[发明专利]一种反应精馏隔壁塔联产乙酸乙酯和乙酸正丁酯的方法

说明书

本发明为一种反应精馏隔壁塔联产乙酸乙酯和乙酸正丁酯的方法。该方法采用反应精馏隔壁塔，原料乙醇从反应段的底部进料，原料正丁醇和乙酸从反应段的中部进料，两个反应放在同一反应区域，在制备乙酸乙酯‑乙酸正丁酯的同时，乙酸正丁酯还可以充当制备乙酸乙酯时产生水的共沸剂，从而减少塔顶乙酸乙酯的回流量，提高反应转化率，降低塔顶酯相中乙醇和水的含量，降低生产过程的能耗。本发明不仅可减少冷凝器和再沸器用量，而且可提升其热力学效率，进一步降低精馏能耗，实现深度节能，带来良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种利用反应精馏隔壁塔联产乙酸乙酯和乙酸正丁酯的工艺，具体是以乙醇、正丁醇和乙酸为原料，在单个精馏塔内实现制备并清晰分离乙酸乙酯和乙酸正丁酯的工艺。

背景技术

在石油、化工等行业的生产过程中，精馏能耗约占整个过程能耗的40％左右，因此实现精馏过程的节能减排有着重要的社会意义。反应精馏隔壁塔是一种将反应精馏与隔壁塔耦合的新型热耦合塔，打破了反应平衡与相平衡限制，减少了中间组分的返混程度，可显著降低分离能耗。乙酸乙酯和乙酸正丁酯都是化工生产中重要的有机溶剂，广泛应用于油漆、香料和纺织等行业。目前国内工业上常用传统的反应精馏酯化法生产乙酸乙酯，该方法一方面需要大量的酯相在塔顶回流带出塔内生成的水，另一方面塔顶粗酯中水和乙醇的含量较高，使后续分离过程需要较高的汽液负荷，所以能耗较高。同时乙酸正丁酯的生产需要将水相回流以带出生成的乙酸正丁酯，因此能耗也较高。

Miguel A.Santaella等人在文献中提出反应精馏隔壁塔制备乙酸乙酯，在预分馏段发生酯化反应，公共精馏段塔顶馏出粗乙酸乙酯，主塔段塔釜采出废水。但该工艺方案主要靠塔顶酯相回流带出反应生成的水，回流比较大，因此塔釜能耗也相应较高。张冰剑等人利用反应精馏制备乙酸乙酯，添加乙酸正丁酯为夹带剂将反应生成的水从侧线釆出，在一定程度上降低了塔顶酯相回流量和塔釜能耗，但由于中间组分的返混问题，所以其热力学效率较低。田晖等人提出乙酸乙酯和乙酸正丁酯工艺，该工艺需要两个反应精馏塔(包括两台冷凝器、两台再沸器)，分别制备分离乙酸乙酯和乙酸正丁酯，存在设备费用高、流程复杂等问题。

综上所述，乙酸乙酯和乙酸正丁酯生产工艺存在流程复杂、热力学效率低、能耗高等问题，因此找到一种流程简单、热力学效率高、能耗低的工艺方案尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种反应精馏隔壁塔联产乙酸乙酯和乙酸正丁酯的工艺，目的是解决传统反应精馏生产乙酸乙酯、乙酸正丁酯分离流程复杂、能耗高、投资高等问题。该工艺将两个反应放在同一反应区域，在制备乙酸乙酯-乙酸正丁酯的同时，乙酸正丁酯还可以充当制备乙酸乙酯时产生水的共沸剂，从而减少塔顶乙酸乙酯的回流量，提高反应转化率，降低塔顶酯相中乙醇和水的含量，降低生产过程的能耗。另一方面本发明工艺可实现在单一的精馏塔内制备并清晰分离乙酸乙酯和乙酸正丁酯，不仅可减少冷凝器和再沸器用量，而且可提升其热力学效率，进一步降低精馏能耗，实现深度节能，带来良好的经济效益。

本发明的技术方案为：

一种反应精馏隔壁塔联产乙酸乙酯和乙酸正丁酯的方法，包括以下步骤：

所述的反应精馏隔壁塔中，隔板位于塔内的中心轴线上，预分馏段位于隔板左侧，公共精馏段位于隔板上部；主塔段位于隔板右侧，公共提馏段位于隔板下部；物料在预分馏段中部进料并发生反应，视为反应段；反应段中装有强酸性阳离子交换树脂Amberlyst15，装填量为0.6～1kg/L填料；

所述的反应精馏隔壁塔为常压操作；塔釜温度为114～117℃；

(1)原料乙醇从反应段的底部进料，原料正丁醇和乙酸从反应段的中部进料；乙醇、正丁醇与乙酸在反应段发生酯化反应，分别生成乙酸乙酯和乙酸正丁酯，然后A、B组分向上进入公共精馏段，B、C组分向下进入公共提馏段；

其中，A组分为乙酸乙酯、乙醇和水的三元共沸物；B组分为乙酸正丁酯和水的二元共沸物；C组分为乙酸和水的混合物，其中乙酸浓度大于95％wt；