專利名稱：醋酸丁酯的熱泵精餾生產(chǎn)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醋酸丁酯的生產(chǎn)方法，特別涉及一種醋酸丁酯的熱泵精餾生產(chǎn)方法。
本發(fā)明還涉及一種上述方法使用的裝置。
背景技術(shù)：
醋酸丁酯是一種優(yōu)良的有機溶劑，廣泛應用于涂料、香料、制革、制藥等行業(yè)。近年來，隨著醋酸酯類逐漸取代甲乙酮和甲基異丁基酮等脂肪族酮以及苯、甲苯和二甲苯等芳香族溶劑，國內(nèi)外醋酸丁酯的需求大幅增長。
制備醋酸丁酯的方法主要有三氧化二釹催化合成法、DH型催化劑催化合成法和采用硫酸催化劑酯化法等。目前，國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)醋酸丁酯普遍采用的是傳統(tǒng)硫酸催化酯化法，該方法因主要采用反應精餾等單元操作過程，能耗、物耗相對較高。在化工生產(chǎn)中，精餾通常是能耗較大的單元過程，其耗能約占總能耗的40％。因此，提高精餾過程的傭效率，降低過程能耗，是醋酸丁酯生產(chǎn)節(jié)能的重要途徑。
熱泵精餾作為一種能有效提高精餾熱效率的節(jié)能技術(shù)，已廣泛應用于各種化工生產(chǎn)過程中。如在異丁烷/正丁烷、丙烷/丙烯、乙烷/乙烯等物系的分離和乙醇生產(chǎn)中，存在著大量成功使用熱泵技術(shù)的實例，使用結(jié)果表明，熱泵精餾技術(shù)能夠極大地降低生產(chǎn)過程能耗，取得顯著的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種醋酸丁酯的熱泵精餾生產(chǎn)方法，該方法結(jié)構(gòu)簡單，高效節(jié)能，安全可靠。
本發(fā)明的另一目的在于提供了一種上述方法使用的裝置。
本發(fā)明的醋酸丁酯的熱泵精餾生產(chǎn)方法，包括原料乙酸、丁酯經(jīng)過酯化釜、酯化塔酯化后，經(jīng)過精餾塔精餾制得，其特征在于還包括將酯化塔塔頂?shù)幕旌蠚饨?jīng)壓縮成為過熱氣體作為熱源與原料和酯化釜換熱，換熱后的混合氣依靠自身壓力返回塔頂處的高位，經(jīng)冷卻后分相得到粗酯和水，將部分粗酯、水回流至酯化塔，其余粗酯進入精餾塔；和將精餾塔塔頂?shù)幕旌蠚饨?jīng)壓縮成為過熱氣體作為熱源與塔底再沸器換熱，換熱后得到冷凝液經(jīng)進一步冷卻后部分回流至精餾塔，其余部分送至進料端作為原料。
所述來自酯化塔塔頂?shù)幕旌蠚馐呛?0～64％重量的醋酸丁酯、8～12％重量的丁醇和26～30％重量的水，壓力為0.103MPa、溫度91～93℃的混合氣體，所述混合氣體經(jīng)壓縮后，其壓力為0.309MPa，溫度為154℃。
所述來自精餾塔塔頂?shù)幕旌蠚馐呛?9％重量的醋酸丁酯、49％重量的丁醇和12％重量的水，壓力為0.103Mpa、溫度114℃的混合氣體，所述混合氣體經(jīng)壓縮后，其壓力為0.515Mpa，溫度為180℃。
本發(fā)明公開的一種實現(xiàn)醋酸丁酯的熱泵精餾生產(chǎn)方法使用的裝置，包括酯化塔、酯化重沸器、酯化釜、精餾塔、精餾重沸器、冷卻器、分相器、調(diào)節(jié)閥、兩套熱泵，其中酯化重沸器一端為進料端，另一端通過管道與酯化釜進料端連接，酯化釜的出料端通過管道與酯化塔進料端連接，酯化塔的底端通過管道與酯化重沸器的進料端連接，酯化塔的頂端通過管道與分相器的一端連接，分相器的另一端通過管道連接精餾塔進料端，精餾塔底端通過管道分別與精餾再沸器的進口端、成品槽連接，精餾再沸器的出口端通過管道與精餾塔底端連接，精餾塔的頂端通過管道與分相器的一端連接，分相器的另一端通過管道連接酯化重沸器的進料端，一套熱泵的一端通過管道與酯化塔塔頂出口相連，另一端通過兩個調(diào)節(jié)閥分別與酯化釜的氣體進口端和酯化重沸器的氣體進口端連接，酯化釜的氣體出口端和酯化重沸器的氣體出口端通過管道與冷卻器一端連接，冷卻器的另一端連接分相器，另一套熱泵的一端通過管道與精餾塔塔頂出口相連，另一端與精餾重沸器的氣體進口端連接，精餾重沸器的氣體出口端通過管道與冷卻器一端連接，冷卻器的另一端連接分相器。
本發(fā)明是在常規(guī)精餾醋酸丁酯生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)上，增設(shè)兩套壓縮式熱泵系統(tǒng)，省去塔頂冷凝器，將壓縮機、酯化塔、精餾塔、塔底再沸器、反應釜等設(shè)備組合在一起構(gòu)成的循環(huán)工藝流程，通過消耗少量的電能，從較低溫位的冷凝器取熱，用于再沸器和反應釜的供熱，達到節(jié)能降耗的目的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明與常規(guī)流程相比并未改變原酯化塔和精餾塔的工藝及操作參數(shù)，但是本發(fā)明通過將塔頂氣相共沸物經(jīng)熱泵壓縮升溫，在塔底放熱冷凝后，利用自身壓力返回塔頂分相器，通過塔頂?shù)蜏責岬纳壚?，能夠?jié)省加熱蒸汽和冷卻水，極大提高過程的用能效率。
(2)本發(fā)明的方法不需改變原酯化塔、精餾塔的工藝操作參數(shù)，適合于現(xiàn)有的常規(guī)醋酸丁酯生產(chǎn)裝置的節(jié)能改造。
(3)本發(fā)明的經(jīng)濟效益顯著，能大幅度降低生產(chǎn)過程能耗，與常規(guī)工藝流程相比，熱泵精餾新工藝流程能耗下降56.9％，設(shè)備投資費用增加14.5％，按年產(chǎn)2.5萬噸醋酸丁酯生產(chǎn)裝置計，每年可節(jié)省操作費用354萬元。


圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，酯化重沸器1的一端為進料端，另一端通過管道與酯化釜2進料端連接，酯化釜2的出料端通過管道與酯化塔3進料端連接，酯化塔3的底端通過管道與酯化重沸器1的進料端連接，酯化塔3的頂端通過管道與分相器6的一端連接，分相器6的另一端通過管道連接精餾塔7進料端，熱泵4的一端通過管道與酯化塔3塔頂出口相連，另一端通過兩個調(diào)節(jié)閥12、13分別與酯化釜2的氣體進口端和酯化重沸器1的氣體進口端連接，酯化釜2的氣體出口端和酯化重沸器1的氣體出口端通過管道與冷卻器5一端連接，冷卻器5的另一端連接分相器6，精餾塔7底端通過管道分別與精餾再沸器8的進口端、成品槽連接，精餾再沸器8的出口端通過管道與精餾塔7底端連接，精餾塔7的頂端通過管道與分相器11的一端連接，分相器11的另一端通過管道連接酯化重沸器8的進料端，，熱泵9的一端通過管道與精餾塔7塔頂出口相連，另一端與精餾重沸器8的氣體進口端連接，精餾重沸器8的氣體出口端通過管道與冷卻器10一端連接，冷卻器10的另一端連接分相器11構(gòu)成。
實施例1采用圖1的裝置，生產(chǎn)工藝如下來自酯化塔塔頂?shù)幕旌蠚庥?0％重量的醋酸丁酯、12％重量的丁醇和26％重量的水組成，其壓力為0.103MPa、溫度91℃，所述混合氣體經(jīng)壓縮后，其壓力為0.309MPa，溫度為154℃。
來自精餾塔塔頂?shù)幕旌蠚庥?9％重量的醋酸丁酯、49％重量的丁醇和12％重量的水組成，壓力為0.103Mpa、溫度114℃，所述混合氣體經(jīng)壓縮后，其壓力為0.515Mpa，溫度為180℃。
與常規(guī)工藝相比，每生產(chǎn)1噸醋酸丁酯能夠節(jié)約能耗費用141.6元，具體節(jié)省的能耗如表1所示。
表1

其中蒸汽以110元/t，電以0.6元/kWh，水以0.8元/t計算。
實施例2采用圖1的裝置，生產(chǎn)工藝如下來自酯化塔塔頂?shù)幕旌蠚庥?4％重量的醋酸丁酯、8％重量的丁醇和30％重量的水組成，其壓力為0.103MPa、溫度91～93℃，所述混合氣體經(jīng)壓縮后，其壓力為0.309MPa，溫度為154℃。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述來自精餾塔塔頂?shù)幕旌蠚庥?9％重量的醋酸丁酯、49％重量的丁醇和12％重量的水組成，壓力為0.103Mpa、溫度114℃，所述混合氣體經(jīng)壓縮后，其壓力為0.515Mpa，溫度為180℃。
與常規(guī)工藝相比需要增加兩套熱泵系統(tǒng)，同時省去了蒸汽鍋爐系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和兩臺塔頂冷凝器。由于用共沸物混合氣體作為工質(zhì)，塔底再沸器總傳熱系數(shù)較水蒸汽要低，因此塔底再沸器的換熱面積要適當增大，或者采用強化傳熱技術(shù)。本發(fā)明的設(shè)備投資改進效益如表2。
表2

對于總投資1100萬元、年產(chǎn)2.5萬噸的醋酸丁酯裝置，熱泵工藝與常規(guī)工藝相比，設(shè)備投資增加約159萬元，占設(shè)備總投資的14.5％，但是熱泵精餾流程每年可節(jié)省能耗等裝置操作費用約354萬元，熱泵流程改造的簡單投資回收期通常不到一年。
權(quán)利要求
1.一種醋酸丁酯的熱泵精餾生產(chǎn)方法，包括原料經(jīng)過酯化釜、酯化塔酯化后，經(jīng)過精餾塔精餾制得，其特征在于還包括將酯化塔塔頂?shù)幕旌蠚饨?jīng)壓縮成為過熱氣體作為熱源與原料和酯化釜換熱，換熱后的混合氣依靠自身壓力返回塔頂處的高位，經(jīng)冷卻后分相得到粗酯和水，將部分粗酯、水回流至酯化塔，其余粗酯進入精餾塔；和將精餾塔塔頂?shù)幕旌蠚饨?jīng)壓縮成為過熱氣體作為熱源與塔底再沸器換熱，換熱后得到冷凝液經(jīng)進一步冷卻后部分回流至精餾塔，其余部分送至進料端作為原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述來自酯化塔塔頂?shù)幕旌蠚庥?0～64％重量的醋酸丁酯、8～12％重量的丁醇和26～30％重量的水組成，其壓力為0.103MPa、溫度91～93℃，所述混合氣體經(jīng)壓縮后，其壓力為0.309MPa，溫度為154℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述來自精餾塔塔頂?shù)幕旌蠚庥?9％重量的醋酸丁酯、49％重量的丁醇和12％重量的水組成，壓力為0.103Mpa、溫度114℃，所述混合氣體經(jīng)壓縮后，其壓力為0.515Mpa，溫度為180℃。
4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1～3之一所述方法的裝置，包括酯化塔、酯化重沸器、酯化釜、精餾塔、精餾重沸器、冷卻器、分相器、調(diào)節(jié)閥，酯化釜與酯化重沸器和酯化塔連接，精餾塔與精餾重沸器連接，其特征在于還包括兩套熱泵，其中一套熱泵的一端通過管道與酯化塔塔頂出口相連，另一端通過兩個調(diào)節(jié)閥分別與酯化釜的氣體進口端和酯化重沸器的氣體進口端連接，酯化釜的氣體出口端和酯化重沸器的氣體出口端通過管道與冷卻器一端連接，冷卻器的另一端連接分相器，和另一套熱泵的一端通過管道與精餾塔塔頂出口相連，另一端與精餾重沸器的氣體進口端連接，精餾重沸器的氣體出口端通過管道與冷卻器一端連接，冷卻器的另一端連接分相器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種醋酸丁酯的熱泵精餾生產(chǎn)方法，包括原料經(jīng)過酯化釜、酯化塔酯化后，經(jīng)過精餾塔精餾制得，其特征在于還包括將來自酯化塔塔頂?shù)幕旌蠚庖约皝碜跃s塔塔頂?shù)幕旌蠚鈮嚎s成為過熱氣體，作為熱源與原料和酯化釜以及塔底再沸器換熱，所述方法使用的裝置，包括酯化塔、酯化重沸器、酯化釜、精餾塔、精餾重沸器、冷卻器、分相器、調(diào)節(jié)閥，酯化釜與酯化重沸器和酯化塔連接，精餾塔與精餾重沸器連接，其特征在于還包括兩套熱泵。本發(fā)明的方法能夠節(jié)省醋酸丁酯生產(chǎn)中的加熱蒸汽和冷卻水，極大提高過程的用能效率，并能使醋酸丁酯精餾的能耗下降56.9％。本方法適用于醋酸丁酯的生產(chǎn)領(lǐng)域。
文檔編號C07C69/14GK1834082SQ20061003393
公開日2006年9月20日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者陳清林, 高學農(nóng), 鄧仁杰 申請人:華南理工大學