本發(fā)明屬于有機(jī)合成領(lǐng)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(yīng)。
背景技術(shù)：
馬來酸二甲酯是一種無色粘稠液體，可以作為涂料、粘結(jié)劑、光學(xué)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(tǒng)的馬來酸二甲酯的生產(chǎn)方法多采用以順酐為原料，在硫酸的催化作用下與甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，該生產(chǎn)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(yīng)多、產(chǎn)品容易異構(gòu)化成富馬酸二甲酯、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、后續(xù)處理復(fù)雜等缺點(diǎn)。后來逐漸出現(xiàn)了反應(yīng)效率高的催化酯化塔反應(yīng)工藝，采用固體酸和強(qiáng)酸性離子交換樹脂作催化劑減少腐蝕，降低成本。但是由于反應(yīng)塔反應(yīng)的連續(xù)性，馬來酸單甲酯與甲醇不能實現(xiàn)充分的接觸反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)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(yīng)器及馬來酸二甲酯的制備方法，采用篩板上開凹槽，凹槽底部設(shè)直徑逐漸縮小通孔，凹槽上設(shè)活動的止逆閥。催化劑置于塔板上。相鄰上一塊篩板上設(shè)置降液管，降液管穿過該塊篩板，上部開口設(shè)有防護(hù)罩。馬來酸單甲酯以液相形式從反應(yīng)器頂部引入，甲醇以氣相形式從反應(yīng)器底部引入，反應(yīng)后得到馬來酸二甲酯從反應(yīng)器底部引出反應(yīng)器。該反應(yīng)液相馬來酸單甲酯和甲醇?xì)怏w由于一個從底部進(jìn)入一個從頂部進(jìn)入，而且甲醇沸點(diǎn)較低，導(dǎo)致接觸時間短，不能充分參加反應(yīng)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，為了在反應(yīng)過程中甲醇與中間體馬來酸單甲酯能夠充分接觸反應(yīng)，本發(fā)明提供一種馬來酸二甲酯的合成工藝，采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(yīng)效率。
本發(fā)明技術(shù)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(xù)的加入單酯化反應(yīng)釜中于70～100℃反應(yīng)生成馬來酸單甲酯，保持單酯化反應(yīng)釜1/3～2/3的液位，將生成的馬來酸單甲酯連續(xù)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(jìn)入催化酯化塔，甲醇蒸汽從每一層塔板的上部液面以下進(jìn)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(jìn)一步地，步驟1）中，所述的催化酯化塔由5～20層塔板組成；
進(jìn)一步地，步驟2）中，所述馬來酸單甲酯以1～2t/h的流速進(jìn)入催化酯化塔；
進(jìn)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(jìn)入催化酯化塔；
進(jìn)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(jìn)一步地，步驟2）中，所述固體催化劑為強(qiáng)酸性離子交換樹脂。
本發(fā)明有益效果在于：與常用的催化酯化塔相比，馬來酸單甲酯的合成采用連續(xù)化不僅增加了生產(chǎn)效率，而且充分利用了單酯化反應(yīng)的余熱提高了能量利用率，節(jié)約成本；馬來酸二甲酯的酯化過程采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(tài)的小反應(yīng)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(dǎo)致甲醇在塔中分布不均勻，提高了反應(yīng)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(chǎn)成本，適合工業(yè)應(yīng)用。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
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(xù)的加入單酯化反應(yīng)釜中于85℃反應(yīng)生成馬來酸單甲酯，保持單酯化反應(yīng)釜1/3～2/3的液位，將生成的馬來酸單甲酯連續(xù)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(xù)的加入單酯化反應(yīng)釜中于70℃反應(yīng)生成馬來酸單甲酯，保持單酯化反應(yīng)釜1/3～2/3的液位，將生成的馬來酸單甲酯連續(xù)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(xù)的加入單酯化反應(yīng)釜中于95℃反應(yīng)生成馬來酸單甲酯，保持單酯化反應(yīng)釜1/3～2/3的液位，將生成的馬來酸單甲酯連續(xù)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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%。