CN106083586A - 一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，甲酸和乙醇混合预热后，经预反应器预反应后，进入反应精馏塔完成酯化反应，塔顶粗品依次进入两级萃取塔萃取后，在二级萃取塔塔顶得到合格产品，一级萃取塔塔底萃余相主要成分为一级萃取剂和乙醇，进入乙醇回收塔回收乙醇，乙醇回收塔塔底得到一级萃取剂回收循环利用；二级萃取塔塔底萃余相的主要成分是二级萃取剂和水，进入闪蒸罐闪蒸后，顶部废水经冷凝器冷凝后去相应工段处理，闪蒸罐中二级萃取剂回收循环利用。本工艺中闪蒸罐是负压操作。本发明中反应产物经两级萃取后得到较纯的甲酸乙酯，工艺中回收利用两种萃取剂和过量乙醇，避免了排放造成的环境污染，降低生产成本，提高经济效益。

Description

一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法
技术领域
本发明涉及一套利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，主要用于通过甲酸和乙醇反应得到甲酸乙酯粗品，提纯得到较纯的甲酸乙酯产品。
背景技术
甲酸乙酯用作硝酸纤维素、乙酸纤维素等的溶剂，以及食品、香烟、谷类、干燥果品等的杀菌剂、杀幼虫剂和熏蒸剂。甲酸乙酯作为香精可用于调合桃子、香蕉、苹果、杏、菠萝、浆果等香气，亦可作为黄油、白兰地酒、甜酒、威士忌酒等的香料。甲酸乙酯也是有机合成的中间体。甲酸乙酯应用前景广泛。
发明内容
一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：甲酸和乙醇混合预热后，进入反应精馏塔完成酯化反应，塔顶粗品依次进入一级萃取塔和二级萃取塔，通过一级萃取塔和二级萃取塔两级萃取后在二级萃取塔塔顶得到合格产品，两级萃取塔塔底萃余相分别经过精馏和闪蒸工艺回收萃取剂和过量乙醇，该方法包括以下步骤：
a)将甲酸原料和乙醇原料经混合器混合后，进入反应精馏预热器，然后再进入反应精馏塔，完成酯化反应，反应精馏后塔顶蒸汽冷凝得到的粗品进入一级萃取塔，反应精馏塔塔底废水排出至界区外相应工段处理；
b)粗品在一级萃取塔中经一级萃取剂萃取后，萃取相进入萃取中间罐，经泵输送至二级萃取塔，萃余相进入粗乙醇缓冲罐，经泵输送至乙醇精馏塔精馏回收；
c)在二级萃取塔中，物料经二级萃取剂萃取后，产品从二级萃取塔塔顶排出至界区外，萃余相进入粗二级萃取剂缓冲罐中经泵输送至闪蒸罐回收二级萃取剂；
d)在乙醇精馏塔塔顶得到未反应的乙醇，在乙醇精馏塔塔底回收一级萃取塔中的一级萃取剂；
e)在闪蒸罐中，物料经闪蒸罐循环加热蒸发，废水经顶部排出去相应工段处理，闪蒸罐中二级萃取剂采出冷却后循环利用。
作为本发明的进一步优化，原料甲酸和乙醇以0.1-5:1的质量比混合后进入预反应器。
作为本发明的进一步优化，反应精馏塔反应段补充乙醇原料。
作为本发明的进一步优化，物料先在预反应器预反应，再进入反应精馏塔，既可以保证反应效果，有能保护精馏塔内催化剂，防止精馏塔内催化剂中毒。
作为本发明的进一步优化，闪蒸罐为真空操作或常压操作。
作为本发明的进一步优化，反应精馏塔反应段设置在提馏段和精馏段之间，甲酸和乙醇反应生成乙酸甲酯为可逆反应，边反应边精馏，促进反应正向进行，提高转化率。
作为本发明的进一步优化，反应精馏塔塔釜、一级萃取塔塔底和二级萃取塔塔底物料达到一定液位自动溢流采出。
作为本发明的进一步优化，过量的乙醇、一级萃取剂和二级萃取剂回收循环使用。
作为本发明的进一步优化，在所述步骤b)中，萃取相为甲酸乙酯，萃余相为一级萃取剂和乙醇。
作为本发明的进一步优化，在所述步骤c)中，萃余相为一级萃取剂和二级萃取剂。
所述一级萃取剂为复合萃取剂1，所述二级萃取剂为复合萃取剂2；所述复合萃取剂1为水、醇类和/或酯类，所述复合萃取剂2为乙二醇、丙二醇、丁二醇和/或丙三醇。
本发明中，采用一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯的装置，该装置包括反应精馏塔、一级萃取塔、二级萃取塔、乙醇精馏塔及闪蒸罐，所述反应精馏塔、一级萃取塔、二级萃取塔、乙醇精馏塔及闪蒸罐通过管路依次连接，所述反应精馏塔前端设有乙醇原料罐及甲酸原料罐，所述乙醇原料罐及甲酸原料罐依次通过原料预热器、预反应器与所述反应精馏塔连接，所述反应精馏塔通过一个粗品缓冲罐与所述一级萃取塔连通，所述一级萃取塔通过萃取中间罐与所述二级萃取塔连接，通过粗乙醇缓冲罐与所述乙醇精馏塔连通，所述二级萃取塔通过一个粗二级萃取剂缓冲罐与所述闪蒸罐连通，所述乙醇精馏塔塔底依次连接有乙醇精馏再沸器及乙醇精馏塔塔底冷却器。
所述粗二级萃取剂缓冲罐与所述闪蒸罐之间设有一个闪蒸罐预热器。
所述一级萃取塔塔顶连接有一个用于进萃取剂的工艺水缓冲罐。
所述二级萃取塔塔顶连接有一个用于进萃取剂的二级萃取剂缓冲罐。
所述闪蒸罐顶部设有一个闪蒸罐冷凝器，底部设有一个闪蒸罐加热器及一个闪蒸罐采出冷却器。
本发明的有益效果是：提高甲酸和乙醇反应生成甲酸乙酯转化率，回收利用过量乙醇和萃取剂，简单易操作，对环境污染小，节约成本。
附图说明
图1为本发明实施方式的工艺流程示意图。
其中，1、反应精馏塔；2、一级萃取塔；3、二级萃取塔，4、乙醇精馏塔；5、闪蒸罐；6、乙醇原料罐；7、甲酸原料罐；8、原料预热器；9、预反应器；10、粗品冷凝器；11、粗品回流头；12、粗品缓冲罐；13、工艺水缓冲罐；14、粗乙醇缓冲罐；15、闪蒸罐预热器；16、萃取中间罐；17、二级萃取剂缓冲罐；18、粗二级萃取剂缓冲罐；19、乙醇精馏塔再沸器；20、乙醇精馏塔底冷却器；21、乙醇精馏塔冷凝器；22、乙醇精馏塔回流头；23、乙醇冷却器；24、闪蒸罐加热器；25闪蒸罐采出冷却器；26、闪蒸罐冷凝器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施方式一：
本发明将甲酸原料、乙醇原料混合后进入反应精馏预热器8，预热到50-150℃左右，进入装有催化剂的预反应器9反应后，进入反应精馏塔1，反应精馏塔1上面为精馏段，中间为反应段，下面为提馏段，反应精馏后塔顶经冷凝得到的产品粗品进入产品粗品缓冲罐12中，塔底为废水排出至界外。反应精馏回流比约为2:1，甲酸乙酯的转化率约为91.65％。
粗品在一级萃取塔2中经一级萃取剂萃取后，塔顶萃取相(甲酸乙酯)进入萃取中间罐16，经泵输送至二级萃取塔3，塔底萃余相(乙醇和一级萃取剂)进入粗乙醇缓冲罐14，经泵输送至乙醇精馏塔4精馏回收。在乙醇精馏塔4中，经精馏乙醇从塔顶采出回收，塔底回收一级萃取剂。
在二级萃取塔3中，物料经二级萃取剂萃取后，产品从二级萃取塔3塔顶排出至界区外，萃余相(一级萃取剂和二级萃取剂)进入粗二级萃取剂缓冲罐18中经泵输送至闪蒸罐5。在闪蒸罐5中进行真空操作，废水经闪蒸罐5循环加热，经顶部排出去相应工段处理，闪蒸罐5中二级萃取剂经冷却后循环利用。
反应精馏塔1塔釜、一级萃取塔2塔底和二级萃取塔3塔底物料达到一定液位自动溢流采出。
过量的乙醇、一级萃取剂和二级萃取剂回收循环使用。
本发明中，采用一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯的装置，该装置包括反应精馏塔1、一级萃取塔2、二级萃取塔3、乙醇精馏塔4及闪蒸罐5，所述反应精馏塔1、一级萃取塔2、二级萃取塔3、乙醇精馏塔4及闪蒸罐5通过管路依次连接，所述反应精馏塔1前端设有乙醇原料罐6及甲酸原料罐7，所述乙醇原料罐6及甲酸原料罐7依次通过原料预热器8、预反应器9与所述反应精馏塔1连接，所述反应精馏塔1通过一个粗品缓冲罐12与所述一级萃取塔2连通，所述一级萃取塔2通过萃取中间罐16与所述二级萃取塔3连接，通过粗乙醇缓冲罐14与所述乙醇精馏塔4连通，所述二级萃取塔3通过一个粗二级萃取剂缓冲罐18与所述闪蒸罐5连通，所述乙醇精馏塔4塔底依次连接有乙醇精馏再沸器19及乙醇精馏塔塔底冷却器20。
所述粗二级萃取剂缓冲罐18与所述闪蒸罐5之间设有一个闪蒸罐预热器15。
所述一级萃取塔2塔顶连接有一个用于进萃取剂的工艺水缓冲罐13。
所述二级萃取塔3塔顶连接有一个用于进萃取剂的二级萃取剂缓冲罐17。
所述闪蒸罐5顶部设有一个闪蒸罐冷凝器26，底部设有一个闪蒸罐加热器24及一个闪蒸罐采出冷却器25。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、任意组合、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：甲酸和乙醇混合预热后，进入反应精馏塔完成酯化反应，塔顶粗品依次进入一级萃取塔和二级萃取塔，通过一级萃取塔和二级萃取塔两级萃取后在二级萃取塔塔顶得到合格产品，两级萃取塔塔底萃余相分别经过精馏和闪蒸工艺回收萃取剂和过量乙醇，该方法包括以下步骤：
a)将甲酸原料和乙醇原料经混合器混合后，进入反应精馏预热器，然后再进入反应精馏塔，完成酯化反应，反应精馏后塔顶蒸汽冷凝得到的粗品进入一级萃取塔，反应精馏塔塔底废水排出至界区外相应工段处理；
b)粗品在一级萃取塔中经一级萃取剂萃取后，萃取相进入萃取中间罐，经泵输送至二级萃取塔，萃余相进入粗乙醇缓冲罐，经泵输送至乙醇精馏塔精馏回收；
c)在二级萃取塔中，物料经二级萃取剂萃取后，产品从二级萃取塔塔顶排出至界区外，萃余相进入粗二级萃取剂缓冲罐中经泵输送至闪蒸罐回收萃取剂二级萃取剂；
d)在乙醇精馏塔塔顶得到未反应的乙醇，在乙醇精馏塔塔底回收一级萃取剂；
e)在闪蒸罐中，物料经闪蒸罐循环加热蒸发，废水经顶部排出去相应工段处理，闪蒸罐中二级萃取剂采出冷却后循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：原料甲酸和乙醇以0.1-5:1的质量比混合后进入预反应器。
3.根据权利要求1所述的一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：反应精馏塔反应段设有用于补充乙醇进料的补料口，所述补料口通过管路与所述乙醇原料罐连通。
4.根据权利要求1所述的一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：所述反应精馏预热器与所述反应精馏塔之间设有预反应器，物料先在预反应器预反应，再进入反应精馏塔完成酯化反应。
5.根据权利要求1所述的一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：所述闪蒸罐为真空操作或常压操作。
6.根据权利要求1、3或4所述的一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：反应精馏塔包括反应段及位于反应段两端的提馏段、精馏段，所述反应段、提馏段及精馏段内部连通。
7.根据权利要求1所述的一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于过量的乙醇、一级萃取剂和二级萃取剂回收循环使用。
8.根据权利要求1所述的一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：在所述步骤b)中，萃取相为甲酸乙酯，萃余相为一级萃取剂和乙醇。
9.根据权利要求1所述的一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：在所述步骤c)中，萃余相为一级萃取剂和二级萃取剂。
10.根据权利要求1所述的一种利用甲酸和乙醇合成甲酸乙酯并提纯产品的工艺方法，其特征在于：所述一级萃取剂为复合萃取剂1，所述二级萃取剂为复合萃取剂2；所述复合萃取剂1为水、醇类和/或酯类，所述复合萃取剂2为乙二醇、丙二醇、丁二醇和/或丙三醇。
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