CN114160055A - 膜式干燥器、间歇酯化反应系统、己二酸二甲酯制备方法 - Google Patents
膜式干燥器、间歇酯化反应系统、己二酸二甲酯制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及化工领域，具体公开了一种膜式干燥器、间歇酯化反应系统、己二酸二甲酯制备方法，所述膜式干燥器包括壳体以及第一空腔，第一空腔中设有陶瓷膜管，陶瓷膜管内设有第二空腔，壳体外侧设有第二蒸汽入口，用于将待干燥的气态物料输送至第一空腔，以在陶瓷膜管的过滤下只将水分子输送至第二空腔中；本发明通过向第二空腔内提供负压环境，待干燥的气态物料通过第二蒸汽入口输送至第一空腔中，在负压动力驱动下，通过陶瓷膜管的过滤，只将待干燥的气态物料中的水分子输送至第二空腔中，然后输送出膜式干燥器，可以用于继续参与己二酸二甲酯合成反应，解决了现有己二酸二甲酯生产方法存在酯化过程生成的水分影响己二酸转化率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体是一种膜式干燥器、间歇酯化反应系统、己二酸二甲酯制备方法。
背景技术
己二酸二甲酯(Dimethyl adipate，DMA)又称己二酸双甲酯、肥酸二甲酯，为一种无色透明液体，不溶于水，能溶于醇、醚，在工业上主要用于合成中间体、医药、香料的原料，还用作增塑剂和高沸点溶剂等。
目前市场上，在进行己二酸二甲酯的生产中，传统的方法是通过连续酯化法进行生产，例如，以己二酸与甲醇为原料，以硫酸为酯化催化剂来完成，或者，通过将甲醇与强酸型树脂催化剂一起加入到反应釜内，釜温升到75℃后加入固体己二酸，在微正压的条件下反应生产己二酸二甲酯(预酯化液)，反应过程中甲醇蒸汽经过冷凝后回流到反应釜中继续反应。
但是上述的技术方案在实际使用时还存在以下不足：酯化过程生成的水分没有被带出反应体系，随着反应的进行，水越来越多，反应速度也越来越慢，最终反应达到热力学平衡，不再有新的二甲酯生成，导致现有己二酸二甲酯生产方法(连续酯化法)中因酯化过程生成的水分没有被带出反应体系，影响了己二酸制己二酸二甲酯的转化率。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种膜式干燥器，以解决上述背景技术中提出的现有己二酸二甲酯生产方法中因酯化过程生成的水分没有被带出反应体系，存在影响己二酸转化率的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种膜式干燥器，包括壳体以及设置在所述壳体内的第一空腔(外腔)，所述膜式干燥器还包括：
陶瓷膜管，共有多个，且均匀设置在所述壳体内的第一空腔中，所述陶瓷膜管内设置有第二空腔(内腔)，所述陶瓷膜管用于只允许水分子通过；
第二蒸汽入口，设置在所述壳体外侧，用于将待干燥的气态物料输送至第一空腔，以在陶瓷膜管的过滤下只将水分子输送至第二空腔中；
真空连接口，设置在所述壳体外侧并与所述第二空腔连通，用于向所述第二空腔内提供负压环境，以提供水分子通过所述陶瓷膜管的动力；
第一蒸汽出口，设置在所述壳体外侧，与所述第一空腔连通，用于将过滤除去水分子的气态物料进行输送出所述膜式干燥器。
在本发明的另一个实施例中，还提供了一种间歇酯化反应系统，包括上述的膜式干燥器，所述间歇酯化反应系统还包括：
反应釜，所述反应釜内设置有搅拌器，用于将输入至反应釜内的己二酸与甲醇进行混合并发生酯化反应；
原料罐，用于储存甲醇并输送至反应釜内，所述反应釜通过管路与所述原料罐相连；以及
预热器，所述预热器的进料口连接所述反应釜，所述预热器的出料口连接所述膜式干燥器，所述膜式干燥器用于除去酯化反应过程产生的甲醇蒸汽与水蒸气的混合物料中的水蒸气，以得到干燥的甲醇蒸汽，所述膜式干燥器的出口与用于冷凝甲醇蒸汽的冷凝器(冷凝器采用循环水冷却)相连，所述冷凝器的输出端与反应釜相连，以将甲醇蒸汽冷凝后输送至所述反应釜。
在本发明的另一个实施例中，还提供了一种己二酸二甲酯制备方法，采用上述的间歇酯化反应系统，所述的己二酸二甲酯制备方法具体包括以下步骤：将反应釜内加入甲醇与催化剂，加热后加入乙二酸进行酯化反应，同时通过预热器将酯化反应过程产生的甲醇蒸汽与水蒸气的混合物料进行加热，然后输送至所述膜式干燥器进行除去酯化反应过程产生的甲醇蒸汽与水蒸气的混合物料中的水蒸气，以得到干燥的甲醇蒸汽，再通过冷凝器冷凝甲醇蒸汽，以将甲醇蒸汽冷凝后输送至所述反应釜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实施例提供的膜式干燥器，包括壳体以及设置在壳体内的第一空腔，第一空腔中设有陶瓷膜管，陶瓷膜管内设有第二空腔，陶瓷膜管用于只允许水分子通过；壳体外侧设置第二蒸汽入口，用于将待干燥的气态物料输送至第一空腔，以在陶瓷膜管的过滤下只将水分子输送至第二空腔中；通过向第二空腔内提供负压环境，以提供水分子通过所述陶瓷膜管的动力，待干燥的气态物料通过第二蒸汽入口输送至第一空腔中，在负压动力驱动下，通过陶瓷膜管的过滤，只将待干燥的气态物料中的水分子输送至第二空腔中，然后输送出所述膜式干燥器，可以用于继续参与己二酸二甲酯合成反应，解决了现有己二酸二甲酯生产方法中因酯化过程生成的水分没有被带出反应体系，存在影响己二酸转化率的问题，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的膜式干燥器的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的间歇酯化反应系统的结构示意图。
图中：1-反应釜；2-原料罐；3-预热器；4-膜式干燥器；5-冷凝器；6-接收罐；7-回流罐；8-冷却器；9-缓冲罐；10-回流泵；11-真空泵；401-第一蒸汽出口；402-第一蒸汽入口；403-第二蒸汽入口；404-真空连接口；405-出料口；406-陶瓷膜管；407-第二蒸汽出口；408-放空口；409-壳体。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。为了使本发明的技术方案更加清楚，本领域熟知的工艺步骤及器件结构在此省略。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种膜式干燥器4的结构图，所述膜式干燥器4包括壳体409以及设置在所述壳体409内的第一空腔(外腔)，所述膜式干燥器4还包括：
陶瓷膜管406，共有多个，且均匀设置在所述壳体409内的第一空腔中，所述陶瓷膜管406内设置有第二空腔(内腔)，所述陶瓷膜管406用于只允许水分子通过；
第二蒸汽入口403，设置在所述壳体409外侧，用于将待干燥的气态物料输送至第一空腔，以在陶瓷膜管406的过滤下只将水分子输送至第二空腔中；
真空连接口404，设置在所述壳体409外侧并与所述第二空腔连通，用于向所述第二空腔内提供负压环境，以提供水分子通过所述陶瓷膜管406的动力；
第一蒸汽出口401，设置在所述壳体409外侧，与所述第一空腔连通，用于将过滤除去水分子的气态物料进行输送出所述膜式干燥器4。
在本发明实施例中，具体的，通过真空连接口404采用管路与外部的泵体连接，可以将第二空腔抽成真空，进而可以向所述第二空腔内提供负压环境，以提供水分子通过所述陶瓷膜管406的动力，待干燥的气态物料通过第二蒸汽入口403输送至第一空腔中，在负压动力驱动下，通过陶瓷膜管406(陶瓷膜管406是将一种反渗透膜覆盖在陶瓷管内壁，该膜只允许水分子通过，甲醇分子无法通过)的过滤，只将待干燥的气态物料中的水分子输送至第二空腔中，通过第一蒸汽出口401将过滤除去水分子的气态物料输送出所述膜式干燥器4，以完成干燥作业。
在本发明的一个实例中，所述待干燥的气态物料可以是含有水蒸气的气态混合物，例如，甲醇水蒸汽(甲醇与水蒸气的混合物料)、乙醇水蒸气(乙醇与水蒸气的混合物料)等，这里并不作限定。
在本发明的又一个实例中，优选的，所述待干燥的气态物料是甲醇水蒸汽，所述第二蒸汽入口403即甲醇水蒸汽入口，所述第一蒸汽出口401即甲醇蒸汽出口，所述真空连接口404可以与现有的罗茨真空泵连接，甲醇水蒸汽从外腔通过，甲醇水蒸汽内的水分子透过陶瓷膜管406进入内腔，然后被罗茨真空泵拉入外部的废水收集装置中，脱水后的甲醇蒸汽从外腔输出，可以用于继续参与己二酸二甲酯合成反应，所述膜式干燥器可以用于己二酸制己二酸二甲酯中回流甲醇的脱水，以解决现有己二酸二甲酯生产方法(连续酯化法)中因酯化过程生成的水分没有被带出反应体系，影响了己二酸制己二酸二甲酯转化率的问题。
进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述壳体409外侧还设有第一蒸汽入口402与第二蒸汽出口407，所述第一蒸汽入口402用于输入保温蒸汽以将所述壳体409内部进行保温，所述第二蒸汽出口407用于输出保温蒸汽。
进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述壳体409外侧还连通有出料口405，所述出料口405与所述第二空腔连通，用于将在陶瓷膜管406的过滤下只将水分子输送至第二空腔中后形成的废水排出。
在本发明实施例中，通过所述出料口405将在陶瓷膜管406的过滤下只将水分子输送至第二空腔中后形成的废水排出。
进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述壳体409外侧还设有放空口408。
在本发明实施例中，所述放空口408与外腔连通，可以根据需要将外腔中的气体进行排放来达到真空效果，然后在进行干燥作业。
如图2所示，本发明的一个实施例还提供的一种间歇酯化反应系统，包括上述的膜式干燥器4，所述间歇酯化反应系统还包括：
反应釜1，所述反应釜1内设置有搅拌器，用于将输入至反应釜1内的己二酸与甲醇进行混合并发生酯化反应；
原料罐2，用于储存甲醇并输送至反应釜1内，所述反应釜1通过管路与所述原料罐2相连；以及
预热器3，所述预热器3的进料口连接所述反应釜1，所述预热器3的出料口连接所述膜式干燥器4，所述膜式干燥器4用于除去酯化反应过程产生的甲醇蒸汽与水蒸气的混合物料中的水蒸气，以得到干燥的甲醇蒸汽，所述膜式干燥器4的出口(第一蒸汽出口401)与用于冷凝甲醇蒸汽的冷凝器5(冷凝器5采用循环水冷却)相连，所述冷凝器5的输出端与反应釜1相连，以将甲醇蒸汽冷凝后输送至所述反应釜1。
在本发明实施例中，具体的，现在己二酸二甲酯主流的生产方法主要是连续酯化法，即未采用所述膜式干燥器4，在生产预酯液的过程中，甲醇水蒸汽经过冷凝器5冷凝，回流到反应釜1内继续反应；酯化过程生成的水分没有被带出反应体系，随着反应的进行，水越来越多，反应速度也越来越慢，最终反应达到热力学平衡，不再有新的二甲酯生成。
在本发明的一个实例中，本发明为了打破该平衡，提供了所述膜式干燥器4，并将所述膜式干燥器4连接在预热器3与冷凝器5之间的甲醇回流管线上，通过维持负压状态，甲醇水蒸汽携带水分进入该装置后，水分透过陶瓷膜管406被拉入缓冲罐9，脱水后的甲醇蒸汽则经过冷凝器5回流到反应釜1内继续反应，可以显著增加反应釜1内己二酸的酯化速度，将己二酸达到70％转化率所需要的的反应时间从4-6h减少到2-4h，极大提高了经济效益。
进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述间歇酯化反应系统还包括接收罐6，与所述原料罐2通过管路相连，所述接收罐6用于回收甲醇。
在本发明实施例中，具体的，原料罐2顶端通过管路与接收罐6相连，接收罐6连接至外部的甲醇回收系统，通过将甲醇进行回收输送至外部的甲醇回收系统，进而可以实现甲醇的回收利用。
进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述冷凝器5连接用于回流甲醇的回流罐7，回流罐7通过管路与回流泵10相连，所述回流泵10用于在冷凝器5将甲醇蒸汽冷凝后从回流罐7的出料口输送至反应釜1。
在本发明实施例中，通过所述冷凝器5冷凝甲醇蒸汽，回流罐7通过管路与回流泵10相连，可以通过回流泵10在冷凝器5将甲醇蒸汽冷凝后从回流罐7的出料口输送至反应釜1进行继续反应，同时不会将水带入其中，有效保证了己二酸转化率。
在本发明的一个实例中，所述回流罐7还通过管路与接收罐6相连，接收罐6连接甲醇回收系统，进而可以实现甲醇的回收利用，回流的甲醇进入回流罐7后，可以通过管路的切换，选择进入接收罐6并进入后续的甲醇回收系统，或是进入反应釜1。
进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述间歇酯化反应系统还包括冷却器8，所述冷却器8与所述膜式干燥器4的废水排出口(出料口405)相连，所述冷却器8还分别与缓冲罐9与真空泵11连接，所述真空泵11用于向所述膜式干燥器4提供负压环境，所述缓冲罐9用于收集膜式干燥器4排出的废水。
在本发明实施例中，具体的，膜式干燥器4通过真空泵11抽真空，废水经由冷却器8进入缓冲罐9，进而可以根据实际情况采用现有技术进行处理废水。
在本发明的一个实例中，在所述间歇酯化反应系统中，所述原料罐2与反应釜1之间的管路上、反应釜1与预热器3之间的管路上、膜式干燥器4与冷却器8之间的管路上分别安装有阀门。
在本发明的又一个实例中，在所述间歇酯化反应系统中，所述冷凝器5与回流罐7之间的管路上、回流罐7与接收罐6之间的管路上分别安装有阀门，通过阀门的操作，可以实现各个结构的灵活开闭作业，进而可以根据需要来选择管路的实际运行路线。
在本发明的又一个实例中，膜式干燥器4的工作原理：膜式干燥器4分为外腔和内腔，甲醇蒸汽从外腔通过，蒸汽内的水分子透过陶瓷膜管406进入内腔，然后被真空泵11拉入废水收集装置，脱水后的甲醇蒸汽从外腔返回系统，继续参与反应，陶瓷膜管406是将一种反渗透膜覆盖在陶瓷管内壁，该膜只允许水分子通过，甲醇分子无法通过。在膜式干燥器4中，含水甲醇从醇水蒸汽入口进入外腔，罗茨真空泵通过管路与真空泵连接口404相连，将内腔抽成真空，废出料口通过管路与废水收集装置相连，甲醇蒸汽出口通过管路与冷凝器相连。
如图2所示，进一步的，本发明的一个实施例还提供一种己二酸二甲酯制备方法，采用上述的间歇酯化反应系统，所述的己二酸二甲酯制备方法(图2中的箭头示意性表示了所述己二酸二甲酯制备方的流程图)具体包括以下步骤：将反应釜1内加入甲醇与催化剂，加热后加入乙二酸进行酯化反应，同时通过预热器3将酯化反应过程产生的甲醇蒸汽与水蒸气的混合物料进行加热，然后输送至所述膜式干燥器4进行除去酯化反应过程产生的甲醇蒸汽与水蒸气的混合物料中的水蒸气，以得到干燥的甲醇蒸汽，再通过冷凝器5冷凝甲醇蒸汽，以将甲醇蒸汽冷凝后输送至所述反应釜1。
作为本发明的一种优选实施例，在所述的己二酸二甲酯制备方法中，还包括控制通过所述膜式干燥器4的回流甲醇流量的步骤，具体是监控回流甲醇中的水含量以及反应釜1内溶液的酸值，甲醇中的水含量通过气相色谱法检测，反应釜1内溶液的酸值通过用标定过的氢氧化钾滴定规定试样液至酚酞终点，然后按照公式A＝(V1-V2)×C×56.1/M计算，式中：V1、V2分别为试样溶液和空白溶液消耗的氢氧化钾体积，C为滴定液氢氧化钾的浓度，M为试样的质量；当己二酸转化率达到一定数值，停止加热，关闭甲醇回流及真空泵11，等到反应釜1内温度降到室温，从釜底卸料装桶。
在本发明的一个实例中，所述催化剂可以采用现有技术，例如现在己二酸二甲酯主流的生产方法是连续酯化法，其采用的催化剂即可达到效果，具体可以是强酸树脂催化剂，比如DNW-Ⅰ型催化剂(DNW-Ⅰ型强酸型阳离子交换树脂为催化剂)，也可以是参考王龙飞、刘国际、徐丽等人的《黄河水利职业技术学院学报》上发表的己二酸二甲酯合成工艺研究中的SXC-9大孔强酸催化树脂为催化剂，通过将甲醇与催化剂一起加入到反应釜1内，釜温升到60-75℃后加入固体己二酸，从而可以实现制备己二酸二甲酯。
下面结合生产实施例进一步描述本发明的己二酸二甲酯制备方法。
实施例1
采用上述的间歇酯化反应系统，将2000L搪瓷釜作为反应釜1，用甲醇清洗烘干后，加入250kg甲醇和25kg催化剂。开启搅拌并用蒸汽给釜内升温。釜内温度60℃时，从人孔加入己二酸250kg。开启真空泵11并打开回流泵10，控制回流甲醇的温度在30-35℃之间。己二酸完全溶解后，加大蒸汽压力，使釜内温度保持在80℃左右。通过调节釜温及预热器3的温度，控制通过膜式干燥器4的回流甲醇流量。监控1h、2h、4h、6h、9h、14h、18h、22h回流甲醇中的水含量以及釜内溶液的酸值。甲醇中的水含量通过气相色谱法检测，釜内溶液的酸值通过用标定过的氢氧化钾滴定规定试样液至酚酞终点，然后按照公式A＝(V1-V2)×C×56.1/M计算，式中：V1、V2分别为试样溶液和空白溶液消耗的氢氧化钾体积，C为滴定液氢氧化钾的浓度，M为试样的质量。当己二酸转化率达到97.5％，关闭蒸汽主阀门，关闭甲醇回流及真空泵11。等到釜内温度降到室温，从釜底卸料装桶。对应的己二酸转化率实验数据如下表1所示。
表1间歇式反应检测结果表
从表1数据可以看出，说明随着酯化反应的进行，体系中不断有水产生，从而影响己二酸的反应速率。但是膜式干燥器4可以将生成的水从甲醇中脱除，使得反应得以持续进行，最终己二酸的转化率超过97.5％。
实施例2
采用上述的间歇酯化反应系统，将2000L搪瓷釜作为反应釜1，用甲醇清洗烘干后，加入250kg甲醇和25kg催化剂。开启搅拌并用蒸汽给釜内升温。釜内温度60℃时，从人孔加入己二酸250kg。开启真空泵11并打开回流泵10，控制回流甲醇的温度在30-35℃之间。己二酸完全溶解后，加大蒸汽压力，使釜内温度保持在100℃左右。通过调节釜温及预热器3的温度，控制通过膜式干燥器4的回流甲醇流量。监控1h、2h、4h、6h、9h、14h、18h、22h回流甲醇中的水含量以及釜内溶液的酸值。甲醇中的水含量通过气相色谱法检测，釜内溶液的酸值通过用标定过的氢氧化钾滴定规定试样液至酚酞终点，然后按照公式A＝(V1-V2)×C×56.1/M计算，式中：V1、V2分别为试样溶液和空白溶液消耗的氢氧化钾体积，C为滴定液氢氧化钾的浓度，M为试样的质量。当己二酸转化率达到97.5％，关闭蒸汽主阀门，关闭甲醇回流及真空泵11。等到釜内温度降到室温，从釜底卸料装桶。对应的己二酸转化率实验数据如下表2所示。
表2间歇式反应检测结果表
从表2数据可以看出，提高釜内温度，使单位时间进入膜式干燥器4的醇水蒸汽量增加，可以有效的降低回流甲醇中的水含量，提高己二酸的转化率。这说明膜式干燥器4确实能脱除体系中的水分，从而使酯化反应持续向正方向进行。
实施例3
将实施例2中的间歇酯化反应系统进行拆卸膜式干燥器4，将甲醇回流管线直接与回流罐7与反应釜1连通。将2000L搪瓷釜作为反应釜1，用甲醇清洗烘干后，加入250kg甲醇和25kg催化剂。开启搅拌并用蒸汽给釜内升温。釜内温度60℃时，从人孔加入己二酸250kg。开启真空泵11并打开回流泵10，控制回流甲醇的温度在30-35℃之间。己二酸完全溶解后，加大蒸汽压力，使釜内温度保持在80℃左右。通过调节釜温及预热器3的温度，控制通过膜式干燥器4的回流甲醇流量。监控1h、2h、4h、6h、9h、14h、18h、22h回流甲醇中的水含量以及釜内溶液的酸值。检测手段参照实施例1和实施例2，当己二酸转化率不再变化，关闭蒸汽主阀门，关闭甲醇回流及真空泵11。等到釜内温度降到室温，从釜底卸料装桶。对应的己二酸转化率实验数据如下表3所示。
表3间歇式反应检测结果表
从表3数据可以看出，该反应会有大量的水生成，随着系统内水分的增加，反应速度显著降低。当回流甲醇中的水含量达到9.24％，酯化反应将停止进行，最终己二酸的转化率停止在75％，反应无法继续向生成己二酸二甲酯的方向进行。本发明通过所述膜式干燥器4来提供对回流甲醇进行脱水的方法，所述膜式干燥器4连接在甲醇回流管线上，利用真空泵维持负压状态，甲醇蒸汽携带水分进入该膜式干燥器4后，水分透过渗透膜被拉入缓冲罐9，脱水后的甲醇蒸汽则经过冷凝器5，回流到釜内继续反应。该方法可以显著增加反应釜内己二酸的酯化速度，将己二酸达到70％转化率所需要的的反应时间从4-6h减少到2-4h，极大提高经济效益。
本发明上述实施例中提供了一种膜式干燥器4，包括壳体409以及设置在所述壳体409内的第一空腔，所述壳体409内的第一空腔中设置陶瓷膜管406，所述陶瓷膜管406内设置有第二空腔，所述陶瓷膜管406用于只允许水分子通过；所述壳体409外侧设置第二蒸汽入口403，用于将待干燥的气态物料输送至第一空腔，以在陶瓷膜管406的过滤下只将水分子输送至第二空腔中；所述壳体409外侧设有真空连接口404，用于向所述第二空腔内提供负压环境；所述壳体409外侧还设有用于将过滤除去水分子的气态物料进行输送出所述膜式干燥器4的第一蒸汽出口401，并基于该膜式干燥器4提供了间歇酯化反应系统、己二酸二甲酯制备方法，通过真空连接口404采用管路与外部的泵体连接，可以将第二空腔抽成真空，进而可以向所述第二空腔内提供负压环境，以提供水分子通过所述陶瓷膜管406的动力，待干燥的气态物料通过第二蒸汽入口403输送至第一空腔中，在负压动力驱动下，通过陶瓷膜管406(陶瓷膜管406是将一种反渗透膜覆盖在陶瓷管内壁，该膜只允许水分子通过，甲醇分子无法通过)的过滤，只将待干燥的气态物料中的水分子输送至第二空腔中，通过第一蒸汽出口401将过滤除去水分子的气态物料输送出所述膜式干燥器4，可以用于继续参与己二酸二甲酯合成反应，解决了现有己二酸二甲酯生产方法(连续酯化法)中因酯化过程生成的水分没有被带出反应体系，影响了己二酸制己二酸二甲酯转化率的问题。
需要说明的是，现在己二酸二甲酯主流的生产方法主要是连续酯化法，即未采用所述膜式干燥器4，在生产预酯液的过程中，甲醇水蒸汽经过冷凝器5冷凝，回流到反应釜1内继续反应；酯化过程生成的水分没有被带出反应体系，随着反应的进行，水越来越多，反应速度也越来越慢，最终反应达到热力学平衡，不再有新的二甲酯生成；本发明为了打破该平衡，提供了所述膜式干燥器4，并将所述膜式干燥器4连接在预热器3与冷凝器5之间的甲醇回流管线上，通过维持负压状态，甲醇水蒸汽携带水分进入该装置后，水分透过陶瓷膜管406被拉入缓冲罐9，脱水后的甲醇蒸汽则经过冷凝器5回流到反应釜1内继续反应，可以显著增加反应釜1内己二酸的酯化速度，将己二酸达到70％转化率所需要的的反应时间从4-6h减少到2-4h，极大提高了经济效益。该文中出现的电器均可与外界的主控器及220V市电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述的实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种膜式干燥器，包括壳体以及设置在所述壳体内的第一空腔，其特征在于，所述膜式干燥器还包括：
陶瓷膜管，共有多个，且均匀设置在所述壳体内的第一空腔中，所述陶瓷膜管内设置有第二空腔，所述陶瓷膜管用于只允许水分子通过；
第二蒸汽入口，设置在所述壳体外侧，用于将待干燥的气态物料输送至第一空腔，以在陶瓷膜管的过滤下只将水分子输送至第二空腔中；
真空连接口，设置在所述壳体外侧并与所述第二空腔连通，用于向所述第二空腔内提供负压环境，以提供水分子通过所述陶瓷膜管的动力；
第一蒸汽出口，设置在所述壳体外侧，与所述第一空腔连通，用于将过滤除去水分子的气态物料进行输送出所述膜式干燥器。
2.根据权利要求1所述的膜式干燥器，其特征在于，所述壳体外侧还设有第一蒸汽入口与第二蒸汽出口，所述第一蒸汽入口用于输入保温蒸汽以将所述壳体内部进行保温，所述第二蒸汽出口用于输出保温蒸汽。
3.根据权利要求1所述的膜式干燥器，其特征在于，所述壳体外侧还连通有出料口，所述出料口与所述第二空腔连通，用于将在陶瓷膜管的过滤下只将水分子输送至第二空腔中后形成的废水排出。
4.根据权利要求1所述的膜式干燥器，其特征在于，所述壳体外侧还设有放空口。
5.一种间歇酯化反应系统，包括如权利要求1-4任一所述的膜式干燥器，其特征在于，所述间歇酯化反应系统还包括：
反应釜，所述反应釜内设置有搅拌器，用于将输入至反应釜内的己二酸与甲醇进行混合并发生酯化反应；
原料罐，用于储存甲醇并输送至反应釜内，所述反应釜通过管路与所述原料罐相连；以及
预热器，所述预热器的进料口连接所述反应釜，所述预热器的出料口连接所述膜式干燥器，所述膜式干燥器用于除去酯化反应过程产生的甲醇蒸汽与水蒸气的混合物料中的水蒸气，以得到干燥的甲醇蒸汽，所述膜式干燥器的出口与用于冷凝甲醇蒸汽的冷凝器相连，所述冷凝器的输出端与反应釜相连，以将甲醇蒸汽冷凝后输送至所述反应釜。
6.根据权利要求5所述的间歇酯化反应系统，其特征在于，所述间歇酯化反应系统还包括接收罐，与所述原料罐通过管路相连，所述接收罐用于回收甲醇。
7.根据权利要求5所述的间歇酯化反应系统，其特征在于，所述冷凝器连接用于回流甲醇的回流罐，回流罐通过管路与回流泵相连，所述回流泵用于在冷凝器将甲醇蒸汽冷凝后从回流罐的出料口输送至反应釜。
8.根据权利要求5所述的间歇酯化反应系统，其特征在于，所述间歇酯化反应系统还包括冷却器，所述冷却器与所述膜式干燥器的废水排出口相连，所述冷却器还分别与缓冲罐与真空泵连接，所述真空泵用于向所述膜式干燥器提供负压环境，所述缓冲罐用于收集膜式干燥器排出的废水。
9.一种己二酸二甲酯制备方法，其特征在于，采用如权利要求5-8任一所述的间歇酯化反应系统，所述的己二酸二甲酯制备方法具体包括以下步骤：将反应釜内加入甲醇与催化剂，加热后加入乙二酸进行酯化反应，同时通过预热器将酯化反应过程产生的甲醇蒸汽与水蒸气的混合物料进行加热，然后输送至所述膜式干燥器进行除去酯化反应过程产生的甲醇蒸汽与水蒸气的混合物料中的水蒸气，以得到干燥的甲醇蒸汽，再通过冷凝器冷凝甲醇蒸汽，以将甲醇蒸汽冷凝后输送至所述反应釜。
10.根据权利要求9所述的己二酸二甲酯制备方法，其特征在于，在所述的己二酸二甲酯制备方法中，还包括控制通过所述膜式干燥器的回流甲醇流量的步骤。
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