生产乙酸乙酯酯化反应新工艺制造技术

本发明专利技术涉及生产乙酸乙酯酯化反应新工艺，按一定比例混和的乙酸、乙醇进入反应器，同时加入硫酸作为催化剂，在蒸汽加热的条件下，反应器内混合液进行酯化反应。反应后的溶液产生酯、水、醇、酸共沸体系，进入酯化塔精馏、分离，在塔顶得到粗酯产品。其特征是：酯化反应是在预酯化器和反应釜中分两步进行，通过在酯化塔反应釜前串接一管式反应器，模拟平推流反应器，预先酯化，然后再进入反应釜快速达到反应平衡分离。本发明专利技术解决了已有技术中反应速度慢、转化率低、副产物多的缺陷，提高了反应速度和反应平衡转化率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及乙酸乙酯生产工艺，特别是公开一种生产乙酸乙酯酯化反应新工艺，通过将酯化反应分两级进行，提高反应速度，增加反应转化率。
技术介绍
根据标准自由能法则；ΔF＜0，反应过程能自发进行。ΔF＞0则不能进行。酯化反应 则ΔF＝-93.16-41.79-(-79.27-56.69)＝-1.01Kc/mol，故从理论上讲醋酸和乙醇的酯化反应在常温下是能自发进行的。但由于ΔF＝-RTlnK，则lnK＝-ΔF/RT，由于ΔF值虽然小于零，但绝对值很小，使K值小，又因为K＝k1/k2，则使正反应的反应速度常数k1和逆反应的反应速度常数k2比值小，使酯化反应的反应速度r＝-dH/dt＝k1CHCOH-k2CECw的反应速度受产物的影响大，这就是在没有催化剂的情况下，酯化反应难以进行的原因。所以要使反应能够顺利的进行，添加催化剂和快速更新反应界面，并尽可能提高反应物料中乙酸和乙醇的浓度，是提高物系反应速度必不可少的手段。由于反应必须在催化剂存在的情况下进行，目前大部分厂家选用的催化剂是硫酸。而硫酸的强腐蚀性，且在稀溶液中其腐蚀性随硫酸在反应体系中浓度的提高而加强。因硫酸的这一特性，为了控制设备的腐蚀，催化剂的加入量必须严格控制，。一般采用定期加料的方法，由于不能连续补加催化剂，没有硫酸反应几乎不能进行，故给乙酸乙酯反应系统的选择带来了困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中酯化反应速度慢、反应转化率低的缺陷，改善系统反应速度，提高酯化反应转化率，进而增加酯化产品产率，降低原料单耗。本专利技术是这样实现的一种生产乙酸乙酯酯化反应流程新工艺，将按一定比例混和的乙酸、乙醇原料投入预酯器中，同时加入硫酸作为催化剂，在蒸汽加热的条件下，混合液进行酯化反应，反应后的溶液产生酯、水、醇、酸共沸体系，进入酯化塔精馏分离，在塔顶获得产品。其特征在于所述的酯化反应工艺，反应是在预酯器和反应釜中分步进行。通过在反应釜前串接一管式反应器，即预酯器，使酯化反应先在预酯器中作第一步反应，反应后的气液混合物再进入反应釜进行第二步反应，快速达到反应平衡分离。由于预酯器中反应物的浓度高，在充分接触较稳定的催化剂后，模拟平推流快速进行近似一级反应(CE≈0，CW≈0)，即在较短时间内得到较好的转化率(但仍未达到平衡转化率)。预酯器出口基本可控的气液两相进入反应釜底，气体在釜内起到一定的搅拌作用，使得二级反应内物料可以充分混和、分离、移走产物，反应速率得到提高，并最终达到平衡转化率。本专利技术的有益效果是本专利技术的改进方法，令人意想不到的提高了酯化反应体系的反应速率，提高了产品的转化率，降低了后续工艺中提浓塔和精制塔的负荷，减少了低酯副产品的产生，使酯化塔的产能得到提升，降低了能耗，增加了经济效益。四附图说明附图是本专利技术生产乙酸乙酯酯化反应设备结构流程图。在图中1、预酯器；2、反应釜；3、酯化塔；4、冷凝器；5、冷却器；6、分离器。五具体实施例方式传统的乙酸乙酯反应系统基本上是四塔工艺，其反应器为带加热器的立式罐，为了保证反应的进行和塔顶产品的浓度，一般也要求塔釜中乙醇的含量很低，也就是必须使乙醇的转化率尽可能的高，在反应温度一定的情况下，要提高乙醇的转化率必须保证反应的停留时间，故反应器的体积设计的均比较大。从反应动力学方程式可以看出，这样的反应系统由于新鲜混合料加入后，浓度马上被稀释，所以整个反应系统的反应速率是较低的，设备的有效产率将下降。要提高装置的能力，如何改善反应条件，使其更符合其本身的反应规律是关键。从乙酸乙酯反应的动力学方程式可以得出，在原料的高浓度区，由于k2*CE*CH20乘积数值很小，k1*CH*COH乘积由于CH、COH的浓度高而增大，从而使反应速度(r)很大，这样整个反应体系的反应速度得到提高。基于上述理论，对酯化反应体系进行改造，使酯化反应由原来的一步合成法改为二步合成法反应。在原有流程中的反应釜前串接一个反应器，使反应系统分成两部分。按照一定比例混和的乙酸、乙醇原料通入第一个反应器，原料的配比(重量百分比)为乙酸30～70％、乙醇28～50％、水2～20％，保持反应器温度92±5℃。预反应后的气液混合物再进入反应釜，保持釜内温度106±5℃，反应产物连续汽化进入酯化塔精馏、分离，获得粗产品。所述的第一个反应器模拟平推流反应器，呈管式结构，第二个反应釜改变以往盘管加热方式，改为“U’形加热器。实施例乙酸50％、乙醇45％、水5％的混和原料连续通入预酯器，预酯器温度控制在92℃，混和液进行第一级反应，反应后的气液混和物，继续从反应釜底进入反应釜，进行第二级反应，反应产物汽化进入酯化塔经过精馏、分离，在塔顶得到粗酯产品。通过上述工业装置连续运行证明由于反应充分，提高反应转化率，装置的产率得到明显提升，操作指标及结果如下 权利要求1.一种生产乙酸乙酯酯化反应新工艺，将按一定比例混和原料投入反应器，经过硫酸催化、蒸汽加热，进行酯化反应，反应后的溶液汽化形成酯、醇、水、酸共沸体系，进入酯化塔精馏分离，在塔顶得到产品，其特征在于所述的乙酸乙酯酯化反应工艺分两步进行，原料在通过反应釜前串接一个反应器，使酯化反应在反应器和反应釜两个设备中分两步进行。2.根据权利要求1所述的生产乙酸乙酯酯化反应新工艺，其特征在于反应釜前串接的反应器为一管式反应器，又称预酯器，模拟平推流反应器，使混和后的原料在该预酯器中作第一步反应。3.根据权利要求1所述的生产乙酸乙酯酯化反应新工艺，其特征在于所述反应器内的加热器为“U”形加热器，所述的“U”形加热器为“U”形加热管束，分为四组，并以二组二组的形式安装在反应釜的中上部和中下部，同时上下方向交错，俯视呈“#”字形排列。4.根据权利要求1所述的生产乙酸乙酯酯化反应新工艺，其特征在于投入反应器中的原料配比(重量百分比)为乙酸30～70％、乙醇28～50％、水2～20％。全文摘要本专利技术涉及生产乙酸乙酯酯化反应新工艺，按一定比例混和的乙酸、乙醇进入反应器，同时加入硫酸作为催化剂，在蒸汽加热的条件下，反应器内混合液进行酯化反应。反应后的溶液产生酯、水、醇、酸共沸体系，进入酯化塔精馏、分离，在塔顶得到粗酯产品。其特征是酯化反应是在预酯化器和反应釜中分两步进行，通过在酯化塔反应釜前串接一管式反应器，模拟平推流反应器，预先酯化，然后再进入反应釜快速达到反应平衡分离。本专利技术解决了已有技术中反应速度慢、转化率低、副产物多的缺陷，提高了反应速度和反应平衡转化率。文档编号C07C67/00GK1660765SQ200410089418公开日2005年8月31日 申请日期2004年12月13日 优先权日2004年12月13日专利技术者齐峻, 顾培忠, 曾义红, 陈大胜 申请人:上海吴泾化工有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产乙酸乙酯酯化反应新工艺，将按一定比例混和原料投入反应器，经过硫酸催化、蒸汽加热，进行酯化反应，反应后的溶液汽化形成酯、醇、水、酸共沸体系，进入酯化塔精馏分离，在塔顶得到产品，其特征在于：所述的乙酸乙酯酯化反应工艺分两步进行，原料在通过反应釜前串接一个反应器，使酯化反应在反应器和反应釜两个设备中分两步进行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：齐峻，顾培忠，曾义红，陈大胜，
申请(专利权)人：上海吴泾化工有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]