[发明专利]一种催化精馏生产乙酸乙酯的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化精馏生产乙酸乙酯的工艺方法，具体涉及催化精馏塔使用固体酸催化剂制备高纯度乙酸乙酯的工艺。

技术背景

乙酸乙酯是一种重要的有机溶剂，广泛用于有机合成、涂料、医药、香料、粘接剂等行业。传统的醋酸、乙醇酯化法合成乙酸乙酯采用硫酸作催化剂，存在硫酸腐蚀性强、副反应多、副产物处理困难及对环境造成污染等缺点。

催化精馏是一种具有广泛应用前景的新型分离工艺。化学反应和精馏分离过程在催化精馏塔内同时完成。克服了使用硫酸催化剂时，乙醇和醋酸只能加入塔釜，塔顶得到的粗酯中醇含量高的缺点。醋酸自催化精馏段上部加入催化精馏段的塔板上或充填着固体酸催化剂的填料中，使乙醇在塔内反应得更加彻底，从而得到醇含量很低的粗酯，减少乙醇在系统中的循环，节省能耗。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中粗酯中醇含量高，采用硫酸作催化剂，对设备的材质要求高的缺点，采用催化精馏技术，使乙醇尽量反应完全，得到的粗酯中乙醇的含量可降至0.3％以下，而且采用固体酸作催化剂，对设备材质的要求低，可实现大规模的生产。

本发明提供一种催化精馏生产乙酸乙酯的工艺方法，将乙醇和醋酸在固体酸催化剂的作用下合成乙酸乙酯，然后经过精制、回收步骤：

1)醋酸从催化精馏段的上部加入，乙醇从塔釜加入，从催化精馏段得到乙酸乙酯与水形成的共沸物后，在精馏段经过分离后，进入分相器，分别得到粗酯和水相；醋酸自催化精馏段上部加入，使上升的乙醇反应趋于完全，得到的粗酯中乙醇含量很低，克服了使用硫酸催化剂时乙醇、醋酸均只能加入塔釜，塔顶粗酯中醇含量高的缺点。

2)将得到的粗酯采至后续的精制塔102中，精制塔底部采出成品乙酸乙酯(纯度≥99.95％)，顶部物料返回催化精馏塔；

3)催化精馏塔101底部可不采出，也可部分循环至催化精馏段。

4)回收塔103回收催化精馏塔101和精制塔102塔顶水相中乙醇及乙酸乙酯。

所述的固体酸催化剂为强酸型阳离子交换树脂，腐蚀性低，对设备材质要求低，可实现大规模生产。

所述的催化精馏塔101回流比为2～3.8∶1。

所述的乙醇与醋酸的摩尔比为1～1.1∶1。

所述的催化精馏塔操作过程的条件是：0.1～0.15Mpa(绝压)、67～105℃。

所述的催化精馏塔101包括精馏段、催化精馏段和塔釜。塔顶部至醋酸加入口为精馏段，醋酸加入口以下为催化精馏段。所述的精馏段可以是塔板，也可以是填料；催化精馏段可以安装催化精馏塔板，也可以装填含催化剂的填料；塔釜装填催化剂，结构类似于固定床反应器。

本发明是通过醋酸和乙醇在催化精馏塔内进行催化反应生成乙酸乙酯。通过反应精馏作用，有效地降低粗酯中乙醇的含量，精制塔102底部可得到纯度≥99.95％的乙酸乙酯。本发明最大限度的降低了粗酯中的醇含量，减少了乙醇在系统中循环，节省能耗；采用固体酸催化剂，降低了对设备材质的要求，节约了设备成本，而且催化剂可再生，对环境无污染，实用性强。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

本发明主要包括催化精馏塔101，精制塔102，回收塔103；催化精馏塔101塔顶部至醋酸加入口为精馏段；

催化精馏塔101醋酸加入口以下为催化精馏段，安装催化精馏塔板，或者装填含催化剂的填料，乙醇与醋酸生成乙酸乙酯的反应主要在此区域进行；

所述的催化精馏塔101均是液相进料。所述的催化精馏塔101精馏段可以是板式塔或填料塔。

本发明工艺方法的步骤：

1)醋酸从催化精馏塔101上部加入，乙醇从塔釜加入，催化精馏塔101顶部得到乙酸乙酯和水的共沸物，经分相后，分别得到粗酯和水相；

2)将得到的粗酯采至后续的精制塔102中，精制塔102底部采出成品乙酸乙酯，顶部物料返回101塔；

3)催化精馏塔101底部可不采出，也可部分循环至催化精馏段；回收塔103顶部物料(乙醇和少量的乙酸乙酯)返回精制塔102，底部排放水；

4)催化精馏塔101和精制塔102顶部水相均进入回收塔103。

应用实施例：

采用图1工艺流程，催化精馏塔101操作过程的条件是：塔顶压力0.1Mpa(绝压)、塔釜压力0.15Mpa(绝压)，塔顶温度67℃；塔釜温度105℃。

催化精馏塔101进料摩尔比乙醇∶醋酸＝1.02∶1；

催化精馏塔101回流比＝3；

精制塔102回流比＝2；