，在0.5-1.4MPa(表压)压力和130-220℃温度下反应生成VAC、水及少量副产物，高温反应气体经过多级冷却、冷凝后进入气体分离装置，以达到气液分离的目的。未反应乙烯气体返回压缩机。冷凝的乙酸和VAC混合液送精馏工序进行VAC的精制。

微通道反应装备具有常规反应器所不具备的一系列特性：通道尺寸微型化、较大的换热比表面积、优良的传质传热特性、连续反应、可跳过经逐级放大试验直接放大、生产灵活且安全性能高。

迄今为止，尚未见到以微通道反应器进行乙烯法制备乙酸乙烯酯的报道。

发明内容

一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法，包括如下步骤：向乙酸中加入催化剂，使催化剂的终质量含量为1％-10％，混合均匀得到悬浮液，以8-18g/min的流速通入微通道反应器，同时乙烯以10-25g/min、氧气以3-5g/min的流速一起通入所述微通道反应器，控制微通道反应器温度为100～220℃，反应80～300s，将微通道反应器出口的产物通过冷凝装置进行收集，得到含有未反应原料的气体和含有催化剂的液体，含有催化剂的液体分离出催化剂后蒸馏得到乙酸乙烯酯，含有未反应原料的气体作为循环气通入所述微通道反应器。

微通道反应器的微通道结构为直流型的管状结构，增强混合型的T型结构、球形结构、球形带挡板结构、水滴状结构或心形结构。

催化剂优选负载型双金属催化剂Pd-Pt/Al₂O₃，粒径为1-10μm。

微通道反应器温度优选为110～160℃。

反应时间优选为120s～200s。

本发明的优点：

1、本发明采用连续操作的通过微通道反应器，反应时间从传统的数小时缩短到几十秒至几分钟，显著提高了反应效率。

2、所采用的反应设备微通道反应器内可加强传质、传热性能，保持反应温度恒定，避免飞温现象，减少副产物的产生，同时提高了反应过程的安全性。

附图说明

图1为本发明用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的工程流程图。

图2为本发明所用微通道反应器模块的典型结构单元图；(A)增强混合型的T型结构，(B)球形结构，(C)球型带挡板结构，(D)水滴状结构；(E)心型结构。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不仅仅局限于下述实施例。

实施例1

一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法，包括如下步骤：向乙酸中加入催化剂，使催化剂的终质量含量为5％，混合均匀得到悬浮液，以13g/min的流速通入微通道反应器，微通道反应器的微通道结构为心形结构，同时乙烯以18g/min、氧气以4g/min的流速一起通入所述微通道反应器，控制微通道反应器温度为150℃，反应150s，将微通道反应器出口的产物通过冷凝装置进行收集，得到含有未反应原料的气体和含有催化剂的液体，含有催化剂的液体分离出催化剂后蒸馏得到乙酸乙烯酯，含有未反应原料的气体作为循环气通入所述微通道反应器。

催化剂为负载型双金属催化剂Pd-Pt/Al₂O₃，粒径为1-10μm。

乙烯、氧气、乙酸的单程转化率分别为11.5％、55.7％和58.7％。以乙酸计，总收率为95.2％。

实施例2

一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法，包括如下步骤：向乙酸中加入催化剂，使催化剂的终质量含量为3％，混合均匀得到悬浮液，以8g/min的流速通入微通道反应器，微通道反应器的微通道结构为水滴状结构，同时乙烯以10g/min、氧气以3g/min的流速一起通入所述微通道反应器，控制微通道反应器温度为110℃，反应200s，将微通道反应器出口的产物通过冷凝装置进行收集，得到含有未反应原料的气体和含有催化剂的液体，含有催化剂的液体分离出催化剂后蒸馏得到乙酸乙烯酯，含有未反应原料的气体作为循环气通入所述微通道反应器。

催化剂为负载型双金属催化剂Pd-Pt/Al₂O₃，粒径为1-10μm。

乙烯、氧气、乙酸的单程转化率分别为10.7％、52.3％和57.1％。以乙酸计，总收率为94.1％。

实施例3

一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法，包括如下步骤：向乙酸中加入催化剂，使催化剂的终质量含量为7％，混合均匀得到悬浮液，以18g/min的流速通入微通道反应器，微通道反应器的微通道结构为直流型的管状结构，同时乙烯以25g/min、氧气以5g/min的流速一起通入所述微通道反应器，控制微通道反应器温度为160℃，反应120s，将微通道反应器出口的产物通过冷凝装置进行收集，得到含有未反应原料的气体和含有催化剂的液体，含有催化剂的液体分离出催化剂后蒸馏得到乙酸乙烯酯，含有未反应原料的气体作为循环气通入所述微通道反应器。

催化剂为负载型双金属催化剂Pd-Pt/Al₂O₃，粒径为1-10μm。

乙烯、氧气、乙酸的单程转化率分别为12.5％、55.1％和60.3％。以乙酸计，总收率为96.3％。

实施例4

一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法，包括如下步骤：向乙酸中加入催化剂，使催化剂的终质量含量为1％，混合均匀得到悬浮液，以10g/min的流速通入微通道反应器，微通道反应器的微通道结构为增强混合型的T型结构，同时乙烯以20g/min、氧气以3g/min的流速一起通入所述微通道反应器，控制微通道反应器温度为100℃，反应300s，将微通道反应器出口的产物通过冷凝装置进行收集，得到含有未反应原料的气体和含有催化剂的液体，含有催化剂的液体分离出催化剂后蒸馏得到乙酸乙烯酯，含有未反应原料的气体作为循环气通入所述微通道反应器。

催化剂为负载型双金属催化剂Pd-Pt/Al₂O₃，粒径为1-10μm。

乙烯、氧气、乙酸的单程转化率分别为13.4％、56.1％和61.2％。以乙酸计，总收率为93.9％。

实施例5

一种用微通道反应器制备乙酸乙烯酯的方法，包括如下步骤：向乙酸中加入催化剂，使催化剂的终质量含量为10％，混合均匀得到悬浮液，以14g/min的流速通入微通道反应器，微通道反应器的微通道结构为球形结构，同时乙烯以15g/min、氧气以4g/min的流速一起通入所述微通道反应器，控制微通道反应器温度为220℃，反应80s，将微通道反应器出口的产物通过冷凝装置进行收集，得到含有未反应原料的气体和含有催化剂的液体，含有催化剂的液体分离出催化剂后蒸馏得到乙酸乙烯酯，含有未反应原料的气体作为循环气通入所述微通道反应器。

催化剂为负载型双金属催化剂Pd-Pt/Al₂O₃，粒径为1-10μm。

乙烯、氧气、乙酸的单程转化率分别为9.6％、52.0％和55.9％。以乙酸计，总收率为91.1％。

用球形带挡板结构替代本实施例的球形结构，其它同本实施例，制备乙酸乙烯酯。

上述实施例仅是本发明的个别具体实施方法，并非对本发明的实施方法的限定，根据上述方法做出的其他不同形式的等效变化和变动所获得的技术方案均属于本发明保护范围。