本发明涉及贲亭酸三甲酯合成技术领域，尤其涉及一种贲亭酸甲酯精馏残液回收设备及回收方法。
背景技术：
目前，贲亭酸三甲酯是由异戊烯醇和原乙酸三甲酯在催化剂丙酸在一定温度和压力下缩合生成贲亭酸甲酯粗品。但在合成过程中，会发生副反应，生成重沸物贲亭酸异戊烯酯。
在贲亭酸甲酯粗品精馏提纯过程中，贲亭酸异戊烯酯以塔釜残液的形式存在于塔釜中。传统贲酯精馏残液的处理需要经过皂化、酸化、酯化、精馏等工序将底料中的贲亭酸异戊烯酯生成贲亭酸三甲酯。整个工艺过程复杂，设备较多，皂化、酸化过程中亦会会产大量废水，提高了回收成本。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种贲亭酸甲酯精馏残液回收设备及回收方法，将贲亭酸甲酯精馏残液贲亭酸异戊烯脂与甲醇、甲醇钠进行酯交换反应，通过调节酯交换反应的温度、冷凝后的真空度和反应的时间，可以将甲醇、异戊烯醇和贲亭酸甲酯分别收集后利用，回收工艺简单、降低了回收成本。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述贲亭酸甲酯精馏残液回收设备，包括缩合反应釜、计量罐、酯交换反应釜、冷凝装置、真空度调节罐、甲醇回收罐和粗品罐，所述缩合反应釜和所述计量罐与所述酯交换反应釜的入口通过管道相连，所述酯交换反应釜的出口通过冷凝装置与所述真空度调节罐的入口相连，所述真空度调节罐的出口连接有3个支管，3个支管内分别设置有开关控制阀，3个支管分别与所述冷凝装置、甲醇回收罐、粗品罐相连，所述粗品罐的出口与所述缩合反应釜的入料口和精馏釜相连。
进一步地，所述冷凝装置包括填料塔和冷凝器，所述填料塔的塔底与所述酯交换反应釜的出口相连，所述填料塔的塔顶与所述冷凝器的进料口相连，所述冷凝器的出料口与所述真空度调节罐相连。
进一步地，所述真空度调节罐包括接收罐及与之相连的螺杆真空泵，所述冷凝器的出料口与所述接收罐的入口相连，所述螺杆真空泵的进气口处设置真空计，所述螺杆真空泵的抽气口处设置泄压阀，所述真空计通过plc与所述泄压阀相连。
进一步地，所述接收罐的出料口处连接有三通管ⅰ和三通管ⅱ，所述三通管ⅰ的一个出口通过支管与所述粗品罐相连，所述三通管ⅰ的另一个出口与所述三通管ⅱ的进口相连，所述三通管ⅱ的一个出口通过支管与所述甲醇回收罐相连，所述三通管ⅱ的另一个出口通过支管与所述填料塔的上部相连。
进一步地，所述粗品罐的出料口处连接有三通管ⅲ，所述三通管ⅲ的两个出口处分别设置有开关控制阀，所述三通管ⅲ的一个出口通过驱动泵ⅰ与所述缩合反应釜的入料口相连，所述三通管ⅲ的另一个出口通过驱动泵ⅱ与精馏釜相连。
进一步地，所述酯交换反应釜包括反应釜本体及其外部包覆的蒸汽夹套，所述蒸汽夹套的蒸汽入口处设置流量控制阀，所述蒸汽夹套内设置有温度传感器，所述温度传感器通过plc与所述流量控制阀相连。
一种贲亭酸甲酯精馏残液回收方法，运用所述的回收设备，包括以下步骤：
1)将缩合反应釜中的贲亭酸异戊烯脂残液、计量罐中的甲醇和甲醇钠的混合液投入酯交换反应釜中，其中甲醇、贲亭酸异戊烯脂和甲醇钠的物质的量的比例为1.0～100:1.0:0.001～11.0，使酯交换反应釜中的物料在常温常压下搅拌20min～40min；
2)蒸汽夹套升温至70℃～75℃，使酯交换反应釜中的物料反应后的产物依次通过填料塔和冷凝器冷凝后进入接收罐并再次回流到填料塔中，回流反应10h～12h后，前馏分经填料塔和冷凝器冷凝后进入接收罐后导入甲醇回收罐中得到质量分数为80％～85％的副产物甲醇；
3)开启螺杆真空泵，调节接收罐的真空度在0.090mpa～0.095mpa，蒸汽夹套升温至75℃～85℃，减压精馏2h～6h，前馏分经填料塔和冷凝器冷凝后进入接收罐后导入粗品罐得到质量分数为50％～70％的异戊烯醇冷凝液，然后进入所述缩合反应釜中继续反应；
4)继续调节接收罐的真空度在0.095mpa～0.098mpa，蒸汽夹套升温至85℃～90℃，减压精馏2h～6h，使后馏分经填料塔和冷凝器冷凝后进入接收罐后导入粗品罐得到质量分数为85％～90％的贲亭酸甲酯冷凝液，然后进入精馏釜进行减压精馏，精馏不凝气经尾气处理系统处理达标后排放，得到质量分数为99.0％～99.5％的贲亭酸甲酯。
进一步地，所述步骤4)中的质量分数为85％～90％的贲亭酸甲酯冷凝液在精馏釜12进行减压精馏的气压是-0.098～-099mpa，精馏温度是90℃～100℃。
本发明的有益效果是：
本发明通过将贲亭酸甲酯精馏残液贲亭酸异戊烯脂与甲醇、甲醇钠进行酯交换反应，通过调节酯交换反应的温度，使反应产物经过填料塔的一级水冷和冷凝器的二级深冷后进行初步分离，并通过调节接收罐内的真空度和回流反应的时间，可以将酯交换反应产物中的甲醇、异戊烯醇和贲亭酸甲酯各馏分分别分离出来，使回收的甲醇进入甲醇回收罐，使回收的异戊烯醇进入粗品罐后作为缩合反应的原料，使回收的贲亭酸甲酯通过粗品罐后再减压精馏，得到质量分数较高的贲亭酸甲酯，回收工艺简单、降低了回收成本。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明中残液回收设备的结构示意图；
上述图中的标记均为：1.缩合反应釜，2.计量罐，3.酯交换反应釜，31.反应釜本体，32.蒸汽夹套，4.冷凝装置，41.填料塔，42.冷凝器，5.真空度调节罐，51.接收罐，52.螺杆真空泵，6.甲醇回收罐，7.粗品罐，8.开关控制阀，9.精馏釜，10.三通管ⅰ，11.三通管ⅱ，12.三通管ⅲ，13.驱动泵ⅰ，14.驱动泵ⅱ。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明具体的实施方案为：如图1所示，一种贲亭酸甲酯精馏残液回收设备，包括缩合反应釜1、计量罐2、酯交换反应釜3、冷凝装置4、真空度调节罐5、甲醇回收罐6和粗品罐7，其中的缩合反应釜1是异戊烯醇和原乙酸三甲酯在催化剂丙酸在一定温度和压力下缩合生成贲亭酸甲酯粗品的反应釜，缩合反应釜1中的异戊烯醇和贲亭酸甲酯又会发生副反应而生成贲亭酸异戊烯脂，因此的缩合反应釜1内部会残留贲亭酸异戊烯脂残液，缩合反应釜1与酯交换反应釜3的入口通过管道相连，使缩合反应釜1中的贲亭酸异戊烯脂残液投入酯交换反应釜3中，其中的计量罐2内装有甲醇和甲醇钠的混合液，计量罐2与酯交换反应釜3的入口通过管道相连，使其中的甲醇和甲醇钠的混合液投入酯交换反应釜3中，使酯交换反应釜3中的物料进行酯交换反应，酯交换反应釜3的出口通过冷凝装置4与真空度调节罐5的入口相连，使酯交换反应的产物在冷凝后进行压力调节，配合酯交换反应釜3的反应温度，可以将酯交换反应产物中的甲醇、异戊烯醇和贲亭酸甲酯各馏分分别分离出来，真空度调节罐5的出口连接有3个支管，3个支管内分别设置有开关控制阀8，一个支管与冷凝装置4相连用于循环反应，一个支管与甲醇回收罐6相连用于回收甲醇，一个支管与粗品罐7相连用于回收异戊烯醇和贲亭酸甲酯，粗品罐7的出口与缩合反应釜1的入料口相连，用于回收反应产生的异戊烯醇并作为缩合反应的原料，粗品罐7的出口还与精馏釜9相连，用于回收反应产生的贲亭酸甲酯，且粗品罐7的出口与缩合反应釜1的入料口相连的通路打开时，粗品罐7的出口与精馏釜9相连的通路断开，使异戊烯醇和贲亭酸甲酯分开回收。
具体地，其中的冷凝装置4包括填料塔41和冷凝器42，填料塔41的塔底与酯交换反应釜3的出口相连，填料塔41的塔顶与冷凝器42的进料口相连，冷凝器42的出料口与真空度调节罐5相连，使酯交换反应的产物由填料塔41的塔底向塔顶流动的过程中被填料塔41中的喷淋头喷淋进行一级水冷，然后再经过冷凝器42进行二级深冷，使产物形成冷凝液并进入真空度调节罐5中，通过调节真空度使所需要的产物分离出来。
具体地，其中的真空度调节罐5包括接收罐51及与之相连的螺杆真空泵52，螺杆真空泵52用于向接收罐51提供一定的真空度，冷凝器42的出料口与接收罐51的入口相连，螺杆真空泵52的进气口处设置真空计，用于检测螺杆真空泵52的真空度，螺杆真空泵52的抽气口处设置泄压阀，通过调节泄压阀的开度可调节螺杆真空泵52的真空度，真空计通过plc与泄压阀相连，可根据不同时间段设置的真空度范围来智能调节螺杆真空泵52的真空度，进而调节接收罐51的真空度。
具体地，其中的接收罐51的出料口处连接有三通管ⅰ9和三通管ⅱ10，三通管ⅰ9的一个出口通过支管与粗品罐7相连，通过粗品罐7回收酯交换反应的产物异戊烯醇和贲亭酸甲酯，三通管ⅰ9的另一个出口与三通管ⅱ10的进口相连，三通管ⅱ10的一个出口通过支管与甲醇回收罐6相连，用于回收反应中的甲醇，三通管ⅱ10的另一个出口通过支管与填料塔41的上部相连，用于循环回流反应，使回收的各馏分的质量分数更高。
具体地，其中的粗品罐7的出料口处连接有三通管ⅲ12，三通管ⅲ12的两个出口处分别设置有开关控制阀8，两个开关控制阀8不同时打开，其中一个开关控制阀8打开时，另一个开关控制阀8关闭，三通管ⅲ12的一个出口通过驱动泵ⅰ13与缩合反应釜1的入料口相连，用于将粗品罐7中回收的异戊烯醇冷凝液泵入缩合反应釜1中作为缩合反应的原料，三通管ⅲ12的另一个出口通过驱动泵ⅱ14与精馏釜9相连，用于将粗品罐7中回收的贲亭酸甲酯泵入精馏釜9中进行减压精馏，得到质量分数较高的贲亭酸甲酯粗品。
具体地，其中的酯交换反应釜3包括反应釜本体31及其外部包覆的蒸汽夹套32，蒸汽夹套32的蒸汽入口处设置流量控制阀，蒸汽夹套32内设置有温度传感器，温度传感器通过plc与流量控制阀相连，温度传感器实时监测蒸汽夹套32内的温度信号并传输给plc，plc控制流量控制阀的开度来调节进入蒸汽夹套32内蒸汽的流量，以控制蒸汽夹套32的温度，即用于控制酯交换反应的温度。
实施例1
运用上述回收设备回收贲亭酸甲酯精馏残液的方法，包括以下步骤：
1)缩合反应釜1中残留的贲亭酸异戊烯脂1560kg(含贲亭酸异戊烯脂10kmol)、无水甲醇320kg(10kmol)、甲醇钠5.4kg(0.1kmol)投入酯交换反应釜3中，使酯交换反应釜3中的物料在常温常压下搅拌20min；
2)使蒸汽夹套32升温至70℃，使酯交换反应釜3中的物料反应后的产物依次通过填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51并再次回流到填料塔41中，回流反应10h后，前馏分经填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51后导入甲醇回收罐6中得到质量分数为80％的副产物甲醇；
3)开启螺杆真空泵52，调节接收罐51的真空度在0.090mpa，蒸汽夹套32升温至75℃，减压精馏2h，前馏分经填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51后导入粗品罐7得到质量分数为50％的异戊烯醇冷凝液，然后进入所述缩合反应釜1中继续反应；
4)继续调节接收罐51的真空度在0.095mpa，蒸汽夹套32升温至85℃，减压精馏2h，使后馏分经填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51后导入粗品罐7得到质量分数为85％的贲亭酸甲酯冷凝液，然后进入精馏釜13在气压为-0.098mpa和温度为90℃的条件下精馏，精馏不凝气经尾气处理系统处理达标后排放，得到质量分数为99％的贲亭酸甲酯。
实施例2
运用上述回收设备回收贲亭酸甲酯精馏残液的方法，包括以下步骤：
1)缩合反应釜1中残留的贲亭酸异戊烯脂780kg(含贲亭酸异戊烯脂5kmol)、无水甲醇1600kg(50mol)、甲醇钠54kg(1kmol)投入酯交换反应釜3中，使酯交换反应釜3中的物料在常温常压下搅拌30min；
2)使蒸汽夹套32升温至73℃，使酯交换反应釜3中的物料反应后的产物依次通过填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51并再次回流到填料塔41中，回流反应11h后，前馏分经填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51后导入甲醇回收罐6中得到质量分数为83％的副产物甲醇；
3)开启螺杆真空泵52，调节接收罐51的真空度在0.093mpa，蒸汽夹套32升温至80℃，减压精馏4h，前馏分经填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51后导入粗品罐7得到质量分数为60％的异戊烯醇冷凝液，然后进入所述缩合反应釜1中继续反应；
4)继续调节接收罐51的真空度在0.0965mpa，蒸汽夹套32升温至88℃，减压精馏4h，使后馏分经填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51后导入粗品罐7得到质量分数为88％的贲亭酸甲酯冷凝液，然后进入精馏釜13在气压为-0.0985mpa和温度为95℃的条件下精馏，精馏不凝气经尾气处理系统处理达标后排放，得到质量分数为99.3％的贲亭酸甲酯。
实施例3
运用上述回收设备回收贲亭酸甲酯精馏残液的方法，包括以下步骤：
1)缩合反应釜1中残留的贲亭酸异戊烯脂78kg(含贲亭酸异戊烯脂0.5kmol)、无水甲醇1600kg(50kmol)、甲醇钠297kg(5.5kmol)投入酯交换反应釜3中，使酯交换反应釜3中的物料在常温常压下搅拌40min；
2)使蒸汽夹套32升温至75℃，使酯交换反应釜3中的物料反应后的产物依次通过填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51并再次回流到填料塔41中，回流反应12h后，前馏分经填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51后导入甲醇回收罐6中得到质量分数为85％的副产物甲醇；
3)开启螺杆真空泵52，调节接收罐51的真空度在0.095mpa，蒸汽夹套32升温至85℃，减压精馏6h，前馏分经填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51后导入粗品罐7得到质量分数为70％的异戊烯醇冷凝液，然后进入所述缩合反应釜1中继续反应；
4)继续调节接收罐51的真空度在0.098mpa，蒸汽夹套32升温至90℃，减压精馏6h，使后馏分经填料塔41和冷凝器42冷凝后进入接收罐51后导入粗品罐7得到质量分数为90％的贲亭酸甲酯冷凝液，然后进入精馏釜13在气压为-0.099mpa和温度为100℃的条件下精馏，精馏不凝气经尾气处理系统处理达标后排放，得到质量分数为99.5％的贲亭酸甲酯。
综上，本发明将贲亭酸甲酯精馏残液贲亭酸异戊烯脂与甲醇、甲醇钠进行酯交换反应，通过调节酯交换反应的温度、冷凝后的真空度和反应的时间，可以收集得到质量分数较高的甲醇、异戊烯醇和贲亭酸甲酯，回收工艺简单、降低了回收成本。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
1.一种贲亭酸甲酯精馏残液回收设备，其特征在于，包括缩合反应釜(1)、计量罐(2)、酯交换反应釜(3)、冷凝装置(4)、真空度调节罐(5)、甲醇回收罐(6)和粗品罐(7)，所述缩合反应釜(1)和所述计量罐(2)与所述酯交换反应釜(3)的入口通过管道相连，所述酯交换反应釜(3)的出口通过冷凝装置(4)与所述真空度调节罐(5)的入口相连，所述真空度调节罐(5)的出口连接有3个支管，3个支管内分别设置有开关控制阀(8)，3个支管分别与所述冷凝装置(4)、甲醇回收罐(6)、粗品罐(7)相连，所述粗品罐(7)的出口与所述缩合反应釜(1)的入料口和精馏釜(9)相连。
2.根据权利要求1所述的贲亭酸甲酯精馏残液回收设备，其特征在于：所述冷凝装置(4)包括填料塔(41)和冷凝器(42)，所述填料塔(41)的塔底与所述酯交换反应釜(3)的出口相连，所述填料塔(41)的塔顶与所述冷凝器(42)的进料口相连，所述冷凝器(42)的出料口与所述真空度调节罐(5)相连。
3.根据权利要求2所述的贲亭酸甲酯精馏残液回收设备，其特征在于：所述真空度调节罐(5)包括接收罐(51)及与之相连的螺杆真空泵(52)，所述冷凝器(42)的出料口与所述接收罐(51)的入口相连，所述螺杆真空泵(52)的进气口处设置真空计，所述螺杆真空泵(52)的抽气口处设置泄压阀，所述真空计通过plc与所述泄压阀相连。
4.根据权利要求3所述的贲亭酸甲酯精馏残液回收设备，其特征在于：所述接收罐(51)的出料口处连接有三通管ⅰ(10)和三通管ⅱ(11)，所述三通管ⅰ(10)的一个出口通过支管与所述粗品罐(7)相连，所述三通管ⅰ(10)的另一个出口与所述三通管ⅱ(11)的进口相连，所述三通管ⅱ(11)的一个出口通过支管与所述甲醇回收罐(6)相连，所述三通管ⅱ(11)的另一个出口通过支管与所述填料塔(41)的上部相连。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的贲亭酸甲酯精馏残液回收设备，其特征在于：所述粗品罐(7)的出料口处连接有三通管ⅲ(12)，所述三通管ⅲ(12)的两个出口处分别设置有开关控制阀(8)，所述三通管ⅲ(12)的一个出口通过驱动泵ⅰ(13)与所述缩合反应釜(1)的入料口相连，所述三通管ⅲ(12)的另一个出口通过驱动泵ⅱ(14)与精馏釜(9)相连。
6.根据权利要求5所述的贲亭酸甲酯精馏残液回收设备，其特征在于：所述酯交换反应釜(3)包括反应釜本体(31)及其外部包覆的蒸汽夹套(32)，所述蒸汽夹套(32)的蒸汽入口处设置流量控制阀，所述蒸汽夹套(32)内设置有温度传感器，所述温度传感器通过plc与所述流量控制阀相连。
7.一种贲亭酸甲酯精馏残液回收方法，运用如权利要求1～5任意一项所述的回收设备，其特征在于，包括以下步骤：
1)将缩合反应釜(1)中的贲亭酸异戊烯脂残液、计量罐(2)中的甲醇和甲醇钠的混合液投入酯交换反应釜(3)中，其中甲醇、贲亭酸异戊烯脂和甲醇钠的物质的量的比例为1.0～100:1.0:0.001～11.0，使酯交换反应釜(3)中的物料在常温常压下搅拌20min～40min；
2)蒸汽夹套(32)升温至70℃～75℃，使酯交换反应釜(3)中的物料反应后的产物依次通过填料塔(41)和冷凝器(42)冷凝后进入接收罐(51)并再次回流到填料塔(41)中，回流反应10h～12h后，前馏分经填料塔(41)和冷凝器(42)冷凝后进入接收罐(51)后导入甲醇回收罐(6)中得到质量分数为80％～85％的副产物甲醇；
3)开启螺杆真空泵(52)，调节接收罐(51)的真空度在0.090mpa～0.095mpa，蒸汽夹套(32)升温至75℃～85℃，减压精馏2h～6h，前馏分经填料塔(41)和冷凝器(42)冷凝后进入接收罐(51)后导入粗品罐(7)得到质量分数为50％～70％的异戊烯醇冷凝液，然后进入所述缩合反应釜(1)中继续反应；
4)继续调节接收罐(51)的真空度在0.095mpa～0.098mpa，蒸汽夹套(32)升温至85℃～90℃，减压精馏2h～6h，使后馏分经填料塔(41)和冷凝器(42)冷凝后进入接收罐(51)后导入粗品罐(7)得到质量分数为85％～90％的贲亭酸甲酯冷凝液，然后进入精馏釜(9)进行减压精馏，精馏不凝气经尾气处理系统处理达标后排放，得到质量分数为99.0％～99.5％的贲亭酸甲酯。
8.根据权利要求7所述的贲亭酸甲酯精馏残液回收方法，其特征在于：所述步骤4)中的质量分数为85％～90％的贲亭酸甲酯冷凝液在精馏釜(9)进行减压精馏的气压是-0.098～-099mpa，精馏温度是90℃～100℃。
技术总结