技术摘要：
本发明公开了一种利用低浓度乙二醇生产二丙烯酸乙二醇酯的装置和方法，包括依次连接的脱水塔、固定床反应器、催化蒸馏塔、脱重塔、脱轻塔。以乙二醇生产过程中产生的一种含乙二醇废料作为原料，经脱水后与丙烯酸进行反应后再脱除重组分和轻组分，从而得到二丙烯酸乙二  全部
背景技术：
二丙烯酸乙二醇酯(EGDA)属特种丙烯酸酯中的多官能丙烯酸酯。因含两个C＝C 键,可与含不饱和键的大分子链发生加成等反应,成为聚氯乙烯优良抗冲改性剂———ACR 的理想成核交联剂。EGDA还广泛用作制备涂料、粘合剂等的交联剂以及纸张、皮革、纺织品 等的整理剂、乳化剂、上光剂等。 目前,工业上合成EGDA的主要方法是以浓硫酸为催化剂,由丙烯酸与乙二醇直接 酯化来合成。尽管用硫酸做催化剂具有较理想的催化活性,但由于其具有强氧化和脱水等 作用,致使副反应多,产物组成复杂,产品颜色较深,反应过程中聚合现象较严重，给产品的 精制带来了麻烦，且硫酸难以回收利用,产物要经过碱洗、水洗才能除去硫酸,工艺过程复 杂而且排放含酸废水,严重污染环境；；硫酸还严重腐蚀设备,尽管在工业生产中采用了搪 瓷反应器和高级不锈钢管材等,却仍然不得不定期进行设备的更新,因而增加了生产成本。 乙二醇在生产过程中会副产一种含1,2-丁二醇等杂质约10％、含乙二醇约30％， 其余为水的废料，这种废料被当做危废处理。这种废料不能产生效益，甚至需要出费请别的 公司处理，造成乙二醇的浪费，带来经济效益下降和环保压力。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种利用低浓 度乙二醇生产高浓度二丙烯酸乙二醇酯的装置和方法。本发明以丙烯酸和低浓度乙二醇为 原料，其中低浓度乙二醇中乙二醇含量为20％以上，尤其可以是乙二醇生产过程中产生的 一种含乙二醇废料，是一种利用低浓度乙二醇生产高浓度二丙烯乙二醇酯的技术。 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 本发明提供一种利用低浓度乙二醇生产高浓度二丙烯乙二醇酯的装置，包括依次 连接的脱水塔、固定床反应器、催化蒸馏塔、脱重塔、脱轻塔，其特征在于： 所述的脱水塔，顶部设有排气口I、底部设有出料口I，塔壁一侧的中上部设有进料 口I，塔壁另一侧的上部设有回流口I，其中：进料口I与能提供低浓度乙二醇原料的装置相 连接；排气口I连接有冷凝器I和回流罐I，回流罐I的出口分为两路，一路与回流口I相连接， 另一路与废水处理装置相连接；出料口I与固定床反应器相连接； 所述的固定床反应器，顶部设有进料口II、底部设有出料口II，其中：进料口II分 为两路，一路与脱水塔的出料口I相连接，另一路与能提供丙烯酸的装置相连接；出料口II 与催化蒸馏塔相连接； 所述的催化蒸馏塔，顶部设有排气口II、底部设有出料口III，塔壁一侧的中上部 4 CN 111574365 A 说　明　书 2/8 页 设有进料口III，塔壁另一侧的上部设有回流口II，其中：进料口III与固定床反应器的出料 口II相连接；排气口II连接有冷凝器II和回流罐II，回流罐II的出口分为两路，一路与回流 口II相连接，另一路与丙烯酸回收装置相连接；出料口III与脱重塔相连接； 所述的脱重塔，顶部设有排气口III、底部设有出料口IV，塔壁一侧的中部设有进 料口IV、塔壁另一侧的上部设有回流口III，其中：进料口IV与催化蒸馏塔的出料口III相连 接；排气口III连接有冷凝器III和回流罐III，回流罐III的出口分为两路，其中一路与回流 口III相连接，另一路与脱轻塔相连接；出料口IV与重物质储罐相连接； 所述的脱轻塔，顶部设有排气口IV、底部设有出料口V，塔壁一侧的中部设有进料 口V，塔壁另一侧的上部设有回流口IV，其中：进料口V与回流罐III相连接；排气口IV连接有 冷凝器IV和回流罐IV，回流罐IV的出口分为两路，其中一路与回流口IV相连接，另一路与能 提供丙烯酸的装置相连接；底部的出料口V与二丙烯酸乙二醇酯产品储罐相连接。 上述技术方案中，所述的固定床反应器，内部装填有催化剂A；所述的催化剂A为固 体酸催化剂，优选为大孔磺酸阳离子树脂催化剂。 上述技术方案中，所述的催化蒸馏塔，催化段装填有催化剂B；所述的催化剂B为固 体酸催化剂，优选为大孔磺酸阳离子树脂催化剂；催化剂B的装填形式优选为模块催化剂的 形式。 上述技术方案中，所述的脱水塔、固定床反应器、催化蒸馏塔、脱重塔，脱轻塔均为 现有技术存在的设备或者市售设备。 本发明还提供一种利用低浓度乙二醇生产高浓度二丙烯乙二醇酯的方法，包括以 下步骤： (1)脱水：低浓度乙二醇原料由进料口I通入到脱水塔中进行提浓，脱除大部分水； 轻组分为水，从排气口I排出后经冷凝器I冷凝得到液态的水进入到回流罐I中，回流罐I中 物料一部分通过回流口I回流至脱水塔中循环利用，另一部分通入废水处理装置中；从塔底 的出料口I排出的重组分为高浓度乙二醇； (2)酯化反应：从脱水塔出料口I排出的高浓度乙二醇和丙烯酸混合后由进料口II 通入到固定床反应器中，丙烯酸与乙二醇在固定床反应器内的催化剂A的催化作用下进行 酯化反应，得到初级反应产物；初级反应产物依次流经出料口II、进料口III后进入到催化 蒸馏塔中； (3)催化蒸馏反应：固定床反应器内形成的初级反应产物进入到催化蒸馏塔中，在 催化蒸馏塔内的催化剂B的催化作用下进行催化蒸馏反应，且被分离；分离后塔顶得到轻组 分，轻组分为水、丙烯酸，从排气口II排出后经冷凝器II冷凝得到液态的水、丙烯酸进入到 回流罐II；回流罐II中一部分物料从回流口II回流至催化蒸馏塔中循环使用，另一部分物 料通入丙烯酸回收装置中；分离后塔底得到重组分，重组分为二丙烯乙二醇酯、乙二醇原料 中的部分杂质、微量乙二醇和微量丙烯酸的混合物，依次流经出料口III、进料口IV后进入 到脱重塔中； (4)脱重：催化蒸馏塔塔底的重组分进入到脱重塔中，在脱重塔内进行分离，塔顶 得到轻组分，轻组分为气态二丙烯乙二醇酯、微量丙烯酸，从排气口III排出后经冷凝器III 冷凝为液态后进入回流罐III中，回流罐III中物料一部分通过回流口III返回脱重塔中循 环利用，另一部分通过进料口V送入脱轻塔(5)中；从塔底出料口IV排出的重物质为乙二醇 5 CN 111574365 A 说　明　书 3/8 页 原料中的部分杂质，输送至重物质储罐中； (5)脱轻：脱重塔塔顶的物料进入到脱轻塔中，在脱轻塔内进行分离，塔顶得到轻 组分，轻组分为气态丙烯酸，从排气口IV排出后经冷凝器IV冷凝为液态后进入回流罐IV中， 回流罐IV中物料一部分通过回流口IV返回脱轻塔中循环利用，另一部分返回能够提供丙烯 酸的装置中循环利用；从塔底出料口V排出的物料为二丙烯酸乙二醇脂，输送至二丙烯酸乙 二醇酯产品储罐中。 上述技术方案中，步骤(1)中，所述的低浓度乙二醇原料，为乙二醇生产过程中产 生的含有乙二醇的废料，其中乙二醇浓度不低于20％。 上述技术方案中，步骤(1)中，所述的脱水塔，操作条件为：塔顶温度为100～110 ℃，压力为0.10～0.15Mpaa；塔底温度为130～140℃，压力为0.15～0.35Mpaa。 上述技术方案中，步骤(1)中，所述的回流，回流比为0.5～2。 上述技术方案中，步骤(2)中，所述的乙二醇与丙烯酸的摩尔比为1：2～3，优选为 1：2.2～2.6。 上述技术方案中，步骤(2)中，所述的固定床反应器的空速为0.5～2h-1。 上述技术方案中，步骤(2)中，所述的催化剂A为固体酸催化剂，优选为大孔磺酸阳 离子树脂催化剂，比如凯瑞环保科技股份有限公司的KC-104型催化剂。 上述技术方案中，步骤(2)中，所述的酯化反应条件为：温度为60～80℃，压力为 0.5～1.0Mpaa；温度优选为65～70℃，压力优选为0.6～0.7Mpaa。 上述技术方案中，步骤(3)中，固定床反应器内形成的初级反应产物进入到催化蒸 馏塔中的空速为0.5-3h-1。 上述技术方案中，步骤(3)中，所述的催化剂B为固体酸催化剂，优选为大孔磺酸阳 离子树脂催化剂，催化剂的装填形式优选为模块催化剂形式，比如凯瑞环保科技股份有限 公司的KC-104BD型模块催化剂。 上述技术方案中，步骤(3)中，所述的催化蒸馏反应，反应条件为：反应温度为100 ～120℃，反应压力为0.10～0.20Mpaa。 上述技术方案中，步骤(3)中，所述的催化蒸馏塔，操作条件为：塔顶温度为130～ 150℃，压力为0.10～0.15Mpaa；塔底温度为160～180℃，压力为0.15～0.35Mpaa。 上述技术方案中，步骤(3)中，所述的回流，回流比为0.5～3。 上述技术方案中，步骤(4)中，所述的脱重塔，操作条件为：塔顶温度为220～240 ℃、压力为0.10～0.15Mpaa，塔底温度为240～260℃、压力为0.25～0.35Mpaa。 上述技术方案中，步骤(4)中，所述回流，回流比为0.3～2。 上述技术方案中，步骤(5)中，所述的脱轻塔，操作条件为：塔顶温度为130～150 ℃、压力为0.10～0.15Mpaa，塔底温度为160～180℃、压力为0.25～0.35Mpaa。 上述技术方案中，步骤(5)中，所述的回流，回流比为0.5～3。 本发明技术方案的优点在于： (1)本发明的原料乙二醇可以为乙二醇生产过程中产生的废料，该废料为危废，这 种废料不能产生效益，甚至需要出费请别的公司处理，造成乙二醇的浪费，带来经济效益下 降和环保压力，所以本发明具有明显的经济效益和环保优势。 (2)本发明的原料乙二醇对乙二醇的浓度要求不高，乙二醇浓度不小于20％即可。 6 CN 111574365 A 说　明　书 4/8 页 (3)本发明的产品质量优：二丙烯乙二醇酯的浓度≥99.0％，乙二醇单丙烯酸酯浓 度≤1.0％，水≤0.1％，丙烯酸≤0.2％。 附图说明 图1：本发明装置的整体结构示意图； 图2：本发明方法的工艺流程图； 其中：1为脱水塔，2为固定床反应器，3为催化蒸馏塔，4为脱重塔，5为脱轻塔。