专利名称：：一种乙酸乙酯的合成工艺方法及其装置的利记博彩app
技术领域：
：本发明涉及一种反应精馏工艺方法及其装置，具体是指一种利用反应精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的新型工艺方法及其装置，可将乙酸乙酯的合成、产物分离及提纯合并在一个塔中完成。
背景技术：
：乙酸乙酯是一种重要的有机化工原料和有机溶剂，在香料、医药、油漆、食品及涂料工业中有着极其广泛的用途。乙酸乙酯的生产技术已经经历了100多年的历史，经过了无数次的改进已日趋成熟。目前世界上乙酸乙酯的工业制备方法有乙酸乙醇酯化法、乙醛縮合法(US5,030,749)、乙烯加成法(US5，478,911)与乙醇脱氢法(US6，248,814)。应用最广泛的是乙酸乙醇酯化法。传统的乙酸乙醇酯化法生产工艺是采用乙酸或乙酸酐和乙醇作原料酯化生产乙酸乙酯，该方法以浓硫酸或强酸性树脂作催化剂，在反应器内进行反应，得到接近平衡的反应混合物，同时有一系列副产物生成，将由此得到的混合物在蒸馏塔内精馏，蒸馏出接近于乙醇、乙酸乙酯和水三元非均相共沸物的混合物。然后对由此得到的三元非均相共沸物的有机相进行蒸馏分离。该工艺的主要缺点是水、乙醇和乙酸乙酯等之间能形成复杂的共沸物，不易进一步精制成高纯度乙酸乙酯，给产品的精制和原料回收都带来一定困难，并且反应物的后处理要经过中和、水洗以除去硫酸，工艺复杂而且污染环境。反应精馏技术的出现，成功解决了这一问题。反应精馏合成工艺将反应过程和精馏提纯过程有机地耦合在一起，使反应物乙酸与乙醇在进行反应的同时与反应产物乙酸乙酯及水分离，既提高反应物乙酸与乙醇在反应区中的浓度，又使产物乙酸乙酯及时离开反应区，从而抑制了逆反应的进行，因此反应精馏可有效提高反应速率和乙酸的转化率。专利CN1205168C公开了一种以反应精馏法生产乙酸乙酯的方法，该方法是在反应精馏塔内，乙醇与乙酸和/或乙酸酐在固体酸性催化剂的作用下发生酯化反应生成乙酸乙酯，塔顶得到易挥发混合物，该混合物冷凝后分为水相和有机相，水相排出，有机相一部分作为产品，一部分回流。专利CN1580031A公开的反应精馏合成乙酸乙酯工艺是将反应精馏塔顶得到的有机相经过萃取得到高纯度的乙酸乙酯。专利CN1660765A公开了另一种反应精熘工艺，该工艺是将乙酸与乙醇按一定比例混合后进入一个反应器进行预酯化，反应后的溶液形成共沸体系，然后进入催化精馏塔精馏分离，在塔顶得到粗酯产口叫o但是上述反应精馏技术仍然存在一定的缺陷反应精馏塔顶得到接近于乙酸乙酯、乙醇及水三元共沸物的混合物，需要后续一系列精馏塔与萃取塔进一步分离才能得到高纯度的乙酸乙酯产品，并且会出现常规多元精馏过程中中间组分的返混现象，热力学效率较低。这导致能耗和设备投资较高，不利于提高经济效益。而利用反应精馏隔壁塔技术可有效解决上述问题。反应精馏隔壁塔是将反应精馏过程应用于隔壁塔中，是一种高度集成的化工生产技术。在反应精馏隔壁塔中，乙酸乙酯产品由侧线抽出，在一个塔内同时完成酯化反应、乙酸乙酯提纯等任务，省去了一个精馏塔与一个冷凝器，而且，反应精馏隔壁塔可有效避免常规多元精馏过程中中间组分的返混效应，过程的热力学效率较高，从而降低能耗和设备投资，提高经济效益。
发明内容本发明的目的是提供一种利用反应精馏隔壁塔实现乙酸乙酯合成及产物分离的高度耦合的工艺方法及其装置。本发明所采用的装置由反应精馏隔壁塔、分相器、冷凝器、再沸器及附属设备构成。反应精馏隔壁塔是在一普通精馏塔内部设置一垂直隔壁，隔壁从塔的上部延伸到塔的下部，其右侧底部封闭。反应精馏隔壁塔内装有塔板或填料或塔板与填料的组合，该塔分为五个区域，包括公共精馏段、精馏段、反应段、侧线提馏段以及塔釜，反应段及塔釜下部装有催化剂，催化剂为酸性阳离子交换树脂，塔顶设分相器，塔底无出料。隔壁为偏心或中心设置，精馏段与侧线提馏段的横截面积比在0.8:15:1之间。原料乙醇与乙酸由塔釜上部空间加入塔内，在反应段及塔釜乙酸与乙醇在催化剂酸性阳离子交换树脂的作用下发生酯化反应生成乙酸乙酯；生成的乙酸乙酯与水及乙醇形成二元和三元共沸物经过精馏段及公共精馏段的精馏作用除去其中的乙酸后，在塔顶得到接近于乙酸乙酯、水及乙醇非均相共沸物的混合物流，该物流经冷凝后在分相器内分为水相及酯相，水相排出系统，而酯相作为回流打入塔顶；在隔壁顶部，一部分液相混合物流进入精馏段为其提供液相回流，另一部分液相混合物进入侧线提馏段，经其分离作用除去少量乙醇及水后，在其底部得到高纯度的乙酸乙酯产品。乙酸进料的体积空速为0.22h4，乙醇与乙酸进料摩尔比为1:11丄1。塔顶冷凝器及分相器的操作温度为3045°C，催化剂床层温度为105115°C。由隔壁顶部流入精馏段的液相质量流量与流入侧线提馏段的液相质量流量比值为2:34:1。全塔常压操作。本发明中乙酸乙酯产品质量分数达99%以上，乙酸接近于全部转化。本发明将反应过程、产品分离与提纯有机地结合在一个塔中同时进行，并可以直接得到高纯度的乙酸乙酯产品，简化了常规反应精馏流程，而且最大限度地提高反应转化率，有效地降低了能耗和设备投资费用。图1、乙酸乙酯合成的反应精馏隔壁塔流程示意图其中1公共精馏段；2精馏段；3反应段；4侧线提馏段；5塔釜；6分相器；7冷凝器；8、9再沸器具体实施方案下面结合附图对本发明作进一步的详细描述如附图1所示，本发明所采用的装置主要由反应精馏隔壁塔、分相器(6)、冷凝器(7)、再沸器(8、9)及其他辅助设备构成。反应精馏隔壁塔是在一普通精馏塔内部设置一垂直隔壁，隔壁从塔的上部延伸到塔的下部，其右侧底部封闭，隔壁为偏心或中心设置，精馏段(2)与侧线提馏段(4)的横截面积比为0.8:15:1，塔内装有塔板或填料，反应段G)及塔釜(5)下部装有催化剂，催化剂为酸性阳离子交换树脂，塔顶设分相器(6)，塔底无出料。原料乙酸按照体积空速为0.22h—1，乙醇按照乙醇与乙酸摩尔比为1:11.1:1的流量由塔釜(5)上部空间加入塔内，在反应段(3)及塔釜(5)下部乙酸与乙醇在催化剂酸性阳离子交换树脂的作用下发生酯化反应生成乙酸乙酯，催化剂床层温度为105115°C。生成的乙酸乙酯与水及乙醇形成二元和三元共沸物，经过精馏段(2)及公共精馏段(1)的精馏作用除去其中的乙酸后在塔顶得到接近于乙酸乙酯、水及乙醇非均相共沸物的混合物流，该物流经冷凝后在分相器(6)内分为水相及酯相，水相排出系统，而酯相作为回流打入塔顶，塔顶冷凝器(7)及分相器(6)的操作温度为3045°C。隔壁顶部液相按一定比例分别流入精馏段(2)与侧线提馏段(4)，流入侧线提馏段(4)的物流经其分离作用除去少量乙醇及水后，在其底部得到高纯度的乙酸乙酯产品，其中，由隔壁顶部流入精馏段(2)的液相质量流量与流入侧线提馏段(4)的液相质量流量比值为2:34:1。侧线精馏段(4)底部与塔底分别设有再沸器(8、9)为反应精馏隔壁塔提供热量。本发明可以通过以下实例说明实例1:反应精馏隔壁塔为塔径1600mm，高18000mm的填料塔，区域(1)区域(4)填料高度分别为2500m、2500m、5500m、3500m，精馏段(2)与侧线提馏段(4)的横截面积比为3.4:1。操作压力为latm，塔顶冷凝器及分相器操作温度为4(TC。反应段G)及塔釜(5)下部装有催化剂，催化剂为PuroliteCT179酸性阳离子交换树脂，催化剂床层温度为105115°C。乙酸进料的体积空速为0.77h—1，乙醇进料与乙酸进料摩尔比为1.04:1。由隔壁顶部流入精馏段(2)的液相质量流量与流入侧线提馏段(4)的液相质量流量比值为7:3。各物流流量及组成如表1所示。所得乙酸转化率为99.59%。表1实例1各物流流量及组成<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实例2:在实例l所述的装置中，各参数同实例l，只是精馏段(2)与侧线提馏段(4)的横截面积比为2.3:1，由隔壁顶部流入精馏段(2)的液相质量流量与流入侧线提馏段(4)的液相质量流量比值为3:2，且催化剂为Amberlyst15酸性阳离子交换树脂，催化剂床层温度为105115°C。各物流流量及组成如表2所示。所得乙酸转化率为99.99%。表2实例2各物流流量及组成<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实例3:反应精馏隔壁塔为塔径1600mm，高24000mm的板式塔，区域(1)区域4塔板数分别为10、10、22、14，精馏段(2)与侧线提馏段(4)的横截面积比为1.5:1。操作压力为latm，塔顶冷凝器及分相器操作温度为40°C。反应段(3)及塔釜(5)下部装有催化剂，催化剂为PuroliteCT179酸性阳离子交换树脂，催化剂床层温度为105115°C。乙酸进料的体积空速为0.86h'1，乙醇进料与乙酸进料摩尔比为1.04:1。由隔壁顶部流入精馏段(2)的液相质量流量与流入侧线提馏段(4)的液相质量流量比值为1:1。各物流流量及组成如表3所示。所得乙酸转化率为99.99%。表3实例3各物流流量及组成<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实例4:反应精馏隔壁塔为塔径1600mm，高23000mm的填料塔板组合塔，区域(1)、区域(2)、区域(4)装有塔板，塔板数分别为10、10、14，区域(3)装有填料，填料高度为5500m，精馏段(2)与侧线提馏段(4)的横截面积比为1.5:1。操作压力为latm，塔顶冷凝器及分相器操作温度为40°C。反应段(3)及塔釜(5)下部装有催化剂，催化剂为Amberlyst15酸性阳离子交换树脂，催化剂床层温度为105115。C。乙酸进料的体积空速为0,97h—1，乙醇进料与乙酸进料摩尔比为1.06:1。由隔壁顶部流入精馏段(2)的液相质量流量与流入侧线提馏段(4)的液相质量流量比值为1:1。各物流流量及组成如表4所示。所得乙酸转化率为99.99%。表4实例4各物流流量及组成<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1、一种乙酸乙酯的合成装置，包括反应精馏隔壁塔、分相器、冷凝器、再沸器及其他附属设备。反应精馏隔壁塔内部设一垂直隔壁，隔壁从塔的上部延伸到塔的下部，其右侧底部封闭，隔壁左侧、隔壁以下及塔釜下部装有催化剂。反应精馏隔壁塔分为五个区域，包括公共精馏段、精馏段、反应段、侧线提馏段以及塔釜。2、一种乙酸乙酯的合成工艺方法，其特征是乙酸乙酯在如权利要求1中所述的反应精馏隔壁塔内合成并得到分离提纯，该过程由以下步骤组成a)原料乙醇与乙酸由塔釜上部空间加入塔内，在反应段及塔釜下部乙酸与乙醇在催化剂酸性阳离子交换树脂的作用下发生酯化反应生成乙酸乙酉旨，塔底无出料。b)生成的乙酸乙酯与水及乙醇形成二元和三元共沸物，经过精馏段及公共精馏段的精馏作用除去其中的乙酸后在塔顶得到接近于乙酸乙酯、水及乙醇非均相共沸物的混合物流。c)塔顶得到的非均相混和物经冷凝后在分相器内分为水相及酯相，水相排出系统，而酯相作为回流打入塔顶。d)在隔壁顶部，一部分液相混合物流进入精馏段为其提供液相回流，另一部分液相混合物进入侧线提馏段，经其分离作用除去少量乙醇及水后，在其底部得到高纯度的乙酸乙酯产品。3、如权利要求1所述的装置，其特征是催化剂填装在反应段及塔釜下部，所述催化剂为酸性阳离子交换树脂。4、如权利要求1所述的装置，其特征是隔壁为偏心或中心设置，精馏段与侧线提馏段的横截面积比在0.8:15:1之间。5、如权利要求1所述的装置，其特征是反应精馏隔壁塔内装有塔板或填料或塔板与填料的组合。6、如权利要求2所述的工艺方法，其特征是隔壁顶部液相按一定比例分别流入精馏段与侧线提馏段，进入精馏段的液相质量流量与进入侧线提馏段的液相质量流量比值为2:34:1。7、如权利要求2所述的工艺方法，其特征是乙酸进料的体积空速为0.22h人乙醇与乙酸进料摩尔比为1:11.1:1。8、如权利要求2所述的工艺方法，其特征是塔顶冷凝器及分相器的操作温度为3045'C，催化剂床层温度为105115°C。全塔常压操作。全文摘要本发明公开了一种利用反应精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的工艺方法及其装置。本发明中的反应精馏隔壁塔是在常规精馏塔内垂直方向上设置一块隔壁，隔壁右侧底部封闭，全塔分为五个区域。原料乙醇与乙酸由塔釜上部空间加入塔内，在反应段及塔釜下部，乙醇与乙酸在催化剂酸性阳离子交换树脂的作用下，发生酯化反应生成乙酸乙酯，塔顶气相冷凝分相后，水相排出系统，酯相作为回流打入塔顶，侧线提馏段底部得到高纯度乙酸乙酯产品，塔底无出料。本发明充分发挥了隔壁塔与反应精馏的优势，可使酯化反应、产物提纯在同一个塔内实现，可有效降低设备投资及能耗。文档编号C07C67/00GK101357887SQ20081013875公开日2009年2月4日申请日期2008年7月31日优先权日2008年7月31日发明者孙兰义,军李,李青松,杨德连申请人:中国石油大学(华东)