高純度醋酸甲酯精制新工藝的研究

鄒華苗

摘要：高純度醋酸甲酯是用途廣泛的重要有機(jī)原料，可用于合成醋酸、醋酐、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和乙酰胺等。本文對(duì)高純度醋酸甲酯精制的新工藝進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：醋酸甲酯;高純度;精制工藝

引言

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，醋酸甲酯的需求量不斷增加，尤其是高純度的。醋酸甲酯是一種無色的易燃液體，具有芳香氣味，能與大多數(shù)有機(jī)溶劑混溶，廣泛用作工業(yè)溶劑。它可用于油漆涂料中，還用于人造革及香料的制造以及用作油脂的萃取劑。高純度醋酸甲酯是用途廣泛的重要有機(jī)原料，可用于合成醋酸、醋酐、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和乙酰胺等。

但由于國(guó)內(nèi)醋酸甲酯的生產(chǎn)主要是傳統(tǒng)酯化法，該法成本高、流程繁瑣。因此為了減少投資和過程能耗，應(yīng)對(duì)醋酸甲酯—甲醇物系進(jìn)行深入研究，開發(fā)出可以節(jié)能降耗的高純度醋酸甲酯產(chǎn)品。

1.醋酸甲酯精制工藝

聚乙烯醇生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物醋酸甲酯存在于醇解母液中，約占醇解母液的20%～23%。本工藝采用差壓精餾法生產(chǎn)精醋酸甲酯，流程圖見圖1。

醇解母液經(jīng)過粗分塔處理，頂部餾出為醋酸甲酯與甲醇的恒沸物（醋酸甲酯～75%），進(jìn)入濃縮塔加料。濃縮塔為常壓控制，粗分塔餾出恒沸物與加壓塔餾出液經(jīng)過濃縮塔濃縮后，醋酸甲酯濃度由75%提高到80%，在濃縮塔上部側(cè)線采出送加壓塔，塔頂氣相冷凝后幾乎全回流，僅采出富含乙醛的餾出物以除去大部分乙醛，濃縮塔釜獲得甲醇。塔釜再沸器采用加壓塔塔頂氣作為熱源。加壓塔頂部壓力700kPa，加壓后，塔釜得到高純度的醋酸甲酯，塔頂氣體與濃縮塔釜部再沸器換熱后進(jìn)入加壓塔回流罐，一部分回流，一部分返回濃縮塔提濃[1]。

2.常規(guī)生產(chǎn)出現(xiàn)問題

在正常生產(chǎn)中，難免會(huì)出現(xiàn)循環(huán)水波動(dòng)、蒸汽波動(dòng)及其他異常情況，從而出現(xiàn)甲醇加壓精制塔的塔壓和溫度波動(dòng)，餾出產(chǎn)品不合格，但大部分企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)的人工定時(shí)取樣分析方法來測(cè)量純度，測(cè)量結(jié)果不能實(shí)時(shí)反映甲醇加壓精制塔的工藝狀況，導(dǎo)致操作人員不能及時(shí)地調(diào)整工藝，甲醇加壓精制塔的頂部純度的短時(shí)波動(dòng)便會(huì)嚴(yán)重影響下一工序的生產(chǎn)。

傳統(tǒng)測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果不能實(shí)時(shí)反映醋酸甲酯加壓精餾塔的工藝狀況，沒有提前判斷加壓塔運(yùn)行狀況的方法，操作人員不能及時(shí)地調(diào)整工藝[2]。

3.技術(shù)方案

采集甲醇加壓精制塔的頂部壓力、溫度信號(hào)，進(jìn)入DCS 控制系統(tǒng)（Distributed Control System）;通過DCS 控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，輸出加壓精餾塔頂部餾出甲醇純度在線檢測(cè)結(jié)果。針對(duì)上面出現(xiàn)的兩點(diǎn)問題，本技術(shù)采用“模擬溫度與控制溫差”方法及時(shí)指導(dǎo)操作人員調(diào)整工藝，能實(shí)現(xiàn)在較低回流比情況下，保障加壓精餾塔釜部醋酸甲酯的純度。方法簡(jiǎn)便易行，效率極高。

3.1模擬溫度

模擬溫度是指在DCS 控制系統(tǒng)中，通過采集加壓塔塔釜壓力（塔頂部壓力+ 全塔阻力降）信號(hào)，利用純物質(zhì)醋酸甲酯的壓力與溫度關(guān)系式———Antoine 方程式，推算出在塔釜壓力下的溫度模擬計(jì)算值（假定釜部物料為純的醋酸甲酯），通過DCS 控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，在DCS 界面上輸出加壓精餾塔釜部模擬溫度[3]。

比較模擬溫度與加壓塔塔釜溫度，可以粗略估計(jì)加壓塔釜部醋酸甲酯的純度。一般來說，溫度差在1～2℃以內(nèi)，質(zhì)量能達(dá)標(biāo)。

比較模擬溫度與塔釜溫度，在開車過程或精餾塔受異常情況影響過程中均能很好的指導(dǎo)生產(chǎn)。

上述控制中，“模擬溫度”所運(yùn)用的關(guān)系式：

式中，A、B、C 為Antoine 方程常數(shù)，對(duì)于醋酸甲酯，A=16.1295，B=2601.92，C=-56.15;P 為物質(zhì)的蒸氣壓力（絕對(duì)壓力），采用的單位為mmHg;t 為溫度，單位為K。

為保證“模擬溫差”控制，加壓塔的全塔阻力降測(cè)量選用3051 型導(dǎo)壓管式差壓變送器。

3.2控制溫差

所謂“控制溫差”，即在DCS 控制系統(tǒng)中，通過比較、計(jì)算加壓精餾塔各點(diǎn)溫度之間的差值，綜合反映填料塔精餾段或提餾段或全塔運(yùn)行效果，根據(jù)提供的溫差控制范圍，操作人員能夠提前判斷加壓塔的運(yùn)行狀況，從而采取相應(yīng)的措施，有效地控制塔釜醋酸甲酯的純度。

計(jì)算塔釜溫度與下中溫的差值（下中溫測(cè)量位置在進(jìn)料口與釜排中間），如差值增加，表示提餾段甲醇含量上升，塔釜純度呈下降趨勢(shì)。操作員可據(jù)差值增加的狀況，略增加蒸汽量或略減加料量或略減回流量。一般控制在差值0.4℃以內(nèi)。

計(jì)算塔釜溫度與中溫的差值（中溫測(cè)量位置在進(jìn)料口下方），如差值增加，表示提餾段甲醇含量上升，塔釜純度呈下降趨勢(shì)。操作員可據(jù)差值增加的狀況，略增加蒸汽量或略減加料量或略減回流量。一般控制在差值2.5～4.5℃，以3.0℃較佳。

計(jì)算塔釜溫度與頂溫的差值，如差值減小，表示全塔精餾效果趨向不好，操作員可據(jù)此調(diào)整工藝。在頂部加壓約800kPa（絕對(duì)壓力）時(shí)，一般控制差值≥9.0℃，以≥10.0℃較佳。

4.結(jié)束語

綜上所述，本文通過對(duì)醋酸甲酯—甲醇物系的深入研究，摸索出了差壓精餾的方式生產(chǎn)精醋酸甲酯的生產(chǎn)方法。同時(shí)研制出的濃縮塔工藝，能夠獲得純度達(dá)99.9%以上的高純度醋酸甲酯產(chǎn)品，方便操作人員調(diào)節(jié)工藝、穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)約能源，進(jìn)而獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]張敏.聚乙烯醇副產(chǎn)物醋酸甲酯提純工藝研究進(jìn)展[J].山東化工，2015，（15）

[2]張書芳，宋建輝，武曉培.醋酸甲酯合成反應(yīng)精餾工藝技術(shù)研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016，（8）

[3]左村村.離子交換樹脂催化酯化反應(yīng)精餾生產(chǎn)醋酸甲酯[D]. 湘潭大學(xué)，2015.