苯甲酸甲酯合成工藝的改進研究

朱艷（安徽天潤化學工業股份有限公司，安徽蚌埠233010）

苯甲酸甲酯合成工藝的改進研究

朱艷（安徽天潤化學工業股份有限公司，安徽蚌埠233010）

本課題的研究方向為，使用新型高效液相催化劑替代固體對甲苯磺酸作為催化劑，由甲醇和苯甲酸進行酯化反應，得到高純度苯甲酸甲酯。

新型高效液相催化劑；經濟效益；節能環保

安徽某化工股份公司年產3500T苯甲酸甲酯，本產品工藝技術較成熟，產品質量穩定，但原工藝使用固體對甲苯磺酸為催化劑，存在生產成本高，產率低，能源消耗大，后續環保廢水處理量大、操作強度大等問題。本次選用高效液相催化劑替代固體對甲苯磺酸，開展小試及后續的工業化生產試驗研究，進一步優化工藝，為新工藝的工業化生產提供良好的技術支撐。

原工業化生產工藝為：以固體對甲苯磺酸做催化劑，苯甲酸與甲醇在以甲醇為溶劑下進行酯化反應，得到苯甲酸甲酯，再進行堿洗，水洗，蒸餾脫水、過濾得到產品。本工藝催化劑催化產率90%。操作復雜，工序多，廢水量大，能源消耗較高。

新形勢下國家對安全、環保的標準執行更加的嚴格規范，為應對新形勢的發展要求。本著環保、低耗，節約生產成本，降低勞動強度，提高勞動效率的理念，我們不斷的拓展思路，進行新型催化劑的選型試驗研究。通過多次的實驗論證，最終確定選用新型高效液相催化劑。

1 工藝設計與實驗研究

1.1 小試方案的設計、實施及可行性論證

1.1.1 方案設計

1.1.1.1 反應方程式：

CH3OH+C6H5COOH催化劑C6H5CO0CH3+H2O

1.1.1.2 試驗原料：

①、工業甲醇150ml；②、工業苯甲酸100g；

③、新型高效液相催化劑30g；

本次試驗按此投料量進行，后續試驗在此反應原液中繼續投加苯甲酸及甲醇，催化劑進行循環套用，共試驗6批次。具體實驗步驟省略。

通過對上述實驗各批次的產品進行質量檢測，各項質量指標符合要求，平均收率90.5%。根據小試方案的總結評估，我們在大生產中試生產10批。平均收率在90.6%，產品質量符合要求。

1.1.1.3 可行性論證

通過小試試驗證明，使用新型高效液相催化劑替代固體對甲苯磺酸，是完全可行的，新工藝達到并超過原有工藝的收率，且質量符合要求。根據小試試驗及大生產的實際結果，表明采用高效液相催化劑替代固體對甲苯磺酸做酯化催化劑，所得產品質量穩定，收率超過原有工藝水平。該方案確實可行。

1.2 新生產工藝為

反應釜加入1000L回收甲醇溶劑（濃度95%），投加新型高效液相催化劑300Kg，苯甲酸1000K，緩慢升溫至70-75℃，開啟攪拌，繼續升溫至83-87℃，回流反應3小時。常壓蒸出含水甲醇約2.5小時；溫度在120-135℃，開始高位滴加500L無水甲醇，時間2.5-3.5小時。升溫至微沸，邊滴加邊蒸出高濃度甲醇，滴加結束后保持135℃保溫半小時，停攪拌負壓蒸前餾分，135℃開始切換后餾分，出成品。繼續升溫至137℃，負壓-0.95MPa，基本無餾出物時，停止蒸餾，得到產品。

1.3 新工藝與原工藝對比

1、高效液相催化劑可連續套用700次，對甲苯磺酸作催化劑只能連續套用6次。

2、新工藝一步蒸餾得到產品，減去脫酯、堿洗，水洗，脫水，過濾等步驟；該工序工藝時間每批減少3小時。

2 經濟效益分析

根據實驗室小試及工業化大生產的驗證，證明新工藝產率穩定可靠，且生產成本下降明顯，新型催化劑催化收率高，簡化操作，縮短工序生產時間，節約人工費用，廢水排放量為零，極大的減少環保廢水排放量，降低環保運行費用，水、電、蒸汽能源消耗下降明顯。

原工藝與新工藝的生產成本對比分析情況，按照年產3500噸計算。測算經濟效益如下：

(1) 原工藝產率90%，新工藝產率90.6%，新工藝每年節約苯甲酸16噸（單價0.9萬元/噸）、節約對甲苯磺酸72噸（單價1.1萬元/噸）、節約甲醇5.5噸（單價0.26萬元/噸），節約純堿3.5噸（單價0.2萬元/噸），耗用新型催化劑1.5噸（單價6萬元/噸）。

每年原輔料節約成本合計為：

16*0.9 +72*1.1+3.5*0.2+5.5*0.26-1.5*6=86.7萬元

(2) 人工費用：原工藝，該工序崗位設置5人，四班兩運轉，新工藝崗位設置為3人，四班兩運轉，減少8人。按每月每人工資福利待遇5000元計算，每年節約人工費用：5000*8*12=48萬。

3 環境效益分析

工藝改進后，酯化工序每年節約用水3500噸，節省污染物排放對甲苯磺酸每年72噸，純堿3.5噸，降低了環保廢水處理壓力，同時也有效提高工作效率，進一步的降低了污水的處理成本，取得了良好的環境效益。

4 結語

本研究從降能降耗、簡化操作、環保、經濟效益等角度對新工藝的可行性進行探討。本論文以高效液相催化劑替代固體對甲苯磺酸作為酯化催化劑，通過小試及大生產試驗驗證，我們得出如下結論：新工藝達到預期目標，方案確實可行，產品質量符合要求。

使用新型高效液相催化劑，一次投入可以循環套用，催化產率高，勞動強度降低，簡化操作，能耗下降明顯，極大的減少了廢水的處理量，減小環保處理費用，縮短工藝時間，提高勞動效率。