一種利用催化精餾法合成乙酸丙酯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于乙酸丙酯制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用催化精餾法合成乙酸丙酯 的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 乙酸丙酯的分子式為C5HltlO2,熔點為-92. 5°C，沸點為101. 5°C，有水存在時逐漸水 解，生成乙酸和丙醇，能與醇、醚、酮、酯、烴類、油脂等混溶，微溶于水。乙酸丙酯是一種良好 的有機溶劑，主要用作印刷油墨溶劑，用作調(diào)味劑、香料及硝基纖維素和其他纖維素衍生 物的溶劑，也大量用作涂料、硝基噴漆、清漆及各種樹脂的優(yōu)良溶劑，還應(yīng)用于香精香料行 業(yè)，同時在氣相色譜中也能作定性、定量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。
[0003] 國內(nèi)從1958年開始生產(chǎn)乙酸丙酯，主要的生產(chǎn)方法為：
[0004] (1)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝：以濃硫酸為催化劑，乙酸和丙醇酯化得到乙酸丙酯產(chǎn)品，該工 藝一般將原料乙酸、丙醇和濃硫酸按一定比例混合后，直接加入反應(yīng)釜內(nèi)進行反應(yīng)，之后將 反應(yīng)混合物分理，得到乙酸丙酯產(chǎn)品。該方法的缺點在于：在酯化反應(yīng)過程中，濃硫酸常發(fā) 生脫水、氧化和自身酯化反應(yīng)，其結(jié)果是產(chǎn)生大量副反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)混合物中有少量醚、硫 酸酯、不飽和羰基化合物存在，給產(chǎn)物的精制及原料回收均帶來困難；且反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過中 和、水洗等后處理除去作為催化劑的硫酸時，會產(chǎn)生"三廢"，污染環(huán)境；另外，硫酸嚴(yán)重腐蝕 反應(yīng)設(shè)備，必須定期更新設(shè)備，提高了生產(chǎn)成本。
[0005] (2)以固體酸為催化劑的生產(chǎn)工藝：該工藝一般在帶有冷凝柱的反應(yīng)釜內(nèi)完成， 固體酸催化劑加入反應(yīng)釜內(nèi)，精餾柱塔頂全回流，物料在反應(yīng)器內(nèi)不斷循環(huán)反應(yīng)，一定時間 后，將反應(yīng)料液從反應(yīng)釜取出進行分離，得到乙酸丙酯產(chǎn)品。該方法的缺點在于：該工藝雖 然避免了濃硫酸作為催化劑對環(huán)境所造成的污染以及對設(shè)備的腐蝕，但是該工藝存在丙醇 轉(zhuǎn)化率低的缺點，丙醇轉(zhuǎn)化率在85%以下，剩余的丙醇和水、乙酸丙酯形成二元以及三元共 沸物，大大增加后續(xù)產(chǎn)品分離的能耗，增加了乙酸丙酯的生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種利用催化精餾法合成乙酸丙酯的 制備方法，該方法能夠降低試劑對設(shè)備的腐蝕，提高丙醇轉(zhuǎn)化率。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種利用催化精餾法合成乙酸丙酯的 制備方法，步驟如下：
[0008] (1)向催化精餾塔塔釜加入70wt%的乙酸，并加入沸石，控制催化精餾塔塔釜的 加熱功率為110?180W，同時保持催化精餾塔塔體處于保溫狀態(tài)；
[0009] (2)催化精餾塔塔釜達到118°C后，向催化精餾塔中加入乙酸和丙醇，乙酸與丙醇 的進料摩爾比為1. 5?3. 0:1，乙酸和丙醇在裝有陽離子交換樹脂的反應(yīng)段中反應(yīng)，催化精 餾塔中開始回流后停止進料，回流反應(yīng)30min ;
[0010] (3)將乙酸和丙醇以摩爾比為1. 5?3. 0:1的用量再次進料，催化精餾塔中反應(yīng)得 到的乙酸丙酯進入產(chǎn)品精制塔，控制產(chǎn)品精制塔塔釜的加熱功率為110?180W，并控制產(chǎn) 品精制塔塔頂回流比為1. 2?3. 0,采出量為0. 1?0. 45,產(chǎn)品精制塔塔釜即得濃度99%以 上的乙酸丙酯產(chǎn)品。
[0011] 其中，所述的乙酸進料溫度為常溫，丙醇進料溫度為95°C。
[0012] 所述的陽離子交換樹脂為D113型、DOOl型、Amber lyst-15型或Amber lyst-35 型。
[0013] 反應(yīng)過程中，催化精餾塔塔釜得到濃度98%以上的乙酸熱溶液，能夠繼續(xù)作為原 料與丙醇混合進入催化精餾塔，且能夠?qū)Ρ碱A(yù)熱，降低反應(yīng)過程中的能耗。
[0014] 反應(yīng)過程中，催化精餾塔和產(chǎn)品精制塔均在常壓狀態(tài)。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于：
[0016] 1、本發(fā)明采用催化精餾法合成乙酸丙酯，使用固體酸催化劑，克服了濃硫酸作為 催化劑對環(huán)境的污染和對設(shè)備的腐蝕，且固體酸催化劑使用壽命長，能夠循環(huán)使用，降低了 乙酸丙酯的生產(chǎn)成本；
[0017] 2、本發(fā)明使用過量的乙酸，并且在反應(yīng)過程中，生成的乙酸丙酯不斷從催化精餾 塔中采出，大大提高了丙醇的轉(zhuǎn)化率，且得到的乙酸丙酯產(chǎn)物濃度高達99%以上。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；
[0019] 圖中，1、丙醇預(yù)熱器；2、催化精餾塔塔頂冷凝器；3、催化精餾塔；4、催化精餾塔塔 釜；5、液液分相器；6、產(chǎn)品精制塔塔頂冷凝器；7、產(chǎn)品精制塔；8、產(chǎn)品精制塔塔釜。
【具體實施方式】
[0020] 以下結(jié)合實例對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0021] 實施例1
[0022] -種利用催化精餾法合成乙酸丙酯的制備方法，步驟如下：
[0023] (1)向催化精餾塔塔釜4加入70wt%的乙酸，并加入沸石防止暴沸，加熱催化精餾 塔塔釜4,控制催化精餾塔塔釜4加熱功率為180W，并打開塔體保溫開關(guān)；
[0024] (2)當(dāng)催化精餾塔塔釜4溫度達到118°C以后，開始進料，控制乙酸進料量為6mol/ h，乙酸進料溫度為室溫，控制丙醇進料量為3mol/h，丙醇經(jīng)預(yù)熱器1加熱至95°C后進料，乙 酸和丙醇在陽離子交換樹脂作用下反應(yīng)，直到催化精餾塔3開始回流，停止進料，全回流反 應(yīng) 30min ;
[0025] (3)乙酸和丙醇按照步驟（2)的進料量開始再次進料，并打開產(chǎn)品精制塔調(diào)節(jié)閥， 反應(yīng)生成的乙酸丙酯與其他物質(zhì)以共沸物的形式不斷從催化精餾塔塔頂采出，經(jīng)過催化精 餾塔塔頂冷凝器2進入液液分相器5,水相直接排出，有機相中的乙酸丙酯進入產(chǎn)品精制塔 7,其余有機相回流到催化精餾塔3 ;當(dāng)產(chǎn)品精制塔塔釜8液位達到50%以后，開始對其加 熱，控制產(chǎn)品精制塔塔釜8的加熱功率為180W，控制產(chǎn)品精制塔塔頂回流比為2. 0,采出量 為lml/min，產(chǎn)品精制塔塔釜8得到乙酸丙酯，其他共沸物從產(chǎn)品精制塔塔頂采出，經(jīng)過產(chǎn) 品精制塔塔頂冷凝器6進入液液分相器5,水相直接排出，其他有機相進入反應(yīng)系統(tǒng)，循環(huán) 反應(yīng)。
[0026] 當(dāng)塔頂、塔釜、塔內(nèi)各段溫度基本不變后，認為系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時丙醇轉(zhuǎn)化 率為95. 23%，催化精餾塔塔釜乙酸溶液組成及產(chǎn)品精制塔塔釜產(chǎn)品組成如表1所示。
[0027] 表1塔釜產(chǎn)品組成
[0028]
【主權(quán)項】
1. 一種利用催化精餾法合成乙酸丙酯的制備方法，其特征在于步驟如下： ⑴向催化精餾塔塔釜加入70wt%的乙酸，并加入沸石，控制催化精餾塔塔釜的加熱 功率為110?180W，同時保持催化精餾塔塔體處于保溫狀態(tài)； (2) 催化精餾塔塔釜達到118°C后，向催化精餾塔中加入乙酸和丙醇，乙酸與丙醇的進 料摩爾比為1. 5?3. 0:1，乙酸和丙醇在裝有陽離子交換樹脂的反應(yīng)段中反應(yīng)，催化精餾塔 中開始回流后停止進料，回流反應(yīng)30min ; (3) 將乙酸和丙醇以摩爾比為1.5?3. 0:1的用量再次進料，催化精餾塔中反應(yīng)得到的 乙酸丙醋進入廣品精制塔，控制廣品精制塔塔爸的加熱功率為110?180W，并控制廣品精 制塔塔頂回流比為1. 2?3. 0,采出量為0. 1?0. 45,產(chǎn)品精制塔塔釜即得濃度99%以上的 乙酸丙酯產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用催化精餾法合成乙酸丙酯的制備方法，其特征在于 所述的乙酸進料溫度為常溫，丙醇進料溫度為95°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用催化精餾法合成乙酸丙酯的制備方法，其特征在于 所述的陽離子交換樹脂為D113型、DOOl型、Amberlyst-15型或Amberlyst-35型。
【專利摘要】本發(fā)明屬于乙酸丙酯制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用催化精餾法合成乙酸丙酯的制備方法，步驟為：向催化精餾塔中加入乙酸和丙醇，乙酸和丙醇在裝有陽離子交換樹脂的反應(yīng)段中反應(yīng)，催化精餾塔中開始回流后停止進料，回流反應(yīng)30min；將乙酸和丙醇再次進料，催化精餾塔中反應(yīng)得到的乙酸丙酯進入產(chǎn)品精制塔，產(chǎn)品精制塔塔釜即得濃度99％以上的乙酸丙酯產(chǎn)品。本發(fā)明采用催化精餾法合成乙酸丙酯，使用固體酸催化劑，環(huán)保且對設(shè)備無腐蝕，固體酸催化劑能夠循環(huán)使用，降低了乙酸丙酯的生產(chǎn)成本；使用過量的乙酸，并且在反應(yīng)過程中，生成的乙酸丙酯不斷從催化精餾塔中采出，大大提高了丙醇的轉(zhuǎn)化率，且得到的乙酸丙酯產(chǎn)物濃度高達99％以上。
【IPC分類】C07C67-08, C07C67-54, C07C69-14
【公開號】CN104610055
【申請?zhí)枴緾N201510001369
【發(fā)明人】田暉, 宋華西, 任萬忠, 劉坤, 許文友, 牛韶杰
【申請人】煙臺大學(xué), 煙臺宏泰達化工有限責(zé)任公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月4日