CN109534997B - 一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的系统及工艺，包括反应精馏塔、精制塔、脱酸塔和回收塔，其中，反应精馏塔的中部与醋酸源和乙醇源连接，反应精馏塔的塔顶通过冷却器与第一收集罐入口连接，所述第一收集罐还与第一分层器连通，第一分层器的顶部分别与反应精馏塔的塔顶和精制塔的中部连通；第一分层器与脱盐水存储装置连通，向第一分层器内补加脱盐水。在第一分层器中补加脱盐水，该物质既可以作为萃取剂，萃取粗酯内轻组分、反应副产物等杂质，又可以加快粗酯中醋酸含量的置换速度，提高醋酸乙酯装置开车初期产品合格速度。

Description

一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的系统及工艺

技术领域

本发明涉及醋酸合成领域，具体涉及一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的系统及工艺。

背景技术

醋酸乙酯又名乙酸乙酯，是醋酸的一种重要的下游产品，具有优异的溶解性、快干性。在工业中主要用作生产涂料(油漆、核瓷漆)、黏合剂、乙基纤维素、人造革、油毡着色剂以及人造纤维等的溶剂，也可作为黏合剂用于印刷油墨、人造珍珠等的生产。作为提取剂用于医药、有机酸的产品的生产等，此外还可用作生产菠萝、香蕉、草莓等水果香精核威士忌、奶油等香料的原料，用途十分广泛，发展前景看好。醋酸乙酯具有优异的溶解能力，可用作快干性溶剂，广泛用于化学工业和医药工业。

醋酸酯化法是醋酸乙酯最常见的生产方法，是在催化剂存在下，醋酸和乙醇发生酯化反应生成醋酸乙酯，我国的醋酸乙酯主要采用醋酸酯化法进行生产，多采用五塔精馏工艺，设备多，能耗高；有的醋酸乙酯的生产工艺是采用加入过量的乙醇，使乙酸尽量完全反应，以省略脱酸塔，但是该种方法制备的粗酯中含有大量的乙醇，醋酸乙酯的含量较少，导致醋酸乙酯的提纯效率偏低，造成醋酸乙酯生产周期长的问题。还有的醋酸乙酯的生产工艺是将乙酸、乙醇和催化剂混合后在酯化釜中反应，然后将反应后的物料输送至精馏塔进行精馏，由于乙酸和乙醇的反应属于可逆反应，在酯化釜中反应难以及时移走反应产生的水，不利于酯化反应的进行，反应料液中醋酸乙酯的含量偏低，不利于后续的精制纯化过程。传统酯化法仍存在醋酸乙酯产品质量差、原料消耗高、脱酸困难以及醋酸乙酯生产周期长等缺点的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的系统及工艺。

为了解决以上问题，本发明的技术方案为：

一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的系统，包括反应精馏塔、精制塔、脱酸塔和回收塔，其中，反应精馏塔的中部与醋酸源和乙醇源连接，反应精馏塔的塔顶通过冷却器与第一收集罐入口连接，所述第一收集罐还与第一分层器连通，第一分层器的顶部分别与反应精馏塔的塔顶和精制塔的中部连通；第一分层器与脱盐水存储装置连通，向第一分层器内补加脱盐水；

精制塔的塔顶与冷却器的进口连接，冷却器的出口与第二收集罐连通；精制塔的中部与第二分层器进口连通，第二分层器的有机相出口与精制塔连通，第二分层器的底部与所述回收塔连通；精制塔的塔釜与所述脱酸塔的入口连通；

所述脱酸塔的塔顶与第三冷却器的进口连接，第三冷却器的出口与第三收集罐连通，第三收集罐与成品罐连接；脱酸塔的塔釜与反应精馏塔连通。

在第一分层器中补加脱盐水(脱盐水是将所含易于除去的强电解质除去或减少到一定程度的水，脱盐水中剩余的含盐量应在1-5mg/L之间)，该物质既可以作为萃取剂，萃取粗酯内轻组分、反应副产物等杂质，又可以加快粗酯中醋酸含量的置换速度，提高醋酸乙酯装置开车初期产品合格速度。

优选的，所述反应精馏塔的塔釜通过泵和换热器与反应精馏塔的中部连接。输送至反应精馏塔中的醋酸一般会积聚在反应精馏塔的塔釜，泵可以将塔釜中积聚的醋酸经过加热后输送回反应精馏塔的反应段，一方面醋酸的重新加入可以保证反应体系中醋酸的浓度，促进乙醇的转化率，提高醋酸乙酯的含量，另一方面，醋酸反复加入，可以保证醋酸的利用率，防止醋酸的浪费，进一步简化后续对醋酸乙酯的纯化工序。

优选的，所述回收塔的塔顶连接有第四收集罐。

进一步优选的，所述回收塔的塔顶通过冷却器与所述反应精馏塔连接。

一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的工艺，包括如下步骤：

醋酸乙酯的制备纯化过程包括酯化-精制-脱酸-废水回收步骤，将酯化完成后的塔顶物料冷却后输送至第一分层器进行分层，在第一分层器中加入脱盐水以萃取粗酯中的杂质并促进醋酸乙酯中醋酸的置换速度。

优选的，所述酯化具体包括如下步骤：乙醇和醋酸混合后从中部进入反应精馏塔，气态物料进入反应精馏塔的提馏段，多余的醋酸积聚在反应精馏塔的塔釜，重新参与反应；醋酸乙酯和水的共沸物以及部分醇类从反应精馏塔塔顶馏出，经冷却后由泵输送到第一分层器，有机相从第一分层器顶部采出，部分回流到精馏塔，其余的经过加热后输送至精制塔；水相从第一分层器底部采出输送至回收塔。

进一步优选的，反应精馏塔中的工作压力为0.15-0.2MPa，工作温度为120-150℃。

进一步优选的，回流至精馏塔的物料和输送至精制塔的物料的流量比为1.5-2.0：1。

进一步优选的，酯化过程中乙醇和醋酸的摩尔比为0.85-0.97:1。

优选的，所述精制具体包括如下步骤：自酯化工序来的物料从中部进入精制塔，轻组分在精制塔中集聚并从塔顶馏出，顶采物料经冷凝后回流至精制塔顶部，醋酸乙酯在精制塔提纯后从精制塔的塔釜输送至脱酸塔；

醋酸乙酯提纯过程为：醋酸乙酯在精制塔内脱除轻组分后作为中间产品自精制塔底采出送至脱酸塔，为进一步降低系统消耗，避免物料损失，自精制塔中部采出部分侧采物料，进入第二分层器分层，水相在第二分层器中下沉，经预热后回收至回收塔，有机相循环至精制塔中。

优选的，精制步骤的工作压力为0.15-0.23MPa，工作温度为110-116℃。

优选的，脱酸步骤的工作压力为0.1-0.15MPa，工作温度为100-115℃。

优选的，废水回收步骤的0.1-0.15MPa，工作温度为110-126℃。

本发明的有益效果为：

本发明可以快速提高醋酸乙酯产品纯度，大大缩短醋酸乙酯装置开车时间，一次开车可至少缩短开车时间8-10小时。醋酸乙酯产品中酸含量可降至30ppm以下，产品纯度可稳定控制在99.9％以上。

本发明可适用于大部分带压精馏的醋酸乙酯生产工艺。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的系统的结构示意图。

其中：1、反应精馏塔，2、第一分层器，3、第一收集罐，4、精制塔，5、第二收集罐，6、第二分层器，7、脱酸塔，8、第三收集罐，9、回收塔，10、第四收集罐。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的系统，包括反应精馏塔1、精制塔4、脱酸塔7和回收塔9，其中，反应精馏塔1的中部与醋酸源和乙醇源连接，反应精馏塔1的塔顶通过第一冷却器与第一收集罐3入口连接，第一收集罐3与第一分层器2联通，第一分层器2的顶部分别与反应精馏塔1的塔顶和精制塔4的中部连通；反应精馏塔1的塔釜通过泵和换热器与反应精馏塔1的中部连接。

精制塔4的塔顶与第二冷却器的进口连接，第二冷却器的出口与第二收集罐5相连，第二收集管5与精制塔4连通；精制塔4的中部与第二分层器6进口连通，第二分层器6的有机相出口与精制塔4连通，第二分层器6的底部与所述回收塔9连通；精制塔4的塔釜与所述脱酸塔7的入口连通；

所述脱酸塔7的塔顶与第三冷却器的进口连接，第三冷却器的出口与第三收集罐8连通，第三收集罐8与成品罐连接；脱酸塔7的塔釜与反应精馏塔1连通。回收塔9的塔顶连接有第四收集罐10。

本套醋酸乙酯装置采用四塔精馏的生产工艺，“酯化-精制-脱酸-废水回收”酯化法生产醋酸乙酯四塔精馏工艺，整个流程由反应精馏工序、精制工序、脱酸工序、回收工序组成，流程简单，能耗低。新的醋酸乙酯生产工艺，可以快速提高产品纯度，降低产品中醋酸含量，提高醋酸乙酯产品的市场竞争性，为醋酸其他下游产品奠定基础。

反应精馏工序

反应精馏工序主要包括：反应精馏塔、再沸器、冷却器、收集罐、分层器、回流泵。乙醇和醋酸混合后从中部进入反应精馏塔，在反应精馏塔中发生平衡反应。气态物料进入反应精馏塔的提馏段，多余的醋酸积聚在反应精馏塔塔底，重新参加反应。

醋酸乙酯和水的共沸物以及部分醇类从反应精馏塔塔顶馏出，经冷却后由泵输送到精馏塔分层器。有机相从精馏塔分层器顶部采出，部分回流到精馏塔，其余的经过加热后送到精制塔，送至精制塔的物料中，醋酸乙酯、乙醇、水各占质量百分含量为：醋酸乙酯85％～92％，乙醇2％～5％，水6％～10％。水相从精馏塔分层器底部采出送到回收塔。为进一步达到脱酸提纯醋酸乙酯产品纯度目的，在精馏塔的第一分层器2中补加脱盐水，该物质既可以作为一种萃取剂，萃取粗酯内轻组分、反应副产物等杂质，又可以加快粗酯中醋酸的置换速度，提高醋酸乙酯装置开车初期产品合格速度，加入脱盐水后，粗酯中醋酸乙酯质量百分含量由87～91％提升至89％～93％，制得的醋酸乙酯产品纯度在99.9％以上，使用脱盐水后可使醋酸乙酯产品合格速度缩短8～10小时。醋酸乙酯装置开车初期，反应精馏塔顶馏出物中醋酸质量百分含量在0.5％～1.0％，醋酸乙酯成品中要求醋酸含量≤0.004％，因此需要反应精馏系统反复精馏置换塔顶馏出物中醋酸含量，直到降至0.01％以下，再作为粗酯进入精制塔进行精制，因此开车初期产品合格较慢。为加快粗酯中醋酸置换速度，开车初期脱盐水的加入量为：2～6t/h，与塔顶馏出物流量比为：0.1～0.3:1。反应精馏塔工作压力：0.15～0.2MPa；反应精馏塔操作温度：120～150℃。

精制工序

精制工序主要包括：精制塔、再沸器、冷却器、收集罐、分层器、泵。自反应精馏工序来的物料从中部进入精制塔，轻组份在精制塔中集聚并从塔顶馏出。顶采物料经冷凝后作为精制塔回流，可视精制塔顶温度间歇性采出部分轻组份。醋酸乙酯在精制塔的汽提段提纯并从塔釜作为中间产品送至脱酸塔。

自塔中部采出部分侧采物料，进入精制塔分层器。水相在精制塔分层器中下沉分离，经回收塔进料预热器进入回收塔。有机相循环到精馏塔部分冷凝器上游的精制塔进料中。精制塔工作压力：0.15～0.23MPa；精制塔操作温度：110～116℃

脱酸工序

脱酸装置，包括脱酸塔、再沸器、冷却器、收集罐、采出泵。粗酯经过精制塔脱除部分轻组分等杂质后，进入脱酸塔，经过再沸器加热后，醋酸乙酯产品自塔顶采出，经过塔顶冷却器冷却后送入成品罐区，塔底产品经泵送入反应精馏塔进行循环使用。脱酸塔工作压力0.1～0.15MPa；脱酸塔灵敏板温度100～115℃。

回收工序

回收工序主要包括：回收塔、再沸器、冷却器、收集罐、采出泵。从精馏塔分层器和精制塔分层器来的含有有机物的水进入回收塔。乙醇和醋酸乙酯集中在塔顶部，顶采物料经冷却后部分物料被送至反应精馏塔进行反应。净化后的合格废水从回收塔塔釜采出，送至污水处理。回收塔工作压力：0.1～0.15MPa；回收塔操作温度：110～126℃

本发明中所述的塔为化工领域中常用的精馏塔。

本发明中采用的泵是一般意义上的泵，是一种用来输送液体的装置。

本发明中采用的再沸器是利用饱和蒸汽为热介质对物料进行加热的装置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的装置，其特征在于：包括反应精馏塔、精制塔、脱酸塔和回收塔，其中，反应精馏塔的中部与醋酸源和乙醇源连接，反应精馏塔的塔顶通过冷却器与第一收集罐入口连接，第一收集罐与第一分层器联通，第一分层器的顶部分别与反应精馏塔的塔顶和精制塔的中部连通；第一分层器与脱盐水存储装置连通，向第一分层器内补加脱盐水；

精制塔的塔顶与冷却器的进口连接，冷却器的出口与精制塔连通；精制塔的中部与第二分层器进口连通，第二分层器的有机相出口与精制塔连通，第二分层器的底部与所述回收塔连通；精制塔的塔釜与所述脱酸塔的入口连通；

所述脱酸塔的塔顶与第三冷却器的进口连接，第三冷却器的出口与第三收集罐连通，第三收集罐与成品罐连接；脱酸塔的塔釜与反应精馏塔连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反应精馏塔还包括塔釜，所述反应精馏塔的塔釜通过泵和换热器与反应精馏塔的中部连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述回收塔的塔顶连接有收集罐。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述回收塔的塔顶通过冷却器与所述反应精馏塔连接。

5.一种加压酯化合成后快速提取精纯醋酸乙酯的工艺，其特征在于：包括如下步骤：使用权利要求1-4任一所述的装置；

醋酸乙酯的制备纯化过程包括酯化-精制-脱酸-废水回收步骤，将酯化完成后的塔顶物料冷却后输送至第一分层器进行分层，在第一分层器中加入脱盐水以萃取粗酯中的杂质并促进醋酸乙酯中醋酸的置换速度。

6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：所述酯化具体包括如下步骤：乙醇和醋酸混合后从中部进入反应精馏塔，气态物料进入反应精馏塔的提馏段，多余的醋酸积聚在反应精馏塔的塔釜，重新参与反应；醋酸乙酯和水的共沸物以及部分醇类从反应精馏塔塔顶馏出，经冷却后由泵输送到第一分层器，有机相从第一分层器顶部采出，部分回流到反应精馏塔，其余的经过加热后输送至精制塔；水相从第一分层器底部采出输送至回收塔。

7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：反应精馏塔中的工作压力为0.15-0.2MPa，工作温度为120-150℃。

8.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：回流至反应精馏塔的物料和输送至精制塔的物料的流量比为1.5-2.0:1。

9.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：酯化过程中乙醇和醋酸的摩尔比为0.85-0.97:1。

10.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：所述精制具体包括如下步骤：自酯化工序来的物料从中部进入精制塔，轻组分在精制塔中集聚并从塔顶馏出，顶采物料经冷凝后回流至精制塔顶部，醋酸乙酯在精制塔提纯后从精制塔的塔釜输送至脱酸塔；

醋酸乙酯提纯过程为：醋酸乙酯在精制塔内脱除轻组分后作为中间产品自精制塔底采出送至脱酸塔，自精制塔中部采出部分侧采物料，进入第二分层器分层，水相在第二分层器中下沉，经预热后回收至回收塔，有机相循环至精制塔中；

其中，顶采物料为从精制塔顶部采出的物料，侧采物料为精制塔中部采出的物料。

11.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：精制步骤的工作压力为0.15-0.23MPa，工作温度为110-116℃。

12.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：脱酸步骤的工作压力为0.1-0.15MPa，工作温度为100-115℃。

13.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：废水回收步骤的工作压力为0.1-0.15MPa，工作温度为110-126℃。