乙酸乙酯的生產(chǎn)精制工藝研究

楊春輝，代淑梅，李秋園，鄭英鋼，王偉

（1.唐山市冀東溶劑有限公司，河北 唐山064000；2.山東新華醫(yī)藥化工設(shè)計(jì)有限公司，山東 淄博255086）

乙酸乙酯（EA）是一種重要的有機(jī)化工原料［1-2］，在香料、醫(yī)藥、油漆涂料、印刷油墨及食品工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。雖然乙酸乙酯的合成制備工藝非常成熟，但是在其精制過程中會(huì)遇到乙醇-乙酸乙酯、乙酸乙酯-乙醇-水的分離問題，現(xiàn)有的分離方法一般都是利用乙酸乙酯、乙醇和水形成三元共沸物的特征，經(jīng)過三級(jí)精餾得到純的乙酸乙酯［3］。通常采用酯化塔、脫水塔、精制塔和回收塔構(gòu)成的四塔連續(xù)工藝［4］，但生產(chǎn)過程中酯化塔和脫水塔的回流比大，能耗高。

為了獲取高含量的乙酸乙酯，并能同時(shí)降低系統(tǒng)能耗，筆者以水為萃取劑，采用分凝工藝，將醇酯回收復(fù)合塔與脫水塔進(jìn)行熱量耦合，開發(fā)了一種新的精制乙酸乙酯的方法，考察了工藝條件對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和能耗水平的影響。

1 精制方法

由于乙醇與乙酸反應(yīng)是可逆的，因此要獲得乙酸乙酯產(chǎn)品，需要不斷將反應(yīng)產(chǎn)物之一取走，反應(yīng)才能繼續(xù)進(jìn)行。目前生產(chǎn)過程是酯化塔頂蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝和冷卻后進(jìn)入分相器分層，從分層后的酯相引出一部分回流到酯化塔內(nèi)，用以將反應(yīng)產(chǎn)物水和未反應(yīng)的乙醇以恒沸形式帶走，保證酯化反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行；另一部分酯相則進(jìn)入脫水塔內(nèi)分離提純以達(dá)到乙酸乙酯成品的質(zhì)量要求。由于反應(yīng)產(chǎn)生的水與乙酯、乙醇能分別形成三元、二元共沸物，并且能部分互溶，給乙酸乙酯的精制帶來困難。為此，筆者開發(fā)了一套新的乙酸乙酯精制工藝，其流程如圖1所示（其中第一分凝器4和第三分凝器8的汽相出口溫度均為60℃，），其過程如下：

①原料乙酸和乙醇按照既定的工藝配比加入到酯化塔中，在催化劑的作用下生成乙酸乙酯，在酯化塔中形成乙酸乙酯-乙酸-乙醇-水四元混合物，根據(jù)沸點(diǎn)不同乙酸乙酯-乙醇-水的三元共沸混合物被蒸出酯化塔，大部分醋酸留在酯化塔中。

圖1 乙酸乙醋工藝流程1—脫水塔；2—酯化塔分相器；3A—醇酯分離塔；3B—乙醇濃縮塔；3A和3B—上下一體構(gòu)成醇酯回收復(fù)合塔；4—第一分凝器；5—第二分凝器；6—第一冷卻器；7—脫水塔分相器；8—第三分凝器；9—第二冷卻器；10—醇酯分離塔分相器；11—第四分凝器；12—第一再沸器；13—閃蒸罐；14—第二再沸器；15—預(yù)熱器

②酯化塔蒸餾出來的乙酸乙酯-乙醇-水混合物進(jìn)入脫水塔，脫水塔塔頂產(chǎn)出的蒸汽經(jīng)第一分離裝置（由設(shè)備4、5、6、7組成）分離，分離出的酯相回流至脫水塔，水相進(jìn)入醇酯分離塔，乙酸乙酯成品自脫水塔下部成品出口采出。

③醇酯分離塔產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入第二分離裝置（由設(shè)備8、9、10、11組成）分離，分離出的水相進(jìn)入醇酯分離塔，醇酯分離塔塔頂采出含乙醇的乙酸乙酯經(jīng)過分離進(jìn)入脫水塔，醇酯分離塔底部排出的含乙醇的溶液進(jìn)乙醇濃縮塔。乙醇濃縮塔塔頂餾出液部分回流，部分采出去酯化塔繼續(xù)參加酯化反應(yīng)；塔釜排出的廢水經(jīng)廢水回收裝置產(chǎn)生二次蒸汽作為醇酯分離塔的熱源；同時(shí)，第二分離裝置產(chǎn)生粗甲酯并排出系統(tǒng)外。

④同時(shí)，分離裝置中加入水作為萃取劑。反應(yīng)蒸汽經(jīng)過分凝器、冷卻器后，成為冷凝液，水和冷凝液在分相器內(nèi)被分離成下層的水相和上層的酯相。

⑤廢水回收裝置產(chǎn)生的廢熱水和乙醇濃縮塔塔頂蒸汽作為脫水塔的加熱熱源。

2 工藝條件的影響

工藝條件對(duì)乙酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)和蒸汽消耗的影響見表1～表4。

表1 回流比的影響

表2 溫度的影響

表3 萃取比例的影響

表4 不同工藝的影響

從表1～表4可知，優(yōu)化條件為回流比2∶1，醇酯復(fù)合塔3A底溫93℃，3B頂溫102℃，萃取比例1∶0.5，可以得到高純99.98%的乙酸乙酯，且蒸汽消耗最低，能耗可比傳統(tǒng)工藝降低19.08%。

3 結(jié) 論

a.新工藝將傳統(tǒng)工藝中的一個(gè)廢水回收塔設(shè)計(jì)為一個(gè)醇酯分離復(fù)合塔，分別完成乙酯與乙醇的分離及乙醇脫水濃縮的過程，并通過將脫水塔與醇酯分離復(fù)合塔進(jìn)行熱量的耦合，充分利用了系統(tǒng)熱源，與傳統(tǒng)工藝比較，生產(chǎn)能耗水平降低19.08%。

b.采用了分凝工藝，將乙酯中的低沸點(diǎn)雜質(zhì)最大限度的進(jìn)行分離，在提高了成品質(zhì)量的同時(shí)，也相應(yīng)降低了脫水塔的回流比，并通過加入萃取劑，增加脫水塔的醇酯分離效果，取消了頭酯（脫水塔頂?shù)玫降暮幸掖?、水和少量乙酸甲酯的混合物）的采集，減少了乙酯在系統(tǒng)中的循環(huán)量，從而也降低了乙酸乙酯的生產(chǎn)能耗。

c.精制后乙酸乙酯，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 3728—2007要求優(yōu)級(jí)品以上，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高達(dá)99.98%，完全滿足市場(chǎng)對(duì)于高端乙酸乙酯的要求。

［1］ 程能林.溶劑手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.577-578.

［2］ 張麗紅.乙酸乙酯精制方法的研究［J］.河北化工，2009，32（3）：25.

［3］ 盧煥章.石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)出版社，1984.

［4］ 于偉民，薛永強(qiáng)，梁西良，等.乙酸乙酯的精制方法［J］.化學(xué)與粘合，2005，27（2）：108-111.