[發明專利]一種乙酸乙酯的合成及熱量耦合工藝

有效

• 申請號: 202210947254.9
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115108910B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 胡兆雄;景志剛;馮佩洪;季青松;佟剛;趙楚榜
• 申請（專利權）人: 珠海謙信新材料有限公司
• 主分類號: C07C67/08
• 分類號: C07C67/08;C07C67/54;C07C69/14
• 代理公司: 廣東省中源正拓專利代理事務所(普通合伙) 44748
• 代理人: 王明亮

本發明涉及一種乙酸乙酯的合成及熱量耦合工藝，屬于化工技術領域。本發明將過量乙酸與乙醇進行反應，將反應產物泵入混合罐中，與帶水劑四氫呋喃混合均勻，將所得混合物料泵入精餾塔內，控制精餾塔溫度及壓力，塔頂汽相采出四氫呋喃和水，乙酸乙酯產品從精餾塔中部采出，過量乙酸及硫酸催化劑從精餾塔塔底采出回用至酯化塔參與反應；并將精餾塔塔頂汽相及精餾塔中部采出乙酸乙酯產品經換熱器與反應原料換熱。本發明工藝實現了乙酸乙酯產品的高效分離，并實現降低能耗和降低成本的目的。

技術領域

本發明屬于化工技術領域，涉及一種乙酸乙酯的合成及熱量耦合工藝。

背景技術

乙酸乙酯又稱醋酸乙酯，是一種用途廣泛的精細化工產品，具有優異的溶解性、快干性，用途廣泛，是一種重要的有機化工原料和極好的工業溶劑。目前，乙酸乙酯的工業生產方法包括：酯化法、乙醛法、乙醇脫氫法、乙烯乙酸加成法等。其中，酯化法仍是一種重要的制備方法。在化工生產中常采用連續酯化法生產乙酸乙酯，即將原料乙酸和乙醇在強酸均相催化劑中于一定溫度、壓力下發生酯化反應，并將反應產物通過一系列精餾塔進行分離制得乙酸乙酯產品。

在精餾塔分離過程中，主要分離的物質主要有未反應的原料乙醇和乙酸，反應生成的水，產物乙酸乙酯，以及上述物料與水形成的共沸物。由于乙醇與乙酸乙酯及與水形成的共沸物沸點接近，且乙酸乙酯與水的共沸物含水量更高，這將導致乙酸乙酯產品中乙醇和水的分離難度增加，在精餾過程中需要嚴格控制分離溫度，操作難度增加，且影響乙酸乙酯的精餾效率。

另外，酯化反應后的提純過程一般取用兩塔或多塔工藝，其能耗較大，工業上常規工藝生產乙酸乙酯成品的蒸汽單耗約為1.5～2t/t，即生產一噸乙酸乙酯的蒸汽單耗為1.5至2噸。

因此開發一種流程簡單、熱力學效率高、能耗低的乙酸乙酯生產及熱量耦合工藝顯得尤為重要。

專利CN 105712873 A公開了一種酯化法合成乙酸乙酯的控制方法。包括以下步驟，a、控制混合器內的乙酸與乙醇的摩爾比為1：1，將攪拌均勻的混物料輸送至酯化塔；b、在酯化塔的底部且僅在酯化塔的底部設置硫酸；c、經酯化再沸器加熱酯化反應，生成氣態乙酸乙酯和水；d、氣態乙酸乙酯和水經酯化冷凝器、酯化冷卻器進入酯化分相器，得到乙酸乙酯；本發明通過簡化現有的乙酸乙酯的合成系統，通過控制乙酸和乙醇以及催化劑硫酸的配比以及反應溫度，進而解決了傳統工藝中乙酸乙酯生成率低的技術問題，同時，簡化了后續的分離系統，進而使蒸汽消耗降低了 50％，提高了產品的生成效率。該專利技術采用摩爾比為1：1的乙酸與乙醇，酯化反應產物中仍存在一定量乙醇及與水的共沸物難以與乙酸乙酯產物分離，且經酯化再沸器后氣態產物為乙酸乙酯和水的混合物，仍需要采用酯化分相器進行分離，工藝復雜。另外該工藝中大量的氣態冷凝熱量未得到充分利用，熱量損失較大。

CN 107986964 A公開了一種利用膜分離脫水的乙酸乙酯合成方法，乙醇和乙酸再沸后進入酯化釜在催化劑的存在下進行酯化反應，反應產物進入酯化塔分離，氣相自塔頂餾出冷凝后經分層罐分層分離出粗乙酸乙酯，所述的乙醇經蒸發汽化后進入原料滲透汽化透水膜組件脫水后再送入酯化釜與乙酸反應，所述粗乙酸乙酯經蒸發汽化后進入酯化滲透汽化透水膜組件脫水后再分成兩部分，一部分回流酯化塔作為帶水劑，另一部分進入精制塔中進行精制，獲得純化的乙酸乙酯。該發明采用滲透汽化膜法脫除原料乙醇和酯化塔頂粗酯的水分，需要增加設備管線，對于已有成熟的生產工藝改動較大，成本較高。其塔頂采出乙酸乙酯-乙醇-水三元共沸物需進一步分離脫水，工藝復雜。且同樣未充分利用工藝中產生的氣態冷凝熱量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種乙酸乙酯的合成及熱量耦合工藝。本發明在乙酸乙酯的合成過程中，通過加入過量的乙酸進行反應，促進反應正向進行的同時顯著提高乙醇的轉化率，降低產品中乙醇的含量及分離難度；通過加入帶水劑四氫呋喃，利用其與水的共沸物沸點低(顯著低于乙酸乙酯產品的沸點)及含水量高的特點，實現乙酸乙酯產品的高效除水并提高乙酸乙酯產品的分離效率。并通過進一步耦合精餾塔塔頂汽相物料的熱量至反應物料，實現降低能耗和降低成本的目的。