乙酸乙酯与乙酸正丙酯的切换式连续生产_丁立

第23卷，第9期，2006年9月，精细化学品。L 23，9号9T 206切换连续生产其他乙酸乙酯和乙酸正丙酯*李丁，唐志刚，段占庭(清华大学化工系，北京100084)摘要在分析了现有乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丙酯和乙酸丁酯的生产工艺后，笔者以乙酸乙酯和乙酸正丙酯为研究对象，在前人对这两者研究的基础上， 提出了切换式连续生产乙酸乙酯和乙酸正丙酯的工艺流程，并通过模拟计算和小试证明，在同一生产装置上，乙酸乙酯和乙酸正丙酯可以分别连续生产。 该工艺生产乙酸乙酯的能耗比传统工艺低12%，生产乙酸正丙酯的收率比原工艺提高2%。关键词：乙酸乙酯；乙酸正丙酯；图分类编号： TQ460。31在切换连续生产中；TQ460。35文件标识码：文章编号：103-5214 (2006) 09 - 0933 -04在分析乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯合成工艺常规方法的基础上，提出了反应精馏合成乙酸乙酯或乙酸丙酯的工艺方法乙酸乙酯或乙酸丙酯可在同一装置中生产。结果表明，采用该新工艺生产乙酸乙酯能耗降低12%，乙酸丙酯收率提高到96.8%。关键字：乙酸乙酯；乙酸丙酯；合成工艺的SW ITCH方法低碳酯如乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯和乙酸丁酯都是工业上常用的溶剂2，市场需求量大，国内制造商众多。这些低碳酯的生产工艺主要根据形成的最低共沸物的组成来设计。例如，乙酸乙酯和乙酸异丙酯通常通过连续方法生产，因为在形成的最低共沸物中酯的含量相对较高，并且粗酯是从酯化塔的顶部提取的。乙酸正丙酯和乙酸丁酯通常通过间歇法生产，因为在形成的最低共沸物中酯含量较低，并且粗酯是从酯化塔釜1中提取的。由于不同的酯生产工艺不同，生产设备也不同。近年来，国外学者重点研究了反应精馏酯化过程的模拟和优化，适用于年产10万吨左右的大型酯化生产企业3，4；国内学者的研究主要集中在两个方面：一是新酯化方法的开发，大多处于实验室研究阶段5 9；二是改进和优化现有工艺，降低生产能耗。由于能源消耗成本不超过酯化产品生产成本的10%，上述改进主要针对中国生产能力为10000吨的大型酯制造商。一些中小型酯生产企业通常只有一套酯化生产设备来生产单一的酯产品，无法应对市场需求的变化。如果对这些低碳酯的生产工艺进行改进，使其能够应用于同一生产设备，这些中小企业可以根据不同的市场需求，灵活选择生产不同的低碳酯，从而保证企业利润最大化，减少固定资产投资。根据上述四种酯的生产工艺和物理性质，本文以重要的工业溶剂乙酸乙酯和乙酸正丙酯为研究对象。笔者曾针对现有的乙酸乙酯生产工艺提出三项投资规模改造方案，收到乙酸正丙酯的日期为2005-03-07 :作者简介：李丁，工程师，从事有机化工生产过程的节能与优化研究，电话：电子邮箱： DLDY MAI . l . TSINGHUA.。连续生产est的工艺流程整个过程由酯化塔、萃取塔、脱水塔、精制塔和萃取剂蒸发器组成。从酯化塔顶提取的粗酯经萃取除去大部分水分，再经连续共沸蒸馏除去水分，精制得到合格产品。通过打开和关闭酯化塔顶部的阀4、5和6来完成不同酯的转换生产。流程图见图1。图1切换式连续生产工艺图1乙酸乙酯或乙酸乙酯的合成工艺图2乙酸乙酯在生产装置上的连续生产工艺当需要连续生产乙酸乙酯时，将工业乙醇和冰醋酸分别加入原料罐2和3中，关闭阀门5。打开阀门4和6，调节阀门4和6的萃取流量，控制分离器内的液位高度，使塔顶萃取的粗酯流经萃取塔、脱水塔和精制塔，得到合格的乙酸乙酯。萃取剂在连续蒸发和脱水后继续使用。该工艺的改变是通过文件10中提出的直接盐提取技术对原始乙酸乙酯生产工艺的修改。具体过程如图2所示。图2连续生产乙酸乙酯的工艺流程图2乙酸乙酯的合成工艺934整理剂FI NE CHEM ICALS vol. 23该生产工艺的特点是用盐萃取来降低从酯化塔顶萃取的有机相中的水含量，这可以降低脱水塔的回流比，降低脱水塔的热负荷。随着回流比的降低，脱水塔的气液相负荷也降低，有利于提高脱水塔的生产能力；采用该工艺需要在设备中增加萃取塔和萃取剂蒸发器，设备投资最少。萃取剂可以循环使用，没有污染和排放问题。利用美国MSIC公司的过程模拟软件PRO/II对乙酸乙酯生产过程进行了模拟计算。模拟结果表明，采用直接提盐工艺对原工艺进行改造后，脱水塔气相负荷由2950 m3/h降低到1574 m3/h，降低了46%。液相负荷从15.74 m 3 /h下降到10.47 m 3 /h，下降33%。与原工艺相比，能耗节约12% 10。具体模拟数据见文件10。乙酸异丙酯的生产过程类似于乙酸乙酯的生产过程，因此在这种状态下的生产装置不仅可以生产乙酸乙酯，还可以生产乙酸异丙酯。3生产装置上连续生产乙酸正丙酯的工艺流程当需要连续生产乙酸正丙酯时，分别向原料罐2和3中加入正丙醇和冰醋酸，关闭阀门4，打开阀门5和6，调节阀门5和6的萃取流量，控制分层器中的液位高度，从塔顶萃取的粗酯流经萃取塔、脱水塔和精制塔，得到合格的乙酸正丙酯。萃取剂在连续蒸发和脱水后继续使用。该工艺变化是文件11中提出的连续反应蒸馏生产乙酸正丙酯的工艺流程。具体过程如图3所示。图3连续生产乙酸正丙酯的工艺流程图。图3乙酸正丙酯的合成工艺该生产工艺的特点是将原来的间歇操作酯化塔改为连续操作萃取反应精馏塔后，从酯化塔顶萃取的有机相不含或只含少量冰醋酸，萃取水相不再含冰醋酸和正丙醇，只含质量分数小于1%的乙酸正丙酯，从而明显降低了物耗；另外，由于酯化反应采用连续操作，塔釜液不需要每批中和，也不需要排放中和废液，减少了废液的排放总量，降低了污水排放成本；此外，正丙酯和水的共沸组成被破坏乙酸丁酯的生产过程类似于乙酸正丙酯的生产过程，因此，该状态下的生产装置也适用于乙酸丁酯的连续生产。结论通过以上分析可以看出，乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丙酯和乙酸丁酯的生产工艺经过一定程度的改造后，完全可以在同一套生产设备上生产。用该工艺生产乙酸乙酯和乙酸异丙酯，比原工艺节能12%。然而，当使用该工艺生产乙酸正丙酯和乙酸丁酯时，不仅实现了连续生产，而且降低了材料消耗。参考文献： 1张越。精细化工中间体生产流程图M。北京：化学工业出版社。935第9号，等：切换连续生产乙酸乙酯和乙酸正丙酯2成嫩林，胡。溶剂手册M。北京：化学工业出版社。1994.9.3肯尼格，布兹曼，库卡，等.多组分反应传质问题的数值解和解析解的比较。化学工程科学，2000，55: 1483 -1496。4N伊什特奥拉和P罗摩多迪斯。乙酸乙酯反应蒸馏塔的动力学和控制。Indeng Chemres，2001，40: 833-849。5马岱、顾、杨荣斌。2分子筛表面酸性与液相合成乙酸丁酯催化活性的相关性。中国催化杂志，1995，16(2): 120 -123。6周，邹德勤。2固体超强酸在连续过程中催化酯化反应的研究。化学工业与工程技术，1999，20(1): 35-36。7刘庆林、张志兵、陈洪川。2醋酸和丁醇的酯化反应及渗透汽化耦合过程的研究。化学工程，2000年。28(2): 51-54。8胡建平、朱伟、邱发力。2固体酸催化乙酸/丁醇酯化反应的研究.精细化学品，2000，17(5): 269-273。9廖安平，兰平，李梅，.，流化催化蒸馏法制备乙酸乙酯的研究。化学工程，2000，28(6): 19 -21。10李丁，张颖，唐志刚，等.乙酸乙酯生产工艺的改进与优化J.精细化学品，2005，22(3): 38-40。11李丁，唐志刚，段占庭。一种通过反应蒸馏生产乙酸正丙酯的方法，。精细化学品，2003，20(9): 532-534。(续915页)4，赵，等.可生物降解材料聚乳酸-羟基乙酸药物缓释材料的合成J.精细化学品，2003年。20(9): 515 -518。5，吴淑英，康明博，朱海松，等.六甲基双异氰酸酯扩链制备高分子量乳酸.po lymbull，1995，35 (4) : 415-421。6钟伟，金戈杰，马静洪，等2直接缩聚法制备聚乳酸及异氰酸酯扩链的探索。复旦大学学报(自然科学版)，1999，38 (6) : 705-708。7钟伟，葛建杰，顾正云，等.基于聚乳酸的可生物降解高分子材料的研究.。2低分子量聚乳酸与甲基二苯基二异氰酸酯的扩链作用。j