一種用于乙酸乙酯酯化合成的精制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于乙酸乙酯酯化合成的精制方法及裝置，尤其涉及一種滲透汽 化法精制乙酸與乙醇酯化法合成乙酸乙酯的方法，屬滲透汽化膜應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 乙酸乙酯是一種重要的有機(jī)化工原料，可用于制造乙酰胺、乙酰乙酸酯、甲基庚烯 酮等，并在香精香料、油漆、醫(yī)藥、高級油墨、火膠棉、硝化纖維、染料等行業(yè)廣泛應(yīng)用，是食 用香精中用量較大的合成香料之一，大量用于調(diào)配香蕉、梨、桃、菠蘿、葡萄等香型食用香 精.還可用作萃取劑和脫水劑，亦可用于食品包裝彩印等。栲膠系列產(chǎn)品應(yīng)用于脫硫制革、 卷煙材料、油田鉆井、金屬浮選、除垢等方面。作為工業(yè)溶劑，用于涂料、粘合劑、乙基纖維 素、人造革、油氈著色劑、人造纖維等產(chǎn)品中；作為粘合劑，用于印刷油墨、人造珍珠的生產(chǎn)； 作為提取劑，用于醫(yī)藥、有機(jī)酸等產(chǎn)品的生產(chǎn);作為香料原料，用于菠蘿、香蕉、草莓等水果 香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。
[0005] 乙酸與乙醇酯化合成精制乙酸乙酯的傳統(tǒng)工藝中，將乙酸乙酯反應(yīng)釜內(nèi)獲得的乙 酸乙酯、乙醇、水與微量乙酸以汽相形式由塔底送入酯化塔，酯化塔塔頂蒸出的乙酸乙酯、 水，以及部分乙醇依次進(jìn)入分層器、脫水塔，精制塔，最終得到成品乙酸乙酯。由于乙酸乙 酯、乙醇與水會形成二元與三元恒沸體系，且恒沸物冷凝靜置后可分層，因此目前常用的分 離精制工藝均是將酯化塔頂蒸出的乙酸乙酯、乙醇與水組成的粗酯冷凝靜置分層，下層水 相送去廢水塔回收，上層酯相大部分回流至酯化塔頂帶水，其余送入脫水塔脫水和乙醇。該 工藝過程主要是利用乙酸乙酯、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。但恒沸物的含水量(約l〇wt.%)與常溫下部分互溶的含水量相差較小(5 ~6wt.%)，回流酯的帶水能力較差，導(dǎo)致酯化塔的回流比過大，使乙酸乙酯的生產(chǎn)能耗很 高，且酯相中含水量仍較高，后續(xù)的脫醇能耗與一次收率均受到影響。
[0006] 部分工藝如中國專利CN102718652A公開的《一種精制乙酸乙酯的系統(tǒng)及其應(yīng)用》 中敘述了將脫水塔頂蒸出的含水和乙醇的乙酸乙酯使用水作為萃取劑對酯相中乙醇進(jìn)行 萃取，達(dá)到降低分層器內(nèi)酯相中醇含量降低的目的。但該方法在有效去除酯相產(chǎn)品中乙醇 的同時，增加了廢水塔回收乙醇時的能耗。因此目前常見工藝普遍存在蒸汽消耗量大，工藝 流程長，料液循環(huán)量大，操作復(fù)雜等問題。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提出一種用于乙酸乙酯酯化合成的精制方法。該方法具有工藝 過程簡單，設(shè)備占地面積少，安全系數(shù)高，能耗低，操作簡單，清潔無污染的特點。
[0009] -種用于乙酸乙酯酯化合成的精制方法，包括如下步驟： 第1步，乙酸、乙醇在酯化釜內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)蒸汽進(jìn)入酯化塔內(nèi)進(jìn)行分離，塔頂蒸汽送 入滲透汽化分離器中進(jìn)行分離，得到脫水粗酯和滲透液； 第2步，脫水粗酯一部分回流至酯化塔的塔頂，另一部分送入脫醇塔中進(jìn)行分離脫醇， 塔底采出乙酸乙酯粗品； 第3步，乙酸乙酯粗品再送入精制塔進(jìn)行分離，脫除重組分，塔頂?shù)玫揭宜嵋阴コ善贰?br>[0010] 所述的第1步中，第1步中的滲透液和/或第3步中的重組分送入廢水塔中分離出乙 醇和乙酸乙酯的混合物，返回至酯化塔中。
[0011] 在第1步中，先將粗酯用蒸發(fā)器加熱汽化之后，再將蒸發(fā)器蒸出的粗酯蒸汽送入滲 透汽化膜分離機(jī)組分離;作為優(yōu)選，粗酯蒸汽的溫度是70~160°C。
[0012] 所述的第1步中脫水粗酯的含水量控制在0.01~5wt.%，最優(yōu)是2wt.%。
[0013]滲透汽化膜的料液側(cè)的表壓為0~0.4MPa;滲透側(cè)與真空系統(tǒng)相連，滲透側(cè)絕壓 為100~4000Pa。
[0014]所述的滲透汽化膜分離器采用的膜為優(yōu)先透水膜，可以為分子篩膜、無定形二氧 化硅膜、PVA膜，最優(yōu)是分子篩膜;滲透汽化膜分離機(jī)組是由1~200個滲透汽化膜分離器串 聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接。
[0015]所述的第2步中的脫水粗酯返回酯化塔頂流量為脫水粗酯總量的45~65%，最優(yōu)是 55 %〇
[0016]脫醇塔頂與廢水塔頂?shù)玫降囊掖己鸵宜嵋阴シ祷刂刘セ⑴c反應(yīng)，回用未反應(yīng) 的乙醇，回流位置最優(yōu)是酯化塔下部。
[0017] 一種用于乙酸乙酯酯化合成的精制裝置，裝置中包括有酯化釜，在酯化釜的頂部 設(shè)有酯化塔，酯化塔的頂部與滲透汽化分離機(jī)組的料液側(cè)的入口連接，滲透汽化分離機(jī)組 的料液側(cè)的出口同時時脫醇塔和酯化塔的塔頂連接，脫醇塔的塔釜與精制塔連接。
[0018]精制塔的塔釜和/或滲透汽化分離機(jī)組的滲透側(cè)與廢水塔連接。
[0019]滲透汽化分離機(jī)組的滲透側(cè)上還連接有真空栗和滲透液冷凝器。
[0020] 酯化塔的塔頂是通過蒸發(fā)器與滲透汽化分離機(jī)組進(jìn)行連接。
[0021] 廢水塔的塔頂與酯化塔連接。
[0022]滲透汽化分離機(jī)組中的滲透汽化膜材質(zhì)選自無定形二氧化硅膜、PVA膜或者分子 篩膜。
[0023]脫醇塔和/或廢水塔的塔頂與酯化塔連接。
[0024] 有益效果 與目前常用的乙酸乙酯酯化合成的精制方法相比，本發(fā)明的方法具有如下特點： 1. 本發(fā)明采用滲透汽化膜分離機(jī)組脫水，不受共沸限制，工藝過程簡單，安全系數(shù)高，； 2. 本發(fā)明滲透汽化膜分離機(jī)組自動化程度高，操作簡便，設(shè)備占地面積少； 3. 本方法采用滲透汽化的方式，不引入第三組分，保證了產(chǎn)品純度； 4. 本發(fā)明將滲透液返至廢水塔回收處理，提高了醇酯的回收率； 5. 本發(fā)明采用滲透汽化脫水，減少了粗酯中的恒沸物種類，降低了乙酸乙酯脫醇的難 度； 6. 本發(fā)明提供的乙酸乙酯精制方法，增強(qiáng)酯化塔內(nèi)醇酯的帶水能力，原料液循環(huán)量小， 運行能耗降低20~40%。
[0025]
【附圖說明】
[0026]圖1是乙酸與乙醇酯化法合成乙酸乙酯的合成與精制工藝流程圖； 其中1、酯化釜，2、酯化塔，3、冷凝器，4、蒸發(fā)器，5、滲透汽化分離機(jī)組，6、真空栗，7、滲 透液冷凝器，8、脫醇塔，9、精制塔，10、廢水塔。
[0027]
【具體實施方式】
[0028] 本發(fā)明的目的是針對乙酸乙酯酯化合成的精制過程，乙酸、乙醇與濃硫酸連續(xù)進(jìn) 入酯化釜內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)物蒸汽再進(jìn)入酯化塔再進(jìn)行反應(yīng)和初步分離，在頂部得到乙酸乙酯、 水、乙醇組成的粗酯。粗酯全部采出送入滲透汽化膜分離器進(jìn)行脫水后，截留側(cè)得到乙酸乙 酯與少量乙醇組成的脫水粗酯，脫水粗酯部分回流至酯化塔頂，其余進(jìn)入脫醇塔，而滲透汽 化膜分離器的料液側(cè)溶液中的水以及少量乙醇與乙酸乙酯以蒸汽形式透過滲透汽化膜得 到滲透液。進(jìn)入脫醇塔的脫水粗酯經(jīng)分離后，塔頂蒸出乙醇與乙酸乙酯，塔釜采出乙酸乙酯 粗品。乙酸乙酯粗品送入精制塔精制去除重組分，得到乙酸乙酯成品。滲透汽化滲透液與重 組分送入廢水塔回收醇酯，回收的醇酯與脫醇塔蒸出的醇酯返回至酯化塔下部參加反應(yīng)， 回用未反應(yīng)的乙醇。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的另一個改進(jìn)的實施方式，對于酯化塔頂采出的粗酯經(jīng)冷凝后，最好 是將其用蒸發(fā)器加熱汽化之后，以蒸汽形式進(jìn)入至滲透汽化分離器，這主要是可以提高滲 透汽化膜的分離效率，粗酯蒸汽的溫度優(yōu)選是70~160°C。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式，采用的滲透汽化膜是分子篩膜，相對于其它 類似的膜材料，例如:無定形二氧化硅膜、PVA膜、分子篩膜分離后得到脫水粗酯的一次收率 高而且分離過程中的膜通量較大。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的一個改進(jìn)的實施方式，滲透汽化膜分離器分離出的滲透液與精制塔 脫除的重組分混合后進(jìn)入廢水塔，回收其中的醇酯，回收的醇酯含水量控制在1~10wt.%。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的一個改進(jìn)的實施方式，脫醇塔頂與廢水塔頂?shù)玫降拇减シ祷刂刘セ?塔參與反應(yīng)，回用未反應(yīng)的乙醇，回流位置最優(yōu)是酯化塔下部。
[0033] 根據(jù)上述的方法，本發(fā)明所采用的裝置結(jié)構(gòu)如圖1中所示，裝置中包括有酯化釜1， 在酯化釜1的頂部設(shè)有酯化塔2,酯化塔2的頂部與滲透汽化分離機(jī)組5的料液側(cè)的入口連 接，滲透汽化分離機(jī)組5的料液側(cè)的出口同時時脫醇塔8和酯化塔2的塔頂連接，脫醇塔8的 塔釜與精制塔9連接;精制塔9的塔釜和/或滲透汽化分離機(jī)組5的滲透側(cè)與廢水塔10連接； 滲透汽化分離機(jī)組5的滲透側(cè)上還連接有真空栗6和滲透液冷凝器7;酯化塔2的塔頂是通過 蒸發(fā)器4與滲透汽化分離機(jī)組5進(jìn)行連接;廢水塔10的塔頂與酯化塔2連接。
[0034] 實施例1 乙酸乙酯酯化合成的精制方法，采用的裝置如圖1所示，操作過程包括下列步驟:乙酸、 乙醇與濃硫酸連續(xù)進(jìn)入酯化釜1反應(yīng)，酯化釜1的頂部還設(shè)置有酯化塔2,酯化塔2塔頂?shù)玫?乙酸乙酯、水、乙醇組成的粗酯;經(jīng)塔頂冷凝器3冷凝后，全部采出送入蒸發(fā)器4,送入蒸發(fā)器 的流量分別控制為1500kg/h，粗酯被加熱到110°C以蒸汽形式進(jìn)入到由12個材質(zhì)分別是分 子篩膜、二氧化硅膜、PVA膜的組件(每級膜組件面積為20m2)串聯(lián)構(gòu)成的滲透汽化膜分離 器5進(jìn)行脫水分離。料液側(cè)壓力為0.2MPa(表壓），滲透側(cè)壓力控制在1500Pa。料液側(cè)溶液 中的水以及少量乙酸乙酯以蒸汽形式透過滲透汽化膜得到滲透液，滲透側(cè)在真空栗6的抽 吸下，得到的滲透液經(jīng)滲透液冷凝器7冷凝后，送至廢水塔10回收醇酯。膜料液側(cè)料液水含 量通過滲透汽化膜分離機(jī)會明顯地降低，得到脫水粗酯，控制55wt%的脫水粗酯回流至酯化 塔2塔頂繼續(xù)帶水，其余送入脫醇塔8分離，脫醇塔8塔頂蒸出乙醇與乙酸乙酯，塔釜采出乙 酸乙酯粗品，乙酸乙酯粗品送入精制塔9精制去除重組分，得到乙酸乙酯成品。精制塔9塔頂 與廢水塔10塔頂餾出的醇酯返回至酯化塔2下部參加反應(yīng)，回用未反應(yīng)的乙醇。
[0035] 在采用不同的膜材料時，所得的脫水粗酯、滲透液、通量