高纯度醋酸甲酯精制新工艺的研究

邹华苗

摘要：高纯度醋酸甲酯是用途广泛的重要有机原料，可用于合成醋酸、醋酐、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和乙酰胺等。本文对高纯度醋酸甲酯精制的新工艺进行了研究。

关键词：醋酸甲酯;高纯度;精制工艺

引言

随着工业的不断发展，醋酸甲酯的需求量不断增加，尤其是高纯度的。醋酸甲酯是一种无色的易燃液体，具有芳香气味，能与大多数有机溶剂混溶，广泛用作工业溶剂。它可用于油漆涂料中，还用于人造革及香料的制造以及用作油脂的萃取剂。高纯度醋酸甲酯是用途广泛的重要有机原料，可用于合成醋酸、醋酐、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和乙酰胺等。

但由于国内醋酸甲酯的生产主要是传统酯化法，该法成本高、流程繁琐。因此为了减少投资和过程能耗，应对醋酸甲酯—甲醇物系进行深入研究，开发出可以节能降耗的高纯度醋酸甲酯产品。

1.醋酸甲酯精制工艺

聚乙烯醇生产过程中的副产物醋酸甲酯存在于醇解母液中，约占醇解母液的20%～23%。本工艺采用差压精馏法生产精醋酸甲酯，流程图见图1。

醇解母液经过粗分塔处理，顶部馏出为醋酸甲酯与甲醇的恒沸物（醋酸甲酯～75%），进入浓缩塔加料。浓缩塔为常压控制，粗分塔馏出恒沸物与加压塔馏出液经过浓缩塔浓缩后，醋酸甲酯浓度由75%提高到80%，在浓缩塔上部侧线采出送加压塔，塔顶气相冷凝后几乎全回流，仅采出富含乙醛的馏出物以除去大部分乙醛，浓缩塔釜获得甲醇。塔釜再沸器采用加压塔塔顶气作为热源。加压塔顶部压力700kPa，加压后，塔釜得到高纯度的醋酸甲酯，塔顶气体与浓缩塔釜部再沸器换热后进入加压塔回流罐，一部分回流，一部分返回浓缩塔提浓[1]。

2.常规生产出现问题

在正常生产中，难免会出现循环水波动、蒸汽波动及其他异常情况，从而出现甲醇加压精制塔的塔压和溫度波动，馏出产品不合格，但大部分企业仍然采用传统的人工定时取样分析方法来测量纯度，测量结果不能实时反映甲醇加压精制塔的工艺状况，导致操作人员不能及时地调整工艺，甲醇加压精制塔的顶部纯度的短时波动便会严重影响下一工序的生产。

传统测量方法的测量结果不能实时反映醋酸甲酯加压精馏塔的工艺状况，没有提前判断加压塔运行状况的方法，操作人员不能及时地调整工艺[2]。

3.技术方案

采集甲醇加压精制塔的顶部压力、温度信号，进入DCS 控制系统（Distributed Control System）;通过DCS 控制系统数据处理，输出加压精馏塔顶部馏出甲醇纯度在线检测结果。针对上面出现的两点问题，本技术采用“模拟温度与控制温差”方法及时指导操作人员调整工艺，能实现在较低回流比情况下，保障加压精馏塔釜部醋酸甲酯的纯度。方法简便易行，效率极高。

3.1模拟温度

模拟温度是指在DCS 控制系统中，通过采集加压塔塔釜压力（塔顶部压力+ 全塔阻力降）信号，利用纯物质醋酸甲酯的压力与温度关系式———Antoine 方程式，推算出在塔釜压力下的温度模拟计算值（假定釜部物料为纯的醋酸甲酯），通过DCS 控制系统数据处理，在DCS 界面上输出加压精馏塔釜部模拟温度[3]。

比较模拟温度与加压塔塔釜温度，可以粗略估计加压塔釜部醋酸甲酯的纯度。一般来说，温度差在1～2℃以内，质量能达标。

比较模拟温度与塔釜温度，在开车过程或精馏塔受异常情况影响过程中均能很好的指导生产。

上述控制中，“模拟温度”所运用的关系式：

式中，A、B、C 为Antoine 方程常数，对于醋酸甲酯，A=16.1295，B=2601.92，C=-56.15;P 为物质的蒸气压力（绝对压力），采用的单位为mmHg;t 为温度，单位为K。

为保证“模拟温差”控制，加压塔的全塔阻力降测量选用3051 型导压管式差压变送器。

3.2控制温差

所谓“控制温差”，即在DCS 控制系统中，通过比较、计算加压精馏塔各点温度之间的差值，综合反映填料塔精馏段或提馏段或全塔运行效果，根据提供的温差控制范围，操作人员能够提前判断加压塔的运行状况，从而采取相应的措施，有效地控制塔釜醋酸甲酯的纯度。

计算塔釜温度与下中温的差值（下中温测量位置在进料口与釜排中间），如差值增加，表示提馏段甲醇含量上升，塔釜纯度呈下降趋势。操作员可据差值增加的状况，略增加蒸汽量或略减加料量或略减回流量。一般控制在差值0.4℃以内。

计算塔釜温度与中温的差值（中温测量位置在进料口下方），如差值增加，表示提馏段甲醇含量上升，塔釜纯度呈下降趋势。操作员可据差值增加的状况，略增加蒸汽量或略减加料量或略减回流量。一般控制在差值2.5～4.5℃，以3.0℃较佳。

计算塔釜温度与顶温的差值，如差值减小，表示全塔精馏效果趋向不好，操作员可据此调整工艺。在顶部加压约800kPa（绝对压力）时，一般控制差值≥9.0℃，以≥10.0℃较佳。

4.结束语

综上所述，本文通过对醋酸甲酯—甲醇物系的深入研究，摸索出了差压精馏的方式生产精醋酸甲酯的生产方法。同时研制出的浓缩塔工艺，能够获得纯度达99.9%以上的高纯度醋酸甲酯产品，方便操作人员调节工艺、稳定生产、节约能源，进而获取较大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]张敏.聚乙烯醇副产物醋酸甲酯提纯工艺研究进展[J].山东化工，2015，（15）

[2]张书芳，宋建辉，武晓培.醋酸甲酯合成反应精馏工艺技术研究[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（8）

[3]左村村.离子交换树脂催化酯化反应精馏生产醋酸甲酯[D]. 湘潭大学，2015.