乙酸乙酯生产工艺研究进展及市场分析

2019-07-19李小东许婧文巨婷婷

云南化工 2019年4期

关键词：乙醛酯化生产工艺

李小东，许婧文，巨婷婷

（兰州理工大学技术工程学院，甘肃兰州 730050）

乙酸乙酯又称为醋酸乙酯（EA）。纯乙酸乙酯是一种无色透明的液体，具有刺激性气味，其沸点为77.1℃，相对密度为0.90。乙酸乙酯作为重要原料，同时，乙酸乙酯是一种良好的工业溶剂，还在食品工业中作为芳香剂等。

1 乙酸乙酯的生产方法

随着工业的发展，乙酸乙酯的市场需求也在增加。目前乙酸乙酯的生产方法主要有醋酸酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙酸、乙烯加成法[1]。

1.1 醋酸酯化法

乙酸酯化法工艺流程如图1 所示。醋酸和过量乙醇与浓硫酸混合，经预热器在酯化塔中酯化生成乙酸乙酯和水，塔中的混合物经分离塔、混合器、倾析器分离后再经干燥塔得到成品乙酸乙酯[2]。

图1 醋酸酯化法制备乙酸乙酯生产工艺流程

乙酸酯化法分为间歇法和连续法[3]。大多采用间歇法生产乙酸乙酯，我国采用醋酸酯化法的时间长，工艺成熟，但生产能力较小，且乙酸与催化剂浓硫酸会形成混酸，严重腐蚀设备，产生较多的废弃物，污染环境。近年来，中国在乙酸乙酯的生产过程中不断改进生产工艺，其中最具有代表性的是清华大学开发的乙醇一步法生产乙酸乙酯[4]。

1.2 乙醛缩合法

在国外乙酸乙酯的制备多使用乙醛缩合法。这种生产方法是在三乙氧基铝催化剂的作用下乙醛缩合生产乙酸乙酯的方法，其工艺流程如图2所示[5]。

图2 乙醛缩合法制备乙酸乙酯工艺流程

乙醛缩合法与醋酸酯化法相比，具有设备腐蚀小，生产成本低，产生三废少，环境污染小等优点[6]，是一种经济有效适宜长期制备的方法。目前，受原料来源的限制以及无法回收催化剂三乙氧基铝等不足，该方法生产乙酸乙酯的工艺国内应不多。黑龙江省科学院石油化工研究所以乙醛作为原料，改用催化剂铝醇盐，并将乙醛缩合法缩减为一步缩合生产乙酸乙酯，反应的选择性好，转化率高，可达99%[7]。

1.3 乙醇脱氢法

乙醇脱氢法在催化剂的作用下使乙醇脱氢，得到粗乙酸乙酯，再次蒸馏回收，得到精制乙酸乙酯。目前多使用铜基催化剂，但难点在于副产物-丁酮的沸点与乙酯乙醇接近，难以分离，因此总设备投资的70%将用于分离工段设备建造。国内天津大学，中科院兰州化学物理研究所均研制出不同的催化剂，大大解决了制备乙酸乙酯的难题[8]。

乙醇脱氢法工艺简单、条件温和、产品浓度高、生产成本低，是一种高效能，无腐蚀，廉价的制备工艺[8]。与其它生产方法相比较，总投资低，设备建设难度小，建造周期小，发展前景大。

1.4 醋酸、乙烯加成法

醋酸、乙烯加成法用乙烯和醋酸为原料，使用高温水蒸汽将载体上的杂多酸催化，乙烯得到乙醇，然后乙酸和乙醇酯化后得到乙酸乙酯[9]。工艺流程如图3 所示。

图3 醋酸、乙烯加成法制备乙酸乙酯工艺流程

醋酸、乙烯酯化法是近年研究的热点，利用来源丰富的乙烯进行再加工，减少了生产成本，低碳环保具有很大的发展前景。该方法反应具有较好的选择性和更高的产率，原料耗损、能耗大大降低，大型企业扩建也十分容易，但生产场地必须在乙烯生产装置附近。

总之，从总投资角度来比较，最优的生产工艺是乙酸、乙烯加成法[10]；从环保角度比较，乙醇脱氢法和醋酸、乙烯加成法生产两种方法最优；从原料角度进行比较，醋酸、乙烯加成法原料供应充足；从生产工艺进行比较，目前最适合中国国情的生产工艺是乙醛缩合法[11]。

2 乙酸乙酯国内的发展状况

近年来，中国的科技技术不断发展，化学，医药和涂料相关产业的快速崛起，使中国对乙酸乙酯需求也不断扩大。在过去的十年中，需求以10%的速度增长，导致国内市场出现供大于求的局面[12]。但是，中国近一半的企业仍然采用乙酸乙酯酯化法工艺，工艺生产技术落后，产量低，除去部分大型企业可使用其他经济实惠的方法，其余一半的中小型企业目前快要停产或者半停产，市场缺口大。国外乙酸乙酯生产工艺成熟，纯度较高，若在短时间内大量进出口贸易将会对我国市场需求有很大影响[13]。

不论何时，我国对于乙酸乙酯的需求都十分的多，从乙酸乙酯产业链布局到原料采购的资源紧张，从产品品质，价格和销售的差异，我们可以预见乙酸乙酯市场的未来发展[14]。由我国所倡议的一带一路造就的国际新动力，乙酸乙酯的应用在我国市场将得到更进一步的拓展，充分发挥其巨大的发展潜力[15]。为了降低国内市场醋酸酯化法制备原料成本，抢占更多的市场份额，选择先进的工艺技术进行生产已成为未来国内乙酸乙酯的发展趋势，因此各企业应加快技术更新和技术改造，增强实力，规避市场风险。