[發(fā)明專利]一種制備醋酸甲酯和醋酸丁酯的耦合生產(chǎn)工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210198115.7
• 申請(qǐng)日: 2012-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102701968A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙楚榜;朱宏文;葉四華;汪尚飛;張浩寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江門(mén)天誠(chéng)溶劑制品有限公司
• 主分類號(hào): C07C69/14
• 分類號(hào): C07C69/14;C07C67/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明;王楚鴻

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中的醋酸甲酯與醋酸丁酯的耦合生產(chǎn)工藝，具體地說(shuō)，其工藝過(guò)程包括醋酸甲酯酯化反應(yīng)精餾工段、閃蒸段和醋酸丁酯酯化反應(yīng)精餾工段。本發(fā)明將醋酸甲酯酯化釜中反應(yīng)精餾后的富含水的醋酸供醋酸丁酯反應(yīng)精餾使用，從而實(shí)現(xiàn)醋酸甲酯與醋酸丁酯的耦合生產(chǎn),達(dá)到加強(qiáng)甲酯酯化反應(yīng)、降低產(chǎn)品能耗的目的。

背景技術(shù)

醋酸甲酯為一類優(yōu)良的溶劑，能與醇、醚、烴等混溶，是纖維素酯、尿素樹(shù)脂等的優(yōu)良溶劑，用作硝化纖維素的快干性溶劑，還可用于人造革、涂料、香料等的制造。

醋酸正丁酯為一類優(yōu)良的有機(jī)溶劑。微溶于水，能與醇、醚等一般有機(jī)溶劑混溶。廣泛用作硝基噴漆、火棉膠、烤漆、橡膠、人造革，也可應(yīng)用香料、醫(yī)藥等工業(yè)中，還可以用作萃取劑。

醋酸甲酯與醋酸丁酯的反應(yīng)方程式為：

醋酸+甲醇(丁醇)<===>醋酸甲酯(醋酸丁酯)?+水

反應(yīng)方程式表明兩個(gè)酯化反應(yīng)的產(chǎn)物酯與水的摩爾比率均為1,而兩種酯類產(chǎn)物在實(shí)際生產(chǎn)中則通過(guò)反應(yīng)精餾過(guò)程以共沸物的形式從反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行分離,但是所移出的共沸物中酯與水的摩爾比率與酯化反應(yīng)方程式生成比例并不一致。對(duì)于產(chǎn)物移出配比與生成配比不同的共沸物體系,將導(dǎo)致反應(yīng)體系中產(chǎn)物酯和水不能按要求同時(shí)通過(guò)反應(yīng)精餾過(guò)程移出體系。因此,對(duì)于醋酸甲酯生產(chǎn),當(dāng)裝置運(yùn)行一段時(shí)間后,酯化釜內(nèi)將殘存過(guò)量的水;而對(duì)于醋酸丁酯生產(chǎn),當(dāng)裝置運(yùn)行一段時(shí)間后,酯化釜內(nèi)將殘存過(guò)量的丁酯。受化學(xué)反應(yīng)平衡的限制,產(chǎn)物濃度的升高會(huì)阻礙正反應(yīng)的進(jìn)行,使反應(yīng)向逆方向進(jìn)行,從而導(dǎo)致酯化反應(yīng)速度變慢,在降低反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的同時(shí)大大增加了裝置單位產(chǎn)品能耗。

表一：醋酸甲酯與水、甲醇在常壓共沸時(shí)形成二元組成及其共沸點(diǎn)

由于反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)物醋酸過(guò)量,加上產(chǎn)品醋酸甲酯和水被不斷移走,所以反應(yīng)物甲醇的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較高。因此系統(tǒng)中的水主要是與甲酯形成二元共沸物從酯化塔頂餾出。

從表一可以看出,甲酯和水所形成的二元共沸物中,水與甲酯的摩爾比率約0.13，即大約87%的酯化反應(yīng)生成的水由于不能與甲酯形成共沸物從塔頂移出而殘留在酯化塔中。酯化釜中原料帶入水及酯化反應(yīng)生成水的積聚成為制約酯化反應(yīng)速度的關(guān)鍵因素,極大制約了酯化反應(yīng)的進(jìn)行,同時(shí)影響酯化塔的汽液相負(fù)荷。因此,為了加快正向酯化反應(yīng)速率,打破酯化反應(yīng)平衡限制,需要大量的粗甲酯回流以帶出酯化塔中積聚的水,因此極大降低了裝置的生產(chǎn)能力,增加了單位甲酯產(chǎn)品能耗。

表二：醋酸丁酯與水、丁醇在常壓共沸時(shí)形成的二元組成及其共沸點(diǎn)

與醋酸甲酯反應(yīng)系統(tǒng)相似,由于反應(yīng)物醋酸過(guò)量,加上產(chǎn)品醋酸丁酯和水被不斷移走,所以反應(yīng)物丁醇的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較高,因此,反應(yīng)系統(tǒng)中的水主要是與丁酯形成二元共沸物從酯化塔頂餾出。

從表4可以看出,丁酯和水所形成的二元共沸物中,水與丁酯的摩爾比率約為2.38,即大量反應(yīng)生成的醋酸丁酯由于不能與水形成共沸物從塔頂移出而殘留在酯化塔中。酯化塔中產(chǎn)生醋酸丁酯的積聚將嚴(yán)重制約酯化反應(yīng)進(jìn)程,同時(shí)影響酯化塔的汽液相負(fù)荷。因此,為了加快正向酯化反應(yīng)速率,打破酯化反應(yīng)平衡限制,需要大量的水回流以帶出酯化釜中的反應(yīng)生成的醋酸丁酯,其回水量約是酯化反應(yīng)生成水量的1.38倍。由于水的汽化潛熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于醋酸丁酯的汽化潛熱,大量的水回流大大增加了酯化過(guò)程能耗。通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn),無(wú)論是醋酸甲酯還是醋酸丁酯,受所形成共沸物組成的限制,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中都不能應(yīng)用反應(yīng)蒸餾過(guò)程按照酯化反應(yīng)中酯與水生成的理論摩爾比率1:1從反應(yīng)系統(tǒng)移出,生成物濃度的增大會(huì)使?jié)舛壬檀笥谄胶獬?shù),平衡必將向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。因此,水和酯任何一方的積聚都會(huì)影響反應(yīng)的正常進(jìn)行,成為酯化反應(yīng)進(jìn)程潛在的制約因素。為了使酯化反應(yīng)向正方向進(jìn)行,必須將反應(yīng)生成的水和酯按比例及時(shí)移出反應(yīng)體系,因此,對(duì)于傳統(tǒng)醋酸甲酯酯化流程,需向酯化精餾塔額外補(bǔ)充醋酸甲酯;而對(duì)于傳統(tǒng)醋酸丁酯酯化流程,需向酯化精餾塔回流大量的水,從而導(dǎo)致傳統(tǒng)酯化工藝能耗高、物耗高,形成了傳統(tǒng)酯化工藝的能耗瓶頸。

醋酸甲酯與醋酸丁酯酯化工藝存在的特點(diǎn)：

（1）、醋酸甲酯酯化反應(yīng)由于生成的水不能全部與醋酸甲酯共沸帶走，因此系統(tǒng)中會(huì)殘留大量的水，必須通過(guò)塔頂回流補(bǔ)充大量的甲酯進(jìn)行帶水，能耗與物耗高。

（2）、醋酸丁酯酯化反應(yīng)由于生成的醋酸丁酯不能全部與水共沸帶走，因此系統(tǒng)中會(huì)殘留大量的醋酸丁酯，必須通過(guò)塔頂回流補(bǔ)充大量的水進(jìn)行帶酯，能耗與物耗高。

發(fā)明內(nèi)容