具体实施方式

在下文中，将更详细地描述本发明以便于对本发明的理解。

将理解的是，在本发明的说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应被解释为限于具有通用字典中定义的含义。将进一步理解的是，基于发明人可以适当地定义词语或术语的含义以最好地说明本发明的原理，词语或术语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文和本发明的技术构思中的含义一致的含义。

根据本发明的实施例的二酯类材料生产单元包括：反应装置，所述反应装置包括反应容器和气相排放管线，在所述反应容器中进行二羧酸和伯醇的酯化反应，所述气相排放管线安装在反应容器的上端使得汽化的伯醇和水通过该气相排放管线排放到塔；塔，所述塔包括塔主体、液相管线以及气相管线，在所述塔主体中进行从气相排放管线引入的伯醇和水的气液分离，所述液相管线安装在塔主体的下部使得液化的富醇流流入反应装置中，所述气相管线安装在塔主体的上部并且连接到闪蒸罐的侧部，使得气相的伯醇和水的混合物流流出；热交换器，所述热交换器安装在塔的气相管线上以移除气相管线的热量；闪蒸罐，所述闪蒸罐具有闪蒸罐主体、闪蒸罐下部管线以及闪蒸罐上部管线，在所述闪蒸罐主体中在包含伯醇和水的混合物流中进行液相和气相的分离，包含液化的伯醇的液相从闪所述蒸罐下部管线中排出，所述闪蒸罐上部管线安装成将气相伯醇和水的混合物流排放到层分离器；冷凝器，所述冷凝器安装在闪蒸罐上部管线上以使管线中的气相伯醇和水的混合物液化；以及层分离器，所述层分离器包括分离罐、有机层管线以及水层管线，在所述分离罐中进行液化的伯醇和水的混合物向有机层和水层的层分离，分离的有机层通过有机层管线排出，分离的水层通过水层管线排出。

另外，闪蒸罐的闪蒸罐下部管线连接到选自由塔主体侧上部、塔主体侧下部和反应容器组成的组中的一个或多个位置，二酯类材料生产单元的层分离器的有机层管线连接到选自由闪蒸罐主体侧部、塔主体侧上部、塔主体侧下部以及反应容器组成的组中的一个或多个位置，并且闪蒸罐下部管线和有机层管线中的一个或多个连接到塔主体侧上部。

在典型的二酯类材料生产工艺中应用将要回流到反应器的上部的诸如醇的气相材料送回到反应器的系统时，通常应用以下的系统，该系统通过在塔的上部安装热交换器来回收热量并且通过进一步液化和液化后的层分离来将回收的热量送回到反应器。

在这种情况下，在使用热交换器从塔的上部的气相材料中回收热量的工序中，气相的一部分在管线中被液化，气相的另一部分以气相残留，因此，液相和气相在管道中共存，从而引起流体流动的问题、出现由于在管线中热传递相对较慢的液相的存在导致冷凝器的效率大幅降低的问题。

因此，在根据本发明的实施例的生产单元中，在热交换之后在管线中产生的液相没有被立即引入到层分离器中，而是通过闪蒸罐再次进行气液分离，从而能够在降低冷凝器的效率的情况下解决管线中的流体流动的流变问题。另外，在执行通过冷凝器进行液化和冷却后进行的层分离之前，一些非反应物能够从闪蒸罐中回流到塔和/或反应装置，因此，回流的非反应物(例如，醇)能够在其温度保持为高温的同时再次被注入到反应器中，从而当回流量相同时也能够实现反应器中使用的蒸汽量的减少。

在下文中，将参照附图描述根据本发明的实施例的二酯类材料生产单元。

图1是示出根据本发明的实施例的二酯类材料的生产单元10的工艺图。生产二酯类材料的设备包括：反应装置11，在反应装置11中进行二羧酸和伯醇的酯化反应；塔12，在塔12中通过将醇和水提取上来以进行气液分离，其中所述醇是在反应过程中汽化的非反应物，所述水是副反应物；热交换器16，所述热交换器16用于回收排出到塔的上部的气相管线121的热量；闪蒸罐13，所述闪蒸罐13用于在管线上进行液化的伯醇以及气相的伯醇和水的混合物的气液分离，以使存在于管线中的液相在层分离之前返回到反应装置；冷凝器15，所述冷凝器15用于在将气相伯醇和水的混合物引入到层分离器之前使所述气相伯醇和水的混合物全体液化；以及层分离器14，所述层分离器14用于通过层分离来分离液化的伯醇和水的混合物。

具体地，生产单元10包括反应装置11，并且反应装置11包括：在其中进行二羧酸和伯醇的酯化反应的反应容器110；以及安装在反应容器110的上端的气相排放管线111，汽化的伯醇和水通过该气相排放管线111排放到塔。

反应装置11可以还具有：原料注入管线112’，通过该原料注入管线112’注入作为原料的二羧酸和伯醇；以及产物管线112，如果设置多个生产单元，则产物管线112用于将产物送到下一生产单元的反应装置，或者当具有单个生产单元时或者当其是多个生产单元中的最后一个生产单元时将产物送到纯化单元。

然而，原料注入管线112’可以具有进一步预混合器(未示出)，所述预混合器安装在初始生产单元的前端，以将原料注入到预混合器中，从而将原料供应给反应装置，或者能够通过与一个原料输入管线进行管线混合来供应原料。或者，可以通过对于每种原料的不同的注入管线来供应原料。原料的注入方法不特别限制，只要其是能够将原料供应到反应装置中的方法即可。

另外，生产单元10包括塔12，通过气相排放管线111连接到反应装置11的塔12包括：塔主体120，在所述塔主体120中进行从气相排放管线111引入的伯醇和水的气液分离；液相管线122，所述液相管线122安装在塔主体120的下部使得液化的富醇流流入到反应装置中；以及气相管线121，所述气相管线121安装在塔主体120的上部并连接到闪蒸罐13的侧部使得气相的伯醇和水的混合物流流出。

在反应装置11中，在反应容器110中进行酯化反应，该反应可以通过以二羧酸和伯醇为原料在约150℃至230℃的温度下执行。作为原料的二羧酸可以包括选自由对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸和环己烷二羧酸组成的组中的一种或多种，并且作为另一种原料的伯醇可以具有3至10个碳原子。

当使用该原料来进行酯化反应时，酯化反应的反应温度可以高于用作原料的具有3至10个碳原子的伯醇的沸点，从而在反应过程中不可避免地发生伯醇的汽化。另外，由于伯醇的汽化，出现了反应物在反应容器中连续地减少的问题。因此，通过注入高于理论上的当量比的过量的伯醇来进行反应。

因此，反应部(特别是稍后描述的生产系统中的第一反应部)中的二羧酸与伯醇的摩尔比可以为1:2至1:5，可以防止由于过量的醇的注入引起的不必要的回流而导致的能量损失，并且可以考虑到实现反应的转化率和控制最小停留时间方面所需的过量的醇来确定。摩尔比可以优选地为1:2至1:4，并且为了最佳地反映上述情况，可以应用1:2.5至1:4的摩尔比。

另外，酯化反应产生水作为副反应物，但是，相反，水的产生可能加速逆反应并成为妨碍实现目标转化率的原因，因此，从反应容器中除去水也很重要。

也就是说，在反应装置11中应将在反应过程中产生的气相水除去，并且不可避免地，使汽化的伯醇再次液化并使再次液化的伯醇返回到反应器的操作是必要的。因此，在反应装置11的上部安装塔12。

在塔12中，进行汽化的伯醇和水的气液分离。气相伯醇和水的混合物从反应容器110的上部处的气相排放管线111，被引入到塔12的塔主体120的下部，并且引入的气相混合物在塔12的塔主体120中上升并与从塔12的侧上部下降的液相伯醇接触，从而伯醇和水分别被分离到塔主体120的下部和塔主体120的上部中。这里，从塔12的上部下降的液相伯醇可以从后端的闪蒸罐13或从层分离器14供应。

在反应装置11中汽化的伯醇和水通过塔12中的气液分离被主要地分离，并且液化的伯醇通过液相管线122被供应回到反应器110，因此，能够参与反应。另外，仍处于气相的水和未分离的伯醇的混合气体通过塔的上部的气相管线121排出。此时，通过气相管线121排出的内部气相混合物流的温度可以为约130℃至180℃。尽管一部分伯醇被液化并返回到反应器，但伯醇仍可能过量，因此，伯醇与水的重量比可以为大约1或更大。

生产单元10包括热交换器16，热交换器16用于回收塔的气相管线121的热量并将其传递到在工序中需要热供应的另一位置，并且热交换器16安装在塔12的气相管线121上。从塔中通过气相管线121排出的气相水和伯醇的混合物流应该最终液化，使得伯醇回流并且水被除去，其是应从该流中除去热量的流。然而，当仅通过冷凝器除去热量时，能量损失大。因此，优选地进行将气相管线中的混合物流的热量通过热交换器16传递到该工艺中的另一位置并除去热量的操作。

同时，当如上所述从气相管线121中的流中去除热量时，可能发生液化，在这种情况下，可能发生液体和气体共存于管线内的现象。然而，当气体和液体共存于管道中时，可能在其中发生流变问题，并且还具有如下问题：由于在随后通过冷凝器除去残留热量时液相的存在，因此冷却效率大幅降低。

因此，在本发明中，引入闪蒸罐13以解决上述问题。由于被热交换器16液化的伯醇可以在流经冷凝器15之前通过闪蒸罐13立即再循环，因此不会出现管道中的流变问题或冷凝器的效率降低的问题。

通过气相管线121连接到塔12的闪蒸罐13具有：闪蒸罐主体130，在闪蒸罐主体130中，包括部分地液化的伯醇和水的混合物流被进行气液分离；闪蒸罐下部管线132，包括液化的伯醇的液相经由该闪蒸罐下部管线132排出；以及闪蒸罐上部管线131，该闪蒸罐上部管线131安装成将气相伯醇和水的混合物流排出到层分离器14。

闪蒸罐13可以在闪蒸罐主体130的内部进行气液分离，并且可以通过简单的设备和处理使大量的伯醇返回到反应器中。此时，液化的伯醇可以经由闪蒸罐下部管线132通过反应装置11或塔12被回收到反应系统。由于从闪蒸罐13回收的伯醇的温度高于通过冷凝和冷却的温度，因此，即使将伯醇回收到反应器中，也可以使反应系统中的温度变化最小化。另外，由于一部分伯醇被主要地分离，因此可以大幅减少在冷凝器中使用的冷却水的量，因此，通过引入闪蒸罐13获得的节能效果可以是显著的。

另外，生产单元10包括层分离器14。通过闪蒸罐上部管线131连接到闪蒸罐13的层分离器14包括：分离罐140，在分离罐140中将从闪蒸罐的上部排出的气相液化以进行向有机层和水层的层分离；有机层管线141，分离的有机层通过有机层管线141中排出；以及水层管线142，分离的水层从水层管线142中排出。

进一步，生产单元10包括冷凝器15，冷凝器15用于进行冷却和冷凝，使得流过闪蒸罐13的闪蒸罐上部管线131的流在被引入到层分离器14之前液化，并且冷凝器15安装在闪蒸罐上部管线131上。液化的液相伯醇和水在层分离器14的分离罐140中分离成伯醇的有机层和水的水层。

有机层中的伯醇可以通过有机层管线141再循环到闪蒸罐13、塔12或反应装置11，并且有机层管线中的伯醇流的温度可以为约40℃至约95℃。通常，仅通过层分离器14实现回流，而没有通过闪蒸罐13进行的伯醇再循环，从而当再循环的伯醇被引入到反应系统时，反应温度降低，因此，需要向反应器供应额外的蒸汽。然而，在本发明中，由于从闪蒸罐13再循环的伯醇的温度相对较高，因此可以额外预期节能的效果。

另外，水层中的水通过水层管线142从分离罐14中排出。此时，排出的水可以用于作为工艺中的生成水通过附加的分离设备产生蒸汽，对水从反应装置中除去后的利用没有特别限制。

根据本发明的一个实施例的生产单元10包括闪蒸罐13的闪蒸罐下部管线132和层分离器14的有机层管线141，作为使伯醇进行回流，即再循环的管线。在使伯醇返回到反应装置11时，可以在各种位置处连接再循环管线。闪蒸罐下部管线132连接到选自由塔主体120的侧上部、塔主体120的侧下部和反应容器110组成的组中的一个或多个位置，有机层管线141连接到选自由闪蒸罐主体130的侧部、塔主体120的侧上部、塔主体120的侧下部和反应容器110组成的组中的一个或多个位置。

此时，闪蒸罐下部管线132和有机层管线141中的任一个必须连接到塔12的塔主体120的侧上部。这是因为，仅当气相在塔12的塔主体120的下部上升并且液相在塔12的塔主体120的上部下降时才能够进行气液分离。

图2至图7示出了将管线连接使得闪蒸罐下部管线132和有机层管线141最终被引入到反应装置11中的示例。

图2示出了闪蒸罐下部管线132连接到塔12的塔主体120的侧上部，并且有机层管线141连接到闪蒸罐13的闪蒸罐主体130的侧部。图3示出了虽然闪蒸罐下部管线132的连接相同，但是有机层管线141被配置为连接到闪蒸罐下部管线132而不是闪蒸罐主体的侧部使得伯醇通过管线连接被再循环。图4也示出了闪蒸罐下部管线132的连接相同并且有机层管线141连接到塔12的塔主体120的侧下部。

另外，图5示出了通过层分离器14的有机层管线141实现与塔12的塔主体120的侧上部的连接并且闪蒸罐下部管线132连接到塔主体120的侧下部。图6示出了闪蒸罐下部管线132和有机层管线141分别连接到反应容器110的侧上部和塔主体120的示例，示出了闪蒸罐下部管线132和有机层管线141分别连接到塔主体120的侧上部和反应容器110的示例。

如上所述，在图2至图7中，可以确认，闪蒸罐下部管线132和有机层管线141中的任一个必须连接到塔12的塔主体120的侧上部。如上所述，仅需要将一个管线连接到塔12的塔主体120的侧上部。然而，可以考虑层分离器14的有机层管线141的流温度低的事实而适当地配置，使得在从反应装置11向反应容器供应的蒸汽的量方面效果不会很大，并且当引入到塔主体120的侧下部中时，可能难以预期塔12中的气液分离效率的提高。

如图2至图4所示，优选地，连接闪蒸罐下部管线132和有机层管线141。

根据本发明的实施例，提供了在其中串联连接有两个以上的上述的二酯类材料生产单元的反应部、以及用于纯化从反应部中排出的反应产物的纯化单元。

从整个过程来看，上述的二酯类材料的生产单元可以是构成“反应部”的一部分的一个反应器。在本发明中，在生产二酯类材料的连续工艺中，优选地，连接两个以上、优选地3至6或3至5个生产单元。

当连接两个以上的生产单元10时，在反应装置11中产生的产物可以通过产物管线112排出并移动到下一个生产单元。图1至图8中示出的“…”可以被解释为可以耦接两个以上生产单元的表现。

具体地，生产二酯类材料的连续工艺可以包括：第一生产系统，所述第一生产系统包括进行直接酯化反应的第一反应部和纯化第一反应部的产物的第一纯化单元；以及第二生产系统，所述第二生产系统包括通过额外注入醇进行与产生的双酯的反式酯化反应的第二反应部和纯化第二反应部的产物的第二纯化单元。进一步，可以包括废水处理单元或混合醇分离单元。

根据本发明的实施例的生产单元可以具体地涉及第一生产系统中的第一反应部，在其中进行直接酯化反应。然而，即使在后端的第一纯化单元、第二反应单元和第二纯化单元未被连接在一起，只要反应过程是包含醇作为反应物并且产生水作为副产物从而减少反应器中的蒸汽量和回流量的过程，则反应过程也不特别地限制。

示例

在下文中，将参考示例详细描述本发明。然而，以下示例仅是对本发明的说明，不旨在限制本发明的范围。

在以下示例和比较例中，在商业的工艺模拟程序ASPEN PLUS中使用CONTINUOUSMODELER(连续模型)对根据二酯类材料的连续生产的方法、根据本发明的方法的工艺系统进行了模拟。

实验例1

在使用以上程序执行模拟时，通过图2中所示的工艺执行了模拟，其中耦接有四个相同的生产单元，作为原料，二羧酸为对苯二甲酸，伯醇为2-乙基己醇，并且两种原料的摩尔比设定为1:3。包含通过有机层管线141排出的伯醇的有机层的温度设定为40℃，闪蒸罐下部管线132和有机层管线141的连接位置如下表1所示变化。确定在冷凝器15中消耗的冷却剂的量和在塔12的气相管线121中流动的蒸汽的总流量，下表1中的值是假设比较例1-1为100％的相对％。

[表1]

参照以上表1，可以确认，由于安装了闪蒸罐，因此塔的气相管线、即上部的流量增加，这意味着塔的容量可以与闪蒸罐分开。可以看出，通过使液相在流到冷凝器之前在闪蒸罐中再循环一次，可以大幅提高冷却效率。

另外，在示例1-1至1-6的情况下，尽管与比较例相比，回流量相对较大，但是可以确认，尽管回流量大，但冷却剂使用量大幅减少。因此，可以确认，从热交换器回收的热量也增加2倍至3倍。

从以上可以确认，根据本发明的生产单元是一种创新工艺，其能够通过增加可回收的热量来减少整个工艺的能量损失、以及能够通过安装闪蒸罐来提高冷却效率。

实验例2

在使用以上程序执行模拟时，通过图2中所示的工艺执行了模拟，其中耦接有四个相同的生产单元，作为原料，二羧酸为对苯二甲酸，伯醇为2-乙基己醇，并且两种原料的摩尔比设定为1:2.5。包含通过有机层管线141排出的伯醇的有机层的温度设定为95℃，闪蒸罐下部管线132和有机层管线141的连接位置如下表2所示变化。确定在冷凝器15中消耗的冷却剂的量和在塔12的气相管线121中流动的蒸汽的总流量，下表2中的值是假设比较例2-1为100％的相对％。

[表2]

参照以上表2，可以确认，由于安装了闪蒸罐，因此塔的气相管线、即上部的流量增加，这意味着塔的容量可以与闪蒸罐分开。可以看出，在使液相在流到冷凝器之前在闪蒸罐中再循环一次，从而大幅提高了冷却效率。

另外，在示例2-1至2-6的情况下，尽管与比较例相比，回流量相对较大，但是可以确认，尽管回流量大，但冷却剂使用量大幅减少。因此，可以确认，从热交换器回收的热量也增加2倍至3倍。

从以上可以确认，根据本发明的生产单元是一种创新工艺，其能够通过增加可回收的热量来减少整个工艺的能量损失、以及能够通过安装闪蒸罐来提高冷却效率。

[附图标记或符号的说明]

10：生产单元；11：反应装置

110：反应容器；111：气相排放管线

112：产物管线；112’：原料注入管线

12：塔；120：塔主体

121：气相管线；122：液相管线

13：闪蒸罐；130：闪蒸罐主体

131：闪蒸罐上部管线；132：闪蒸罐下部管线

14：层分离器；140：分离罐

141：有机层管线；142：水层管线

15：冷凝器；16：热交换器