CN104557524A - 一种乙酸乙酯的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种乙酸乙酯的生产方法，属于有机化工领域，具体涉及一种在催化剂存在下制备及分离乙酸乙酯的工艺。其特征在于，生产工艺为：首先原料乙酸和乙醇按一定比例经静态混合器（5）混合后从固定床反应器（3）上部进入，在固定床反应器（3）内反应后反应产物从下部流出后从催化蒸馏塔（4）的反应段上部进入，在催化蒸馏塔（4）内反应，塔顶产物一部分回流、一部分作为产品流出，催化蒸馏塔（4）返回的未反应的乙酸和补加的乙酸再从反应段上部进入催化蒸馏塔（4）。本发明技术方案提供的工艺条件温和，易于操作，在有效降低物耗、能耗，提高装置的处理能力的同时，转化率也有一定的提高。

Description

一种乙酸乙酯的生产方法
技术领域
一种乙酸乙酯的生产方法，属于有机化工领域，具体涉及一种在催化剂存在下制备及分离乙酸乙酯的工艺。
背景技术
乙酸乙酯主要用途有：作为工业溶剂，用于涂料、粘合剂、乙基纤维素、人造革、油毡着色剂、人造纤维等产品中；作为粘合剂，用于印刷油墨、人造珍珠的生产；作为提取剂，用于医药、有机酸等产品的生产；作为香料原料，用于菠萝、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的主要原料，是食用香精中用量较大的合成香料之一。乙酸乙酯还可用作纺织工业的清洗剂和天然香料的萃取剂，是制药工业和有机合成的重要原料。
目前，乙酸乙酯的工业生产方法主要有醋酸酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和醋酸/乙烯加成4种。传统的醋酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰，而中国大规模生产工艺多数为醋酸酯化法，即乙酸和乙醇在硫酸作催化剂条件下进行脱水酯化，但该方法乙醇转化率低、分离工艺复杂，分水困难；以硫酸作为催化剂导致废酸的产生，不仅对设备腐蚀严重，对环境也造成了污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种本发明乙醇转化率高、分离工序短的一种乙酸乙酯的生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该乙酸乙酯的生产方法，其特征在于，生产工艺为：首先原料乙酸和乙醇按一定比例经静态混合器混合后从固定床反应器上部进入，在固定床反应器内反应后反应产物从下部流出后从催化蒸馏塔的反应段上部进入，在催化蒸馏塔内反应，塔顶产物一部分回流、一部分作为产品流出，催化蒸馏塔返回的未反应的乙酸和补加的乙酸再从反应段上部进入催化蒸馏塔；
催化蒸馏塔中补加的乙酸与未反应的乙醇摩尔比为（1~4）:1，原料乙醇的纯度为70%~100%；乙酸的纯度为70%~100%；
固定床反应器内的操作条件是：反应温度为70~100℃，空速1.5~5h-1，反应压力为0.3~0.5MPa，使得反应物和产物均为液相；
催化蒸馏塔内的操作条件为：塔顶压力为0.4~0.8MPa，塔顶温度控制为60~100℃，反应段温度为60~140℃，塔釜温度控制为70~140℃，塔的回流比为0.5~6。
所述的乙醇的纯度为85％~100%；乙酸的纯度为85％~100%。
优选的，所述的催化蒸馏塔中补加的乙酸与未反应的乙醇摩尔比为（1.5~2）:1。
优选的，所述的催化蒸馏塔操作条件为：塔顶压力为0.5~0.7MPa；塔顶温度控制为70~85℃；反应段温度为100~120℃；塔釜温度控制为110~130℃；塔的回流比为1~4。
所用的装置具体为包括乙醇罐、乙酸罐、固定床反应器、催化蒸馏塔、静态混合器，乙醇罐和乙酸罐通过带有提料泵的管路连接到静态混合器进料口，静态混合器的出料口通过管路连接到固定床反应器的顶部，固定床反应器通过管路连接到催化蒸馏塔反应段上部，催化蒸馏塔顶部产物输出管路有管路连接回催化蒸馏塔上部；催化蒸馏塔底部输出管路有管路连接回催化蒸馏塔反应段上部，且该段管路上开有乙酸补料口。
所述的催化蒸馏塔由一个塔釜、一个提馏段、一个或多个反应床层、一个精馏段和一个塔顶回流冷凝器组成；在反应床层均匀分布着一定数量的催化蒸馏筐，催化蒸馏筐内装有与固定床预反应器同样的固体催化剂。
所述的固体催化剂为树脂催化剂、杂多酸催化剂、分子筛催化剂。
优选的，所述的固体催化剂为磺酸系列大孔的阳离子交换树脂催化剂。
本专利技术方案通过调整固定床预反应器及催化蒸馏塔的工艺参数，完成酯化反应，及产物分离，降低了能耗、物耗，解决了目前技术工艺流程复杂、分水困难的缺点。
一种酯类的生产工艺，特别是乙酸和乙醇反应生产乙酸乙酯的生产工艺。该生产工艺采用固体催化剂，一个固定床预反应器，一个催化蒸馏塔（含催化蒸馏筐），组成工艺过程的主体。反应物先在静态混合器内预混后一起进入固定床反应器预酯化，然后再进入催化蒸馏塔进行酯化反应，催化蒸馏塔塔釜内蒸出的蒸汽，和下落的反应物在反应床层的不断逆流过程中进行连续反应。反应完成的气体在精馏段精馏后在再经冷凝器冷凝，一部分为产物，一部分返回继续反映。在补料口补充乙酸，实时保证最佳配料比。保证反应物的高转化率。
与现有技术相比，本发明的一种乙酸乙酯的生产方法所具有的有益效果是：本发明技术方案提供的工艺条件温和，易于操作，在有效降低物耗、能耗，提高装置的处理能力的同时，转化率也有一定的提高。所需的装置简单，搭建容易，占空间小。酯化反应和产物分离同步进行。大大提高生产效率，缩短分离工序。反应过程中反应物料比可控，能够有效提高转化率。本发明能够提高产量，节约成本，增加企业效益。
附图说明
图1 是乙酸乙酯生产工艺流程示意图。
1、乙醇罐   2、乙酸罐   3、固定床反应器   4、催化蒸馏塔  5、静态混合器  6、乙酸补料口。
图1是本发明一种乙酸乙酯的生产方法的最佳实施例，下面结合附图1对本发明做进一步说明。
具体实施方式
参照附图1：本发明的一种乙酸乙酯的生产方法所需的装置，包括乙醇罐1、乙酸罐2、固定床反应器3、催化蒸馏塔4、静态混合器5，乙醇罐1和乙酸罐2通过带有提料泵的管路连接到静态混合器5进料口，静态混合器5的出料口通过管路连接到固定床反应器3的顶部，固定床反应器3通过管路连接到催化蒸馏塔4反应段上部，催化蒸馏塔4顶部产物输出管路有管路连接回催化蒸馏塔4上部；催化蒸馏塔4底部输出管路有管路连接回催化蒸馏塔4反应段上部，且该段管路上开有乙酸补料口6。
催化蒸馏塔4由一个塔釜、一个提馏段、一个或多个反应床层、一个精馏段和一个塔顶回流冷凝器组成；在反应床层均匀分布着一定数量的催化蒸馏筐，催化蒸馏筐内装有与固定床预反应器同样的固体催化剂。
下面通过实施例对本发明作进一步说明，通过这些实施例也可以充分理解本发明的实质以及发明范围，进一步了解本发明所述的合成和分离工艺的特点。其中实施例1为最佳实施例。
原料乙醇的纯度为70%~100%，优选的乙醇纯度为85％~100%。乙酸的质量百分含量为70%~100%，优选的乙酸纯度为85％~100%。
实施例1~4
经柱塞泵将98%的化学纯乙酸和无水乙醇按摩尔比1:1计量混合后注入装有树脂催化剂的固定床预反应器，经过预反应的混合物再进入催化蒸馏塔中，未反应的乙醇与补充的乙酸进行充分反应。其中，补充的乙酸与未反应的乙醇摩尔比为1.5:1。固定床预反应器催化剂装入量为40ml，催化蒸馏塔中催化剂装入量为100ml。
不同温度及空速条件下的试验结果如表1所示。
表1 不同温度及空速条件下的反应结果
实施例5~6
经柱塞泵将质量分数90%的乙酸和质量分数90%的乙醇按摩尔比1:1计量混合后注入装有树脂催化剂的固定床预反应器，经过预反应的混合物再进入催化蒸馏塔中，未反应的乙醇与补充的乙酸进行充分反应。其中，补充的乙酸与未反应的乙醇摩尔比为2:1。固定床预反应器催化剂装入量为40ml，催化蒸馏塔中催化剂装入量为100ml。
不同温度及空速条件下的试验结果如表2所示。
表2 不同温度及空速条件下的反应结果
实施例7~8
经柱塞泵将质量分数85%的乙酸和质量分数85%的乙醇按摩尔比1:1计量混合后注入装有树脂催化剂的固定床预反应器，经过预反应的混合物再进入催化蒸馏塔中，未反应的乙醇与补充的乙酸进行充分反应。其中，补充的乙酸与未反应的乙醇摩尔比为2:1。固定床预反应器催化剂装入量为40ml，催化蒸馏塔中催化剂装入量为100ml。
不同温度及空速条件下的试验结果如表3所示。
表3 不同温度及空速条件下的反应结果
可以看出，实施例1、实施例3、实施例5和实施例7中的乙醇已完全转化，乙酸乙酯的产品纯度达到99%以上。
实施例9~11
固定床预反应器及催化蒸馏塔采用的操作条件同实施例1，改变催化蒸馏塔的回流比，考察对反应的影响，结果见表4。
表4  不同回流比对反应的影响（%）
由此可见，随着回流比的增加，乙醇在催化蒸馏塔中的总转化率可以达到100%。
实施例12~13
固定床预反应器及催化蒸馏塔采用实施例1的操作条件，所用原料为质量分数70%的乙酸和质量分数70%的乙醇，改变催化蒸馏塔的压力考察其对反应的影响，试验结果见表5。
表5   不同压力对反应的影响
对比例1
经柱塞泵将无水乙醇和乙酸混合后打入固定床反应器，控制其摩尔比为1:1， 空速为1h-1，温度控制为110℃，压力保持乙醇，乙酸乙酯，水为气相，其反应结果见表6。 
 表6对比例的反应结果
由对比例可以看出，其乙醇转化率为85.27%，同时还要控制乙醇，乙酸乙酯，水为气相，能耗较高，控制复杂，而本专利提供的工艺及参数适合工业化生产，能耗低，分离简便。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种乙酸乙酯的生产方法，其特征在于，生产工艺为：首先原料乙酸和乙醇按一定比例经静态混合器（5）混合后从固定床反应器（3）上部进入，在固定床反应器（3）内反应后反应产物从下部流出后从催化蒸馏塔（4）的反应段上部进入，在催化蒸馏塔（4）内反应，塔顶产物一部分回流、一部分作为产品流出，催化蒸馏塔（4）返回的未反应的乙酸和补加的乙酸再从反应段上部进入催化蒸馏塔（4）；
催化蒸馏塔（4）中补加的乙酸与未反应的乙醇摩尔比为（1~4）:1，原料乙醇的纯度为70%~100%；乙酸的纯度为70%~100%；
固定床反应器（3）内的操作条件是：反应温度为70~100℃，空速1.5~5h-1，反应压力为0.3~0.5MPa，使得反应物和产物均为液相；
催化蒸馏塔（4）内的操作条件为：塔顶压力为0.4~0.8MPa，塔顶温度控制为60~100℃，反应段温度为60~140℃，塔釜温度控制为70~140℃，塔的回流比为0.5~6。
2.根据权利要求1所述的一种乙酸乙酯的生产方法，其特征在于：所述的乙醇的纯度为85％~100%；乙酸的纯度为85％~100%。
3.根据权利要求1所述的一种乙酸乙酯的生产方法，其特征在于：所述的催化蒸馏塔（4）中补加的乙酸与未反应的乙醇摩尔比为（1.5~2）:1。
4.根据权利要求1所述的一种乙酸乙酯的生产方法，其特征在于：所述的催化蒸馏塔（4）操作条件为：塔顶压力为0.5~0.7MPa；塔顶温度控制为70~85℃；反应段温度为100~120℃；塔釜温度控制为110~130℃；塔的回流比为1~4。
5.根据权利要求1所述的一种乙酸乙酯的生产方法，其特征在于：所用的装置具体为包括乙醇罐（1）、乙酸罐（2）、固定床反应器（3）、催化蒸馏塔（4）、静态混合器（5），乙醇罐（1）和乙酸罐（2）通过带有提料泵的管路连接到静态混合器（5）进料口，静态混合器（5）的出料口通过管路连接到固定床反应器（3）的顶部，固定床反应器（3）通过管路连接到催化蒸馏塔（4）反应段上部，催化蒸馏塔（4）顶部产物输出管路有管路连接回催化蒸馏塔（4）上部；催化蒸馏塔（4）底部输出管路有管路连接回催化蒸馏塔（4）反应段上部，且该段管路上开有乙酸补料口（6）。
6.根据权利要求5所述的一种乙酸乙酯的生产方法，其特征在于：所述的催化蒸馏塔（4）由一个塔釜、一个提馏段、一个或多个反应床层、一个精馏段和一个塔顶回流冷凝器组成；在反应床层均匀分布着一定数量的催化蒸馏筐，催化蒸馏筐内装有与固定床预反应器同样的固体催化剂。
7.根据权利要求6所述的一种乙酸乙酯的生产方法，其特征在于：所述的固体催化剂为树脂催化剂、杂多酸催化剂、分子筛催化剂。
8.根据权利要求6所述的一种乙酸乙酯的生产方法，其特征在于：所述的固体催化剂为磺酸系列大孔的阳离子交换树脂催化剂。
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