一種用于醋酸正丙酯酯化合成的精制方法及裝置的制造方法
【專利說明】
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技術領域
[0002] 本發明涉及一種用于醋酸正丙酯酯化合成的精制方法及裝置，尤其涉及一種滲透 汽化法精制醋酸與正丙醇酯化法合成醋酸正丙酯的方法，屬滲透汽化膜應用領域。
[0003]
【背景技術】
[0004] 醋酸正丙酯是一種精細化工原料。作為緩和快干劑，用于彈性版印刷油墨和凹版 印刷油墨，特別是用在聚烯烴和聚酰胺薄膜印刷方面。醋酸正丙酯還用作硝酸纖維素、氯化 橡膠和熱反應性酚醛塑料的溶劑。它具有輕微果實香味，因而也用于香料中。
[0005] 醋酸與正丙醇酯化合成精制醋酸正丙酯的傳統工藝中，將醋酸正丙酯反應工段獲 得的醋酸正丙酯、正丙醇、水與微量醋酸以汽相形式由塔底送入酯化塔，酯化塔塔頂蒸出的 醋酸正丙酯、水，以及部分正丙醇依次進入分層器、脫水塔，精制塔，最終得到成品醋酸正丙 酯。
[0006] 目前，醋酸正丙酯酯化合成的常用精制工藝多采用一個分層器、一個脫水塔和一 至兩個精制塔。由于醋酸正丙酯、正丙醇與水會形成多元恒沸體系，采用常規精餾方法，在 塔釜得到粗品醋酸正丙酯的同時，料液中的水與正丙醇將以恒沸物的形式從塔頂帶出較多 的醋酸正丙酯，對于整個生產工藝來說意味著工藝中料液循環量較多，粗品醋酸正丙酯的 一次產率低。并且，為回用脫水塔塔頂產品中未反應的正丙醇，這股料液通常將返回至酯化 釜中繼續反應。但是由于這股返回料液中水與酯的存在，將不利于酯化反應的進行。部分 工藝如中國專利CN1733685A公開的《一種制備提純醋酸丙酯的方法》中敘述了將酯化塔塔 頂酯相產品使用鹽水溶液萃取劑對酯相產品萃取提純，萃取后萃余相再經過精餾塔進行連 續精餾得到醋酸正丙酯產品。但該方法在有效去除酯相產品中水的同時，需增加萃取塔和 萃取劑回收釜，且萃取劑的引入增加了醋酸正丙酯精制的難度。因此目前常見工藝普遍存 在蒸汽消耗量大，工藝流程長，料液循環量大，操作復雜，精制難度高等問題。
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【發明內容】

[0008] 本發明所要解決的是：醋酸正丙酯酯化合成的精制方法中存在著的共沸物使得精 餾分離難度大、產物純度低的問題；而萃取分離工藝中的步驟復雜、需要添加新的組分、產 物純度不高的問題。提出了一種用于醋酸正丙酯酯化合成的精制方法及裝置。該方法具有 工藝過程簡單，設備占地面積少，安全系數高，能耗低，操作簡單，成品精制容易，清潔無污 染的特點。
[0009] 技術方案： 一種用于醋酸正丙酯酯化合成的精制方法，包括如下步驟： 第1步、以醋酸和丙醇為原料，在反應釜中進行預酯化反應，得到的反應料液送入酯化 塔中進行精餾分離，塔頂獲得氣相物； 第2步、將氣相物送入滲透汽化膜分離器進行脫水后，將截留側得到的脫水粗酯送入 精餾塔中進行精制。
[0010] 在一個實施方式中，所述的第2步中，氣相物需要經過冷凝、分層、除去水層之后， 再將有機層送入滲透汽化膜分離器。
[0011] 在一個實施方式中，水層中有部分返回酯化塔；其余部分采出。
[0012] 在一個實施方式中，水層中有50?80%返回酯化塔。
[0013] 在一個實施方式中，在第2步中，送入滲透汽化膜分離器的原料需要先用蒸發器 加熱汽化之后，再將蒸汽送入滲透汽化膜分離器。
[0014] 在一個實施方式中，蒸汽的溫度是70?160°C。
[0015] 在一個實施方式中，在第2步中，截留側得到的脫水粗酯不經過冷凝直接進入精 餾塔。
[0016] 上述的脫水粗酯的溫度是60?150°C。
[0017] 上述的脫水粗酯的含水量控制在0. 01?2 wt. %。
[0018] 在一個實施方式中，第2步中，將滲透汽化膜分離器的滲透液冷凝后進行分層，分 得的有機相再送入第2步中的滲透汽化膜分離器進行分離。
[0019] 滲透汽化膜分離器的料液側的表壓為0?0. 4 MPa ;滲透側與真空系統相連，滲透 側絕壓為100?4000 Pa。
[0020] 在一個實施方式中，所述的滲透汽化膜分離器中使用的是優先透水膜，可以為分 子篩膜、無定形二氧化硅膜、PVA膜，最優是分子篩膜。
[0021] 滲透汽化膜分離器是由1?200個滲透汽化膜分離器串聯、并聯或混聯連接。
[0022] 在一個實施方式中，精制塔得到的塔頂恒沸物返回至反應工段參與反應。
[0023] 根據本發明的另一個方面，一種用于醋酸正丙酯酯化合成的精制裝置，包括有酯 化釜、酯化塔，在酯化釜的頂部通過管路連接于酯化塔的塔釜，酯化塔的頂部連接于滲透汽 化膜分離器的截留側的入口，滲透汽化膜分離器的截留側的出口連接于精制塔。
[0024] 酯化塔的塔釜也有設置有另一條管路連接于酯化釜。
[0025] 酯化塔的頂部先通過冷凝器連接于分層器，分層器的底部再連接于酯化塔，分層 器上還設置有管路連接于滲透汽化膜分離器的截留側的入口。
[0026] 精制塔的頂部連接于酯化釜的入口。
[0027] 滲透汽化膜分離器的滲透側上還連接有滲透液冷凝器和真空泵，滲透液冷凝器的 另一端連接于分層器。
[0028] 分層器連接于滲透汽化膜分離器的截留側的入口的管路上還依次設置有中間罐 和蒸發器。
[0029] 所述的滲透汽化膜分離器中安裝的是優先透水膜。
[0030] 優先透水膜為分子篩膜、無定形二氧化硅膜或PVA膜。
[0031] 滲透汽化膜分離器是由1?200個滲透汽化膜串聯、并聯或混聯連接。
[0032] 有益效果 與目前常用的醋酸正丙酯酯化合成的精制方法相比，本發明的方法具有如下特點： 1. 本發明采用滲透汽化膜分離機組脫水，不受共沸限制，工藝過程簡單，安全系數高， 通量較高，能穩定運行； 2. 本發明滲透汽化膜分離機組自動化程度高，操作簡便，設備占地面積少； 3. 本方法采用先分層再滲透汽化的方式，不引入第三組分，保證了產品純度； 4. 本發明將滲透液返至分層器回收處理，促進有機物的分離，提高了有機物的回收 率； 5. 本發明將滲透汽化產品不經冷凝，以蒸汽形式進入精制塔，提高了系統內能量利用 率，進一步降低了精制塔的加熱負荷； 6. 本發明采用滲透汽化脫水，減少了粗酯中的恒沸物種類，降低了醋酸正丙酯精制的 難度； 7. 本發明提供的醋酸正丙酯精制方法，原料液循環量小，省去脫水塔的分離步驟，降低 精制塔的設備尺寸，運行能耗降低20?40%。
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【附圖說明】
[0034]圖1是醋酸與正丙醇酯化法合成醋酸正丙酯的合成與精制工藝流程圖； 其中，1、酯化釜；2、酯化塔；3、冷凝器；4、分層器；5、中間罐；6、蒸發器；7、滲透汽化膜 分離器；8、滲透液冷凝器；9、真空泵；10、精制塔。
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【具體實施方式】
[0036] 下面通過【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。但本領域技術人員將會理 解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限定本發明的范圍。實施例中未注明具體技 術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件（例如時鈞等編著的《化學工程手 冊》（第二版），化學工業出版社，1996年）或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未 注明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。
[0037] 本文使用的近似語在整個說明書和權利要求書中可用于修飾任何數量表述，其可 在不導致其相關的基本功能發生變化的條件下準許進行改變。因此，由諸如"約"的術語修 飾的值并不局限于所指定的精確值。在至少一些情況下，近似語可與用于測量該值的儀器 的精度相對應。除非上下文或語句中另有指出，否則范圍界限可以進行組合和/或互換，并 且這種范圍被確定為且包括本文中所包括的所有子范圍。除了在操作實施例中或其他地方 中指明之外，說明書和權利要求書中所使用的所有表示成分的量、反應條件等等的數字或 表達在所有情況下都應被理解為受到詞語"約"的修飾。
[0038] 本發明的目的是針對醋酸正丙酯酯化合成的精制過程，在通常的工藝中，醋酸與 正丙醇在催化劑的作用下酯化反應后，反應產生的預酯化反應的粗品（含有醋酸正丙酯、正 丙醇、醋酸、水和其它副產物）以汽相形式由塔底送入酯化塔，其可以起到反應精餾的作用， 酯化塔中采用精餾的方式對醋酸正丙酯進行初步分離，未反應的原料從酯化塔底部返回酯 化釜繼續反應，由醋酸正丙酯、水，以及部分正丙醇組成的粗酯從酯化塔塔頂蒸出；酯化塔 的分離可以減少少量未反應的醋酸帶入粗酯中，可以提高滲透汽化分離器的運行穩定性、 成品質量；在一種實施方式中，可以將粗酯送入滲透汽化膜分離器中進行脫水處理，得到脫 水后的醋酸正丙酯與少量正丙醇，料液側溶液中的水以及少量醋酸正丙酯以蒸汽形式透過 滲透汽化膜得到滲透液。脫水后的醋酸正丙酯與少量正丙醇再送入精制塔，釜底為得到醋 酸正丙酯成品，精制塔塔頂得到的恒沸物可以返回至反應工段參與反應，回用未反應的正 丙醇。
[0039] 上述的酯化過程中，酯化反應的用料比和反應參數可以通過常規方法，沒有特殊 限制，例如：催化劑用量為原料醋酸重量百分比的0. 01?10%，原料醋酸和丙醇