馬來酸二甲酯的合成工藝的製作方法

2023-08-13 03:19:26

本發明屬於有機合成領域，涉及一種馬來酸二甲酯的合成工藝，特別涉及一種馬來酸酐與甲醇合成馬來酸二甲酯的酯化反應。

背景技術：

馬來酸二甲酯是一種無色粘稠液體，可以作為塗料、粘結劑、光學材料、防縮整理劑、水處理劑PBTCA的重要合成原料和中間體。

傳統的馬來酸二甲酯的生產方法多採用以順酐為原料，在硫酸的催化作用下與甲醇進行酯化反應，該生產工藝雖然催化劑硫酸的催化活性高、價格便宜，但存在副反應多、產品容易異構化成富馬酸二甲酯、設備腐蝕嚴重、後續處理複雜等缺點。後來逐漸出現了反應效率高的催化酯化塔反應工藝，採用固體酸和強酸性離子交換樹脂作催化劑減少腐蝕，降低成本。但是由於反應塔反應的連續性，馬來酸單甲酯與甲醇不能實現充分的接觸反應，導致反應酯化率低，甲醇利用率低等問題。

公開號CN102908955A公開的大孔篩板酯化反應器及馬來酸二甲酯的製備方法，採用篩板上開凹槽，凹槽底部設直徑逐漸縮小通孔，凹槽上設活動的止逆閥。催化劑置於塔板上。相鄰上一塊篩板上設置降液管，降液管穿過該塊篩板，上部開口設有防護罩。馬來酸單甲酯以液相形式從反應器頂部引入，甲醇以氣相形式從反應器底部引入，反應後得到馬來酸二甲酯從反應器底部引出反應器。該反應液相馬來酸單甲酯和甲醇氣體由於一個從底部進入一個從頂部進入，而且甲醇沸點較低，導致接觸時間短，不能充分參加反應。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的上述缺點，為了在反應過程中甲醇與中間體馬來酸單甲酯能夠充分接觸反應，本發明提供一種馬來酸二甲酯的合成工藝，採用多個甲醇蒸汽輸入，使甲醇蒸汽在整個酯化釜中能夠均勻分布，增大與馬來酸單甲酯的接觸面積和接觸時間，從而使提高酯化率，增大甲醇利用率，提高反應效率。

本發明技術方案如下：

一種馬來酸二甲酯的合成工藝，包括以下步驟：

1）將馬來酸酐與甲醇以摩爾比1：1～1.5的比例連續的加入單酯化反應釜中於70～100℃反應生成馬來酸單甲酯，保持單酯化反應釜1/3～2/3的液位，將生成的馬來酸單甲酯連續的泵入催化酯化塔；

2）馬來酸單甲酯從催化酯化塔第一層塔板上部進入催化酯化塔，甲醇蒸汽從每一層塔板的上部液面以下進入催化酯化塔，每一層塔板上分布固體催化劑，馬來酸單甲酯與甲醇蒸汽在每一層塔板上在固體催化劑的催化作用下合成馬來酸二甲酯。

進一步地，步驟1）中，所述的催化酯化塔由5～20層塔板組成；

進一步地，步驟2）中，所述馬來酸單甲酯以1～2t/h的流速進入催化酯化塔；

進一步地，步驟2）中，所述甲醇蒸汽在每一層塔板的上部液面以下以1.5～3t/h的速度進入催化酯化塔；

進一步地，步驟2）中，所述的催化酯化塔，塔頂溫度60～90℃，塔中溫度為95～150℃；

進一步地，步驟2）中，所述固體催化劑為強酸性離子交換樹脂。

本發明有益效果在於：與常用的催化酯化塔相比，馬來酸單甲酯的合成採用連續化不僅增加了生產效率，而且充分利用了單酯化反應的餘熱提高了能量利用率，節約成本；馬來酸二甲酯的酯化過程採用多個甲醇蒸汽輸入，將甲醇蒸汽的加入分布在每個塔板上，使每個塔板都形成一個沸騰狀態的小反應器，增加了馬來酸單甲酯與甲醇的接觸面積和接觸時間，避免了甲醇蒸汽在上升過程中液化回流入塔釜導致甲醇在塔中分布不均勻，提高了反應效率和酯化率，增大了甲醇利用率，提高收率的同時減低了生產成本，適合工業應用。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步描述本發明，在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均包括在本發明的範圍內。

實施例1

一種馬來酸二甲酯的合成工藝，包括以下步驟：

1）將馬來酸酐與甲醇以摩爾比1：1.3的比例連續的加入單酯化反應釜中於85℃反應生成馬來酸單甲酯，保持單酯化反應釜1/3～2/3的液位，將生成的馬來酸單甲酯連續的泵入11層塔板催化酯化塔；

2）馬來酸單甲酯以1.3t/h的流速從催化酯化塔第一層塔板上部進入催化酯化塔，甲醇蒸汽以2t/h的速度從每一層塔板的上部液面以下進入催化酯化塔，塔頂溫度60～90℃，塔中溫度為105～120℃，每一層塔板上分布強酸性離子交換樹脂，馬來酸單甲酯與甲醇蒸汽在每一層塔板上在強酸性離子交換樹脂的催化作用下合成馬來酸二甲酯，過量甲醇自塔頂進入甲醇精餾塔精餾回收利用。

本實施例酯化率為99.9%，收率以馬來酸酐計算接近100%。

實施例2

一種馬來酸二甲酯的合成工藝，包括以下步驟：

1）將馬來酸酐與甲醇以摩爾比1：1.1的比例連續的加入單酯化反應釜中於70℃反應生成馬來酸單甲酯，保持單酯化反應釜1/3～2/3的液位，將生成的馬來酸單甲酯連續的泵入15層塔板催化酯化塔；

2）馬來酸單甲酯以1.5t/h的流速從催化酯化塔第一層塔板上部進入催化酯化塔，甲醇蒸汽以2t/h的速度從每一層塔板的上部液面以下進入催化酯化塔，塔頂溫度60～90℃，塔中溫度為105～120℃，每一層塔板上分布強酸性離子交換樹脂，馬來酸單甲酯與甲醇蒸汽在每一層塔板上在強酸性離子交換樹脂的催化作用下合成馬來酸二甲酯，過量甲醇自塔頂進入甲醇精餾塔精餾回收利用。

本實施例酯化率為99.6%，收率以馬來酸酐計算為接近100%。

實施例3

一種馬來酸二甲酯的合成工藝，包括以下步驟：

1）將馬來酸酐與甲醇以摩爾比1：1.5的比例連續的加入單酯化反應釜中於95℃反應生成馬來酸單甲酯，保持單酯化反應釜1/3～2/3的液位，將生成的馬來酸單甲酯連續的泵入20層塔板催化酯化塔；

2）馬來酸單甲酯以1.3t/h的流速從催化酯化塔第一層塔板上部進入催化酯化塔，甲醇蒸汽以3t/h的速度從每一層塔板的上部液面以下進入催化酯化塔，塔頂溫度60～90℃，塔中溫度為135～145℃，每一層塔板上分布強酸性離子交換樹脂，馬來酸單甲酯與甲醇蒸汽在每一層塔板上在強酸性離子交換樹脂的催化作用下合成馬來酸二甲酯，過量甲醇自塔頂進入甲醇精餾塔精餾回收利用。

本實施例酯化率為99.8%，收率以馬來酸酐計算接近100%。