醋酸乙酯提純工藝方法研究

姚明月

摘 要：醋酸乙酯是一種需求量大且十分重要的精細(xì)化學(xué)品，其具有較強(qiáng)的溶解能力，可用于生產(chǎn)涂料、人造革、乙醚纖維素等，在化學(xué)工業(yè)中占據(jù)重要地位，應(yīng)用十分廣泛。本文從醋酸乙酯的生產(chǎn)現(xiàn)狀入手，分析了醋酸乙酯的生產(chǎn)提純工藝，僅供參考。

關(guān)鍵詞：醋酸乙酯；提純；催化劑；轉(zhuǎn)化率

1 醋酸乙酯概述及其生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 醋酸乙酯概述

醋酸乙酯又名乙酸乙酯，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，醋酸乙酯的溶解性能良好，是一種快干性且應(yīng)用十分優(yōu)良的工業(yè)溶劑。其可應(yīng)用于醋酸纖維、乙基纖維、氯化橡膠、乙烯樹(shù)脂、乙酸纖維樹(shù)脂、合成橡膠等化工制品的生產(chǎn)中。另外，也可用于生產(chǎn)復(fù)印機(jī)用液體硝基纖維墨水、紡織工業(yè)中的清洗劑、特殊改性酒精的香味萃取劑。此外，還可用作生產(chǎn)菠蘿、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的原料，其用途十分廣泛，發(fā)展前景十分可觀。

1.2 醋酸乙酯的生產(chǎn)現(xiàn)狀

化工行業(yè)生產(chǎn)醋酸乙酯的方法主要有乙酸酯化法、乙醛縮合法、乙醇脫氫法和乙酸/乙烯加成法等4種。在我國(guó)主要以乙酸酯化法工藝來(lái)提純醋酸乙酯占總產(chǎn)能的68%，其次是乙酸/乙烯加成法占1l%，乙醛縮合法占18%，乙醇脫氫法占3%。而國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家基本已經(jīng)淘汰了乙酸酯化法，取而代之的是損耗低、產(chǎn)率高的乙酸/乙烯加成法或乙醇脫氫法。乙酸酯化法采用乙酸和乙醇為原料，在硫酸催化作用下，直接酯化生產(chǎn)醋酸乙酯。酯化法工藝具有操作相對(duì)簡(jiǎn)便、技術(shù)較為成熟，但其生產(chǎn)成本高、設(shè)備腐蝕性強(qiáng)、乙酸利用率低、副反應(yīng)多、環(huán)境污染嚴(yán)重。隨著我國(guó)化學(xué)工業(yè)的不斷發(fā)展，醋酸乙酯行業(yè)也得到了快速的發(fā)展，對(duì)醋酸乙酯的需求量也呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，根據(jù)我國(guó)2009～2013年醋酸乙酯的進(jìn)出口數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表調(diào)研發(fā)現(xiàn)，出口量從2009年的2億到2013年的4億，增長(zhǎng)將近兩倍，未來(lái)也將持續(xù)上漲。由于對(duì)醋酸乙酯需求量的逐漸提升，對(duì)醋酸乙酯的生產(chǎn)工藝也提出了更高要求。

2 醋酸乙酯的提純生產(chǎn)工藝

2.1 醋酸乙酯傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法

酯化法制備醋酸乙酯的生產(chǎn)工藝是用濃硫酸作為催化劑，通過(guò)濃硫酸的催化作用使乙醇與醋酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成醋酸乙酯，化學(xué)反應(yīng)方程式為：C2H5OH+CH3COOH→CH3COOC2H5+H2O，通常采用由酯化塔、脫水塔、精制塔和回收塔構(gòu)成的四塔連續(xù)工藝過(guò)程。在生產(chǎn)過(guò)程中不加硫酸作為催化劑，雖然也可以進(jìn)行上述反應(yīng)，但是反應(yīng)速度較慢，無(wú)工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值。而根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，升高反應(yīng)溫度對(duì)乙酸和乙醇的酯化反應(yīng)基本沒(méi)有影響，當(dāng)反應(yīng)溫度為10℃時(shí)，醋酸乙酯的轉(zhuǎn)化率為69.18%，40℃時(shí)轉(zhuǎn)化率為69.15%，說(shuō)明溫度的升高對(duì)反應(yīng)沒(méi)有幫助，表現(xiàn)為單調(diào)遞減，反應(yīng)溫度越低越利于醋酸乙酯的合成。這是因?yàn)榇姿嵋阴サ姆磻?yīng)原料乙醇和乙酸是極易揮發(fā)的物質(zhì)，反應(yīng)的有效相是液相，溫度過(guò)高不利于反應(yīng)的進(jìn)行?？紤]到溫度處理成本，最佳進(jìn)料溫度為常溫。進(jìn)料壓力對(duì)醋酸乙酯的收率影響不大，由于醋酸乙酯的酯化合成反應(yīng)是一個(gè)液相反應(yīng)，它的有效相是液相，一般而言，壓力對(duì)液相反應(yīng)影響不大?？紤]了加壓成本，最佳進(jìn)料壓力定在常壓。醋酸乙酯的提純工藝是采用濃硫酸為催化劑的催化反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著硫酸濃度的增加反應(yīng)速度加快，但硫酸加入量太多反而會(huì)給后續(xù)殘液的處理帶來(lái)麻煩，故合理控制好硫酸濃度也是工藝生產(chǎn)中的重點(diǎn)問(wèn)題。

由于其催化作用不受塔內(nèi)溫度的限制，所以在全塔內(nèi)都能進(jìn)行催化反應(yīng)。乙酸、乙醇和濃硫酸從酯化塔底部連續(xù)進(jìn)入，塔頂連續(xù)采出醋酸乙酯、乙醇和水，冷凝分相，上層有機(jī)相（富含醋酸乙酯，含少量乙醇和水）一部分分水后回流，另一部分進(jìn)入脫水塔。脫水塔頂冷凝分水，塔底物進(jìn)入精制塔。精制塔頂分出成品醋酸乙酯，塔底重組分和酯化塔頂及脫水塔分出的水相（富含水，還含有少量醋酸乙酯和乙醇）一起進(jìn)入回收塔。回收塔頂?shù)挠袡C(jī)相返回酯化塔，塔釜廢水排出。該工藝過(guò)程主要是利用醋酸乙酯—乙醇—水的恒沸組成與常溫下互溶度的差別，進(jìn)行循環(huán)精餾—冷凝—回流脫水。但由于恒沸組成的含水量與常溫下部分互溶的含水量相差較小，回流酯的帶水能力很差，導(dǎo)致酯化塔和回流塔的回流比過(guò)大，結(jié)果使醋酸乙酯的生產(chǎn)能耗很高。

2.2 醋酸乙酯的提純新方法

為了降低工業(yè)生產(chǎn)中的生產(chǎn)成本及生產(chǎn)能耗，可以在上述的工藝操作中添加CM、CL促進(jìn)劑，以通過(guò)改變?cè)猩a(chǎn)工藝中的“液—液”平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)常溫下分出水達(dá)到提純的目的。其原理是向醋酸乙酯—水及醋酸乙酯—乙醇—水體系中添加CM、CL促進(jìn)劑，可以改變它們的互溶度，可以有效的分離醋酸乙酯和水，同時(shí)使水相中醋酸乙酯的含量大大降低，減少其回收能耗。用CM、CL萃取液提純醋酸乙酯，酯化塔頂組分冷卻分層，有機(jī)相經(jīng)過(guò)萃取柱萃取脫水后，再進(jìn)入酯化塔回流脫水或進(jìn)入脫水塔。在萃取比為0.6，經(jīng)三級(jí)錯(cuò)流萃取后，有機(jī)相中醋酸乙酯的濃度從89%提高至98.8%，水的濃度從6%降至0.6%，同時(shí)水相中醋酸乙酯含量從7.85%降至約2.62%。經(jīng)過(guò)熱量衡算表明，與傳統(tǒng)的醋酸乙酯提純工藝相比，該分離方法節(jié)省了40%的能耗，且工藝穩(wěn)定，促進(jìn)劑容易回收。

3 結(jié)語(yǔ)

在原有傳統(tǒng)的醋酸乙酯生產(chǎn)工藝中添加促進(jìn)劑，可以通過(guò)改變其互溶度的方式來(lái)提高醋酸乙酯的提純效果。同時(shí)，在實(shí)際醋酸乙酯的生產(chǎn)過(guò)程中添加CM、CL促進(jìn)劑得到了很好的收益，且由于其操作簡(jiǎn)便、能耗低等優(yōu)點(diǎn)在全國(guó)得到了應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：安徽華誼化工有限公司）