專利名稱：生產(chǎn)乙酸乙酯酯化反應(yīng)新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及乙酸乙酯生產(chǎn)工藝，特別是公開一種生產(chǎn)乙酸乙酯酯化反應(yīng)新工藝，通過將酯化反應(yīng)分兩級進行，提高反應(yīng)速度，增加反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。
背景技術(shù)：
根據(jù)標準自由能法則；ΔF＜0，反應(yīng)過程能自發(fā)進行。ΔF＞0則不能進行。
酯化反應(yīng)

則ΔF＝-93.16-41.79-(-79.27-56.69)＝-1.01Kc/mol，故從理論上講醋酸和乙醇的酯化反應(yīng)在常溫下是能自發(fā)進行的。但由于ΔF＝-RTlnK，則lnK＝-ΔF/RT，由于ΔF值雖然小于零，但絕對值很小，使K值小，又因為K＝k1/k2，則使正反應(yīng)的反應(yīng)速度常數(shù)k1和逆反應(yīng)的反應(yīng)速度常數(shù)k2比值小，使酯化反應(yīng)的反應(yīng)速度r＝-dH/dt＝k1CHCOH-k2CECw的反應(yīng)速度受產(chǎn)物的影響大，這就是在沒有催化劑的情況下，酯化反應(yīng)難以進行的原因。所以要使反應(yīng)能夠順利的進行，添加催化劑和快速更新反應(yīng)界面，并盡可能提高反應(yīng)物料中乙酸和乙醇的濃度，是提高物系反應(yīng)速度必不可少的手段。
由于反應(yīng)必須在催化劑存在的情況下進行，目前大部分廠家選用的催化劑是硫酸。而硫酸的強腐蝕性，且在稀溶液中其腐蝕性隨硫酸在反應(yīng)體系中濃度的提高而加強。因硫酸的這一特性，為了控制設(shè)備的腐蝕，催化劑的加入量必須嚴格控制，。一般采用定期加料的方法，由于不能連續(xù)補加催化劑，沒有硫酸反應(yīng)幾乎不能進行，故給乙酸乙酯反應(yīng)系統(tǒng)的選擇帶來了困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中酯化反應(yīng)速度慢、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低的缺陷，改善系統(tǒng)反應(yīng)速度，提高酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，進而增加酯化產(chǎn)品產(chǎn)率，降低原料單耗。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種生產(chǎn)乙酸乙酯酯化反應(yīng)流程新工藝，將按一定比例混和的乙酸、乙醇原料投入預(yù)酯器中，同時加入硫酸作為催化劑，在蒸汽加熱的條件下，混合液進行酯化反應(yīng)，反應(yīng)后的溶液產(chǎn)生酯、水、醇、酸共沸體系，進入酯化塔精餾分離，在塔頂獲得產(chǎn)品。其特征在于所述的酯化反應(yīng)工藝，反應(yīng)是在預(yù)酯器和反應(yīng)釜中分步進行。通過在反應(yīng)釜前串接一管式反應(yīng)器，即預(yù)酯器，使酯化反應(yīng)先在預(yù)酯器中作第一步反應(yīng)，反應(yīng)后的氣液混合物再進入反應(yīng)釜進行第二步反應(yīng)，快速達到反應(yīng)平衡分離。由于預(yù)酯器中反應(yīng)物的濃度高，在充分接觸較穩(wěn)定的催化劑后，模擬平推流快速進行近似一級反應(yīng)(CE≈0，CW≈0)，即在較短時間內(nèi)得到較好的轉(zhuǎn)化率(但仍未達到平衡轉(zhuǎn)化率)。預(yù)酯器出口基本可控的氣液兩相進入反應(yīng)釜底，氣體在釜內(nèi)起到一定的攪拌作用，使得二級反應(yīng)內(nèi)物料可以充分混和、分離、移走產(chǎn)物，反應(yīng)速率得到提高，并最終達到平衡轉(zhuǎn)化率。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的改進方法，令人意想不到的提高了酯化反應(yīng)體系的反應(yīng)速率，提高了產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率，降低了后續(xù)工藝中提濃塔和精制塔的負荷，減少了低酯副產(chǎn)品的產(chǎn)生，使酯化塔的產(chǎn)能得到提升，降低了能耗，增加了經(jīng)濟效益。
四

附圖是本發(fā)明生產(chǎn)乙酸乙酯酯化反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)流程圖。
在圖中1、預(yù)酯器；2、反應(yīng)釜；3、酯化塔；4、冷凝器；5、冷卻器；6、分離器。
五具體實施例方式傳統(tǒng)的乙酸乙酯反應(yīng)系統(tǒng)基本上是四塔工藝，其反應(yīng)器為帶加熱器的立式罐，為了保證反應(yīng)的進行和塔頂產(chǎn)品的濃度，一般也要求塔釜中乙醇的含量很低，也就是必須使乙醇的轉(zhuǎn)化率盡可能的高，在反應(yīng)溫度一定的情況下，要提高乙醇的轉(zhuǎn)化率必須保證反應(yīng)的停留時間，故反應(yīng)器的體積設(shè)計的均比較大。從反應(yīng)動力學方程式可以看出，這樣的反應(yīng)系統(tǒng)由于新鮮混合料加入后，濃度馬上被稀釋，所以整個反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)速率是較低的，設(shè)備的有效產(chǎn)率將下降。要提高裝置的能力，如何改善反應(yīng)條件，使其更符合其本身的反應(yīng)規(guī)律是關(guān)鍵。從乙酸乙酯反應(yīng)的動力學方程式可以得出，在原料的高濃度區(qū)，由于k2*CE*CH20乘積數(shù)值很小，k1*CH*COH乘積由于CH、COH的濃度高而增大，從而使反應(yīng)速度(r)很大，這樣整個反應(yīng)體系的反應(yīng)速度得到提高。
基于上述理論，對酯化反應(yīng)體系進行改造，使酯化反應(yīng)由原來的一步合成法改為二步合成法反應(yīng)。在原有流程中的反應(yīng)釜前串接一個反應(yīng)器，使反應(yīng)系統(tǒng)分成兩部分。按照一定比例混和的乙酸、乙醇原料通入第一個反應(yīng)器，原料的配比(重量百分比)為乙酸30～70％、乙醇28～50％、水2～20％，保持反應(yīng)器溫度92±5℃。預(yù)反應(yīng)后的氣液混合物再進入反應(yīng)釜，保持釜內(nèi)溫度106±5℃，反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)汽化進入酯化塔精餾、分離，獲得粗產(chǎn)品。所述的第一個反應(yīng)器模擬平推流反應(yīng)器，呈管式結(jié)構(gòu)，第二個反應(yīng)釜改變以往盤管加熱方式，改為“U’形加熱器。
實施例乙酸50％、乙醇45％、水5％的混和原料連續(xù)通入預(yù)酯器，預(yù)酯器溫度控制在92℃，混和液進行第一級反應(yīng)，反應(yīng)后的氣液混和物，繼續(xù)從反應(yīng)釜底進入反應(yīng)釜，進行第二級反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物汽化進入酯化塔經(jīng)過精餾、分離，在塔頂?shù)玫酱瞩ギa(chǎn)品。
通過上述工業(yè)裝置連續(xù)運行證明由于反應(yīng)充分，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，裝置的產(chǎn)率得到明顯提升，操作指標及結(jié)果如下

權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)乙酸乙酯酯化反應(yīng)新工藝，將按一定比例混和原料投入反應(yīng)器，經(jīng)過硫酸催化、蒸汽加熱，進行酯化反應(yīng)，反應(yīng)后的溶液汽化形成酯、醇、水、酸共沸體系，進入酯化塔精餾分離，在塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品，其特征在于所述的乙酸乙酯酯化反應(yīng)工藝分兩步進行，原料在通過反應(yīng)釜前串接一個反應(yīng)器，使酯化反應(yīng)在反應(yīng)器和反應(yīng)釜兩個設(shè)備中分兩步進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)乙酸乙酯酯化反應(yīng)新工藝，其特征在于反應(yīng)釜前串接的反應(yīng)器為一管式反應(yīng)器，又稱預(yù)酯器，模擬平推流反應(yīng)器，使混和后的原料在該預(yù)酯器中作第一步反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)乙酸乙酯酯化反應(yīng)新工藝，其特征在于所述反應(yīng)器內(nèi)的加熱器為“U”形加熱器，所述的“U”形加熱器為“U”形加熱管束，分為四組，并以二組二組的形式安裝在反應(yīng)釜的中上部和中下部，同時上下方向交錯，俯視呈“#”字形排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)乙酸乙酯酯化反應(yīng)新工藝，其特征在于投入反應(yīng)器中的原料配比(重量百分比)為乙酸30～70％、乙醇28～50％、水2～20％。
全文摘要
本發(fā)明涉及生產(chǎn)乙酸乙酯酯化反應(yīng)新工藝，按一定比例混和的乙酸、乙醇進入反應(yīng)器，同時加入硫酸作為催化劑，在蒸汽加熱的條件下，反應(yīng)器內(nèi)混合液進行酯化反應(yīng)。反應(yīng)后的溶液產(chǎn)生酯、水、醇、酸共沸體系，進入酯化塔精餾、分離，在塔頂?shù)玫酱瞩ギa(chǎn)品。其特征是酯化反應(yīng)是在預(yù)酯化器和反應(yīng)釜中分兩步進行，通過在酯化塔反應(yīng)釜前串接一管式反應(yīng)器，模擬平推流反應(yīng)器，預(yù)先酯化，然后再進入反應(yīng)釜快速達到反應(yīng)平衡分離。本發(fā)明解決了已有技術(shù)中反應(yīng)速度慢、轉(zhuǎn)化率低、副產(chǎn)物多的缺陷，提高了反應(yīng)速度和反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率。
文檔編號C07C67/00GK1660765SQ200410089418
公開日2005年8月31日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者齊峻, 顧培忠, 曾義紅, 陳大勝 申請人:上海吳涇化工有限公司