乙酸乙酯的生产精制工艺研究

2015-06-05杨春辉代淑梅李秋园郑英钢王伟

精细石油化工 2015年3期

杨春辉，代淑梅，李秋园，郑英钢，王伟

（1.唐山市冀东溶剂有限公司，河北唐山064000；2.山东新华医药化工设计有限公司，山东淄博255086）

乙酸乙酯（EA）是一种重要的有机化工原料［1-2］，在香料、医药、油漆涂料、印刷油墨及食品工业中有广泛的应用。虽然乙酸乙酯的合成制备工艺非常成熟，但是在其精制过程中会遇到乙醇-乙酸乙酯、乙酸乙酯-乙醇-水的分离问题，现有的分离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，经过三级精馏得到纯的乙酸乙酯［3］。通常采用酯化塔、脱水塔、精制塔和回收塔构成的四塔连续工艺［4］，但生产过程中酯化塔和脱水塔的回流比大，能耗高。

为了获取高含量的乙酸乙酯，并能同时降低系统能耗，笔者以水为萃取剂，采用分凝工艺，将醇酯回收复合塔与脱水塔进行热量耦合，开发了一种新的精制乙酸乙酯的方法，考察了工艺条件对产品质量和能耗水平的影响。

1 精制方法

由于乙醇与乙酸反应是可逆的，因此要获得乙酸乙酯产品，需要不断将反应产物之一取走，反应才能继续进行。目前生产过程是酯化塔顶蒸汽经冷凝器冷凝和冷却后进入分相器分层，从分层后的酯相引出一部分回流到酯化塔内，用以将反应产物水和未反应的乙醇以恒沸形式带走，保证酯化反应的连续进行；另一部分酯相则进入脱水塔内分离提纯以达到乙酸乙酯成品的质量要求。由于反应产生的水与乙酯、乙醇能分别形成三元、二元共沸物，并且能部分互溶，给乙酸乙酯的精制带来困难。为此，笔者开发了一套新的乙酸乙酯精制工艺，其流程如图1所示（其中第一分凝器4和第三分凝器8的汽相出口温度均为60℃，），其过程如下：

①原料乙酸和乙醇按照既定的工艺配比加入到酯化塔中，在催化剂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，根据沸点不同乙酸乙酯-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。

图1 乙酸乙醋工艺流程1—脱水塔；2—酯化塔分相器；3A—醇酯分离塔；3B—乙醇浓缩塔；3A和3B—上下一体构成醇酯回收复合塔；4—第一分凝器；5—第二分凝器；6—第一冷却器；7—脱水塔分相器；8—第三分凝器；9—第二冷却器；10—醇酯分离塔分相器；11—第四分凝器；12—第一再沸器；13—闪蒸罐；14—第二再沸器；15—预热器

②酯化塔蒸馏出来的乙酸乙酯-乙醇-水混合物进入脱水塔，脱水塔塔顶产出的蒸汽经第一分离装置（由设备4、5、6、7组成）分离，分离出的酯相回流至脱水塔，水相进入醇酯分离塔，乙酸乙酯成品自脱水塔下部成品出口采出。

③醇酯分离塔产生的蒸汽进入第二分离装置（由设备8、9、10、11组成）分离，分离出的水相进入醇酯分离塔，醇酯分离塔塔顶采出含乙醇的乙酸乙酯经过分离进入脱水塔，醇酯分离塔底部排出的含乙醇的溶液进乙醇浓缩塔。乙醇浓缩塔塔顶馏出液部分回流，部分采出去酯化塔继续参加酯化反应；塔釜排出的废水经废水回收装置产生二次蒸汽作为醇酯分离塔的热源；同时，第二分离装置产生粗甲酯并排出系统外。

④同时，分离装置中加入水作为萃取剂。反应蒸汽经过分凝器、冷却器后，成为冷凝液，水和冷凝液在分相器内被分离成下层的水相和上层的酯相。

⑤废水回收装置产生的废热水和乙醇浓缩塔塔顶蒸汽作为脱水塔的加热热源。