醋酸乙酯提純工藝方法研究

姚明月

摘 要：醋酸乙酯是一種需求量大且十分重要的精細化學品，其具有較強的溶解能力，可用于生產涂料、人造革、乙醚纖維素等，在化學工業中占據重要地位，應用十分廣泛。本文從醋酸乙酯的生產現狀入手，分析了醋酸乙酯的生產提純工藝，僅供參考。

關鍵詞：醋酸乙酯；提純；催化劑；轉化率

1 醋酸乙酯概述及其生產現狀

1.1 醋酸乙酯概述

醋酸乙酯又名乙酸乙酯，在工業生產中應用十分廣泛，醋酸乙酯的溶解性能良好，是一種快干性且應用十分優良的工業溶劑。其可應用于醋酸纖維、乙基纖維、氯化橡膠、乙烯樹脂、乙酸纖維樹脂、合成橡膠等化工制品的生產中。另外，也可用于生產復印機用液體硝基纖維墨水、紡織工業中的清洗劑、特殊改性酒精的香味萃取劑。此外，還可用作生產菠蘿、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的原料，其用途十分廣泛，發展前景十分可觀。

1.2 醋酸乙酯的生產現狀

化工行業生產醋酸乙酯的方法主要有乙酸酯化法、乙醛縮合法、乙醇脫氫法和乙酸/乙烯加成法等4種。在我國主要以乙酸酯化法工藝來提純醋酸乙酯占總產能的68%，其次是乙酸/乙烯加成法占1l%，乙醛縮合法占18%，乙醇脫氫法占3%。而國外一些發達國家基本已經淘汰了乙酸酯化法，取而代之的是損耗低、產率高的乙酸/乙烯加成法或乙醇脫氫法。乙酸酯化法采用乙酸和乙醇為原料，在硫酸催化作用下，直接酯化生產醋酸乙酯。酯化法工藝具有操作相對簡便、技術較為成熟，但其生產成本高、設備腐蝕性強、乙酸利用率低、副反應多、環境污染嚴重。隨著我國化學工業的不斷發展，醋酸乙酯行業也得到了快速的發展，對醋酸乙酯的需求量也呈現出增加的趨勢，根據我國2009～2013年醋酸乙酯的進出口數據統計表調研發現，出口量從2009年的2億到2013年的4億，增長將近兩倍，未來也將持續上漲。由于對醋酸乙酯需求量的逐漸提升，對醋酸乙酯的生產工藝也提出了更高要求。

2 醋酸乙酯的提純生產工藝

2.1 醋酸乙酯傳統的生產方法

酯化法制備醋酸乙酯的生產工藝是用濃硫酸作為催化劑，通過濃硫酸的催化作用使乙醇與醋酸發生酯化反應生成醋酸乙酯，化學反應方程式為：C2H5OH+CH3COOH→CH3COOC2H5+H2O，通常采用由酯化塔、脫水塔、精制塔和回收塔構成的四塔連續工藝過程。在生產過程中不加硫酸作為催化劑，雖然也可以進行上述反應，但是反應速度較慢，無工業生產價值。而根據以往經驗，升高反應溫度對乙酸和乙醇的酯化反應基本沒有影響，當反應溫度為10℃時，醋酸乙酯的轉化率為69.18%，40℃時轉化率為69.15%，說明溫度的升高對反應沒有幫助，表現為單調遞減，反應溫度越低越利于醋酸乙酯的合成。這是因為醋酸乙酯的反應原料乙醇和乙酸是極易揮發的物質，反應的有效相是液相，溫度過高不利于反應的進行。考慮到溫度處理成本，最佳進料溫度為常溫。進料壓力對醋酸乙酯的收率影響不大，由于醋酸乙酯的酯化合成反應是一個液相反應，它的有效相是液相，一般而言，壓力對液相反應影響不大。考慮了加壓成本，最佳進料壓力定在常壓。醋酸乙酯的提純工藝是采用濃硫酸為催化劑的催化反應，實驗發現，隨著硫酸濃度的增加反應速度加快，但硫酸加入量太多反而會給后續殘液的處理帶來麻煩，故合理控制好硫酸濃度也是工藝生產中的重點問題。

由于其催化作用不受塔內溫度的限制，所以在全塔內都能進行催化反應。乙酸、乙醇和濃硫酸從酯化塔底部連續進入，塔頂連續采出醋酸乙酯、乙醇和水，冷凝分相，上層有機相（富含醋酸乙酯，含少量乙醇和水）一部分分水后回流，另一部分進入脫水塔。脫水塔頂冷凝分水，塔底物進入精制塔。精制塔頂分出成品醋酸乙酯，塔底重組分和酯化塔頂及脫水塔分出的水相（富含水，還含有少量醋酸乙酯和乙醇）一起進入回收塔。回收塔頂的有機相返回酯化塔，塔釜廢水排出。該工藝過程主要是利用醋酸乙酯—乙醇—水的恒沸組成與常溫下互溶度的差別，進行循環精餾—冷凝—回流脫水。但由于恒沸組成的含水量與常溫下部分互溶的含水量相差較小，回流酯的帶水能力很差，導致酯化塔和回流塔的回流比過大，結果使醋酸乙酯的生產能耗很高。

2.2 醋酸乙酯的提純新方法

為了降低工業生產中的生產成本及生產能耗，可以在上述的工藝操作中添加CM、CL促進劑，以通過改變原有生產工藝中的“液—液”平衡狀態，實現常溫下分出水達到提純的目的。其原理是向醋酸乙酯—水及醋酸乙酯—乙醇—水體系中添加CM、CL促進劑，可以改變它們的互溶度，可以有效的分離醋酸乙酯和水，同時使水相中醋酸乙酯的含量大大降低，減少其回收能耗。用CM、CL萃取液提純醋酸乙酯，酯化塔頂組分冷卻分層，有機相經過萃取柱萃取脫水后，再進入酯化塔回流脫水或進入脫水塔。在萃取比為0.6，經三級錯流萃取后，有機相中醋酸乙酯的濃度從89%提高至98.8%，水的濃度從6%降至0.6%，同時水相中醋酸乙酯含量從7.85%降至約2.62%。經過熱量衡算表明，與傳統的醋酸乙酯提純工藝相比，該分離方法節省了40%的能耗，且工藝穩定，促進劑容易回收。

3 結語

在原有傳統的醋酸乙酯生產工藝中添加促進劑，可以通過改變其互溶度的方式來提高醋酸乙酯的提純效果。同時，在實際醋酸乙酯的生產過程中添加CM、CL促進劑得到了很好的收益，且由于其操作簡便、能耗低等優點在全國得到了應用。

參考文獻

[1]醋酸乙酯生產技術及進展[J].石油化工技術與經濟，2012，28（2）：38.

[2]王丹陽，匡國柱.反應精餾制備乙酸乙酯的工藝分析[J].遼寧化工，2010，39（8）：816-819.

（作者單位：安徽華誼化工有限公司）