一種精餾制備乙酸異丁酯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)反應(yīng)工程領(lǐng)域，涉及乙酯異丁酯的生產(chǎn)方法，具體地說，涉及一種乙酸甲酯與異丁醇反應(yīng)精餾制乙酸異丁酯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乙酸異丁酯是一種優(yōu)良的有機(jī)溶劑，主要用于制藥、制革、香料、涂料和樹脂工業(yè)中。它與乙酸正丁酯的性能相似、具有較強(qiáng)的溶解能力，良好的溶劑配伍性、適宜的蒸發(fā)速度等特點(diǎn)，因此，可替代目前市場(chǎng)上貨緊價(jià)高的乙酸正丁酯。
[0003]合成乙酸異丁酯的傳統(tǒng)方法是在濃硫酸的催化作用下，由乙酸與異丁醇酯化而得。濃硫酸作為催化劑存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、副產(chǎn)品較多、后處理麻煩等到缺點(diǎn)；近年來，也有一些利用非無機(jī)酯催化酯化的研宄報(bào)道，如陳平等(《應(yīng)用化工》2004，33 (2):4 一 6)以硅膠負(fù)載四氯化錫為催化劑采用乙酸與異丁醇酯化反應(yīng)生成乙酸異丁酯，其催化活性好，最終轉(zhuǎn)化率為93.8% ;CN183718.3公開的是采用改性強(qiáng)酸性苯乙烯第陽(yáng)離子交換樹脂為催化劑以乙酸與異丁醇為原料反應(yīng)生成乙酸異丁酯，該專利采用反應(yīng)一精餾耦合，收率達(dá)95%，CN102557932B采用復(fù)合催化劑，以乙酸與異丁醇為原料，采用一釜一塔的連續(xù)化操作方式反應(yīng)生成乙酸異丁酯，最終收率可達(dá)99%以上。
[0004]在聚乙烯醇生產(chǎn)工藝中，作為副產(chǎn)物的乙酸甲酯產(chǎn)量非常大，每生產(chǎn)一噸聚乙烯醇約產(chǎn)生1.68噸的乙酸甲酯，乙酸甲酯利用價(jià)值不高，因此需要將其轉(zhuǎn)化成更有價(jià)值的酸或酯；乙酸甲酯水解能耗較高，限制了其應(yīng)用，相對(duì)而言，乙酸甲酯酯交換反應(yīng)可以得到應(yīng)用價(jià)值更高的酯類，即由異丁醇與乙酸甲醋通過醋交換法來制備乙酸異丁酯；醋交換法的意義在于它利用了維尼綸生產(chǎn)當(dāng)中的副產(chǎn)品乙酸甲醋作為原料，直接生產(chǎn)出乙酸異丁醋，目前大多數(shù)的維尼綸生產(chǎn)廠家采用水解法來回收乙酸甲酯，若改用與異丁醇酯交換法回收醋酸甲酯，在生產(chǎn)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)效益上有明顯的優(yōu)勢(shì)；袁光等(《北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)》1997，5 (1):34 - 38)采用硫酸做催化劑，以異丁醇和乙酸甲酯進(jìn)行酯交換反應(yīng)，生成乙酯異丁酯，反應(yīng)產(chǎn)率可達(dá)90%。由于反應(yīng)采用間歇反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且以濃硫酸作為催化劑存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、副產(chǎn)品較多、后處理麻煩等到缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)存在的不足，提出一種以乙酸甲酯與異丁醇為原料，酯交換法合成乙酸異丁酯的反應(yīng)精餾工藝。
[0006]一種精餾制備乙酸異丁酯的方法，是以乙酸甲酯與異丁醇為原料，酯交換法合成乙酸異丁酯，其特征在于:采用反應(yīng)精餾塔和乙酸甲酯回收塔在常壓下制備乙酸異丁酯和回收原料乙酸甲酯，高沸點(diǎn)的反應(yīng)物異丁醇從反應(yīng)精餾塔中部的反應(yīng)段上部進(jìn)料，低沸點(diǎn)的乙酸甲酯和甲醇的混合物從反應(yīng)段下部進(jìn)料，保證了反應(yīng)段下部的液相中乙酸甲酯維持在較高濃度，反應(yīng)段上部的液相中異丁醇的濃度較高，從而使整個(gè)反應(yīng)段塔板上兩種反應(yīng)物都維持在相對(duì)較高的濃度，且同時(shí)產(chǎn)物甲醇與乙酸甲酯形成最低共沸物從塔頂脫除，更高沸點(diǎn)的產(chǎn)物乙酸異丁酯通過提餾段從塔釜脫除，能使反應(yīng)平衡能更快的向右移動(dòng)，向有利于生成產(chǎn)物的方向進(jìn)行。
[0007]由于異丁醇與乙酸甲酯進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成乙酸異丁酯和甲醇的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，為打破反應(yīng)平衡，使反應(yīng)向有利于生成產(chǎn)物的方向進(jìn)行，就必須把產(chǎn)物移出；故本發(fā)明的特征在于，所述的酯交換法合成乙酸異丁酯的反應(yīng)精餾工藝包括反應(yīng)精餾塔和乙酸甲酯回收塔，其中反應(yīng)精餾塔由精餾段，反應(yīng)段及提餾段組成，乙酸甲酯回收塔由精餾段和提餾段組成；原料異丁醇和乙酸甲酯及從乙酸甲酯回收塔塔頂?shù)玫降囊宜峒柞ズ图状嫉墓卜形锓謩e從反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)段的上部及下部進(jìn)料，在反應(yīng)段進(jìn)行酯交換反應(yīng)，同時(shí)生成的甲醇與部分乙酸甲酯一起從反應(yīng)段分離出來，經(jīng)精餾段從塔頂采出，反應(yīng)段生成的重組分為乙酸異丁酯經(jīng)提餾段進(jìn)一步分離后，從塔釜采出。
[0008]從反應(yīng)精餾塔塔頂采出的乙酸甲酯及甲醇混合物進(jìn)入乙酸甲酯回收塔，在乙酸甲酯回收塔內(nèi)，乙酸甲酯和甲醇形成的共沸物從塔頂蒸出，與原料乙酸甲酯混合，進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，乙酸甲酯回收塔塔釜得到純甲醇。
[0009]高沸點(diǎn)的反應(yīng)物異丁醇從反應(yīng)段上部進(jìn)料，低沸點(diǎn)的乙酸甲酯和甲醇的混合物從反應(yīng)段下部進(jìn)料，這樣保證了反應(yīng)段下部的液相中乙酸甲酯維持在較高濃度，反應(yīng)段上部的液相中異丁醇的濃度較高，從而使整個(gè)反應(yīng)段塔板上兩種反應(yīng)物都維持在相對(duì)較高的濃度，且同時(shí)產(chǎn)物甲醇與乙酸甲酯形成最低共沸物從塔頂脫除，更高沸點(diǎn)的產(chǎn)物乙酸異丁酯通過提餾段從塔釜脫除，這樣能使反應(yīng)平衡能更快的向右移動(dòng)。
[0010]在本發(fā)明中使用的反應(yīng)精餾塔塔板數(shù)為35 - 60塊，其中反應(yīng)段20 — 40塊，精餾段板數(shù)為5 — 10塊，提餾段板數(shù)為5 — 10塊，在反應(yīng)段裝填一定高度的陽(yáng)離子交換樹脂作為催化劑，反應(yīng)段板數(shù)優(yōu)選30 — 40塊。
[0011]乙酸甲酯回收塔塔板數(shù)為15 - 40塊，其中精餾段10 - 30塊，提餾段板數(shù)10 —15塊，兩塔采用常壓操作。
[0012]原料異丁醇從反應(yīng)精餾塔反應(yīng)段上部進(jìn)入塔內(nèi)，原料乙酸甲酯與從乙酸甲酯回收塔塔頂?shù)玫降囊宜峒柞ズ图状嫉墓卜形飶姆磻?yīng)精餾塔反應(yīng)段下部進(jìn)入塔內(nèi)，為保持乙酸異丁酯有較高的轉(zhuǎn)化率和選擇性，進(jìn)料中的乙酸甲酯和異丁醇的總摩爾比為1:1 一 3:1 ;在反應(yīng)精餾塔內(nèi)，過量的乙酸甲酯與甲醇的混合蒸汽從精餾塔頂蒸出，經(jīng)塔頂冷凝器冷凝冷卻后，一部分回流回反應(yīng)精餾塔，另一部分進(jìn)入乙酸甲酯回收塔。反應(yīng)精餾塔塔釜得到摩爾分?jǐn)?shù)大于99.5%的乙酸異丁酯；收率達(dá)99%以上。
[0013]在乙酸甲酯回收塔內(nèi)，乙酸甲酯和甲醇形成的共沸物從塔頂蒸出，經(jīng)塔頂冷凝器冷凝冷卻后，一部分回流回乙酸甲酯回收塔內(nèi)，另一部分與原料乙酸甲酯混合，進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，乙酸甲酯回收塔塔釜得到摩爾分?jǐn)?shù)大于99.3%的甲醇。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是以陽(yáng)離子交換樹脂為催化劑，利用維尼綸生產(chǎn)當(dāng)中的副產(chǎn)品乙酸甲酯，采用反應(yīng)精餾技術(shù)可連續(xù)化生成乙酸異丁酯，簡(jiǎn)化了工藝流程，提高反應(yīng)的收率，且反應(yīng)條件溫和，收率高，無腐蝕，無環(huán)境污染。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0016]圖中標(biāo)號(hào)如下:Cl 一反應(yīng)精餾塔，C2 —乙酸甲酯回收塔，I 一反應(yīng)精餾塔精餾段，2 一反應(yīng)精飽塔反應(yīng)段，3 —反應(yīng)精飽塔提飽段，4 一反應(yīng)精飽塔塔頂冷凝器，5 —反應(yīng)精飽塔塔釜再沸器，6 —乙酸甲酯回收塔精餾段，7 —乙酸甲酯回收塔提餾段，8 —乙酸甲酯回收塔塔頂冷凝器，9 一乙酸甲酯回收塔塔釜再沸器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的敘述。
[0018]如圖1所示，一種乙酸甲酯與異丁醇反應(yīng)精餾制乙酸異丁酯的工藝方法采用兩塔流程，其中反應(yīng)精餾塔Cl內(nèi)部有依次上下連接的精餾段1、反應(yīng)段2、提餾段3，頂部設(shè)有反應(yīng)精餾塔塔頂冷凝器4，底部設(shè)有反應(yīng)精餾塔塔釜再沸器5 ;乙酸甲酯回收塔C2內(nèi)部有依次上下連接的精餾段6、提餾段7，頂部設(shè)有塔頂冷凝器8，底部設(shè)有塔釜再沸器9。
[0019]原料異丁醇從反應(yīng)精餾塔Cl反應(yīng)段2上部進(jìn)入塔內(nèi)，原料乙酸甲酯與乙酸甲酯和甲醇的共沸物混合，從反應(yīng)精餾塔反應(yīng)段2下部進(jìn)入塔內(nèi)，為保持乙酸異丁酯有較高的轉(zhuǎn)化率和選擇性，進(jìn)料中的乙酸甲酯和異丁醇的總摩爾比為1:1 一 3:1 ;在反應(yīng)精餾塔反應(yīng)段2中，異丁醇和過量的乙酸甲酯反應(yīng)，生成乙酸異丁酯和甲醇，甲醇和部分乙酸甲酯經(jīng)過精餾段I提純后，經(jīng)塔頂冷凝器4冷凝冷卻后，一部分回流回到精餾段I的上部，另一部分進(jìn)入乙酸甲酯回收塔C2 ;反應(yīng)生成的乙酸異丁酯沸點(diǎn)最高，經(jīng)提餾段3進(jìn)一步分離后，在反應(yīng)精餾塔塔釜得到摩爾分?jǐn)?shù)大于99.5%的乙酸異丁酯，收率大于99%。
[0020]從反應(yīng)精餾塔Cl塔頂蒸出的甲醇和乙酸甲酯混合物進(jìn)入乙酸甲酯回收塔C2內(nèi)，乙酸甲酯和甲醇形成的共沸物從塔頂蒸出，經(jīng)塔頂冷凝器冷凝冷卻后，一部分回流回乙酸甲酯回收塔C2內(nèi)，另一部分與