一種精餾制備乙酸異丁酯的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化學反應工程領域，涉及乙酯異丁酯的生產方法，具體地說，涉及一種乙酸甲酯與異丁醇反應精餾制乙酸異丁酯的方法。
【背景技術】
[0002]乙酸異丁酯是一種優良的有機溶劑，主要用于制藥、制革、香料、涂料和樹脂工業中。它與乙酸正丁酯的性能相似、具有較強的溶解能力，良好的溶劑配伍性、適宜的蒸發速度等特點，因此，可替代目前市場上貨緊價高的乙酸正丁酯。
[0003]合成乙酸異丁酯的傳統方法是在濃硫酸的催化作用下，由乙酸與異丁醇酯化而得。濃硫酸作為催化劑存在設備腐蝕嚴重、副產品較多、后處理麻煩等到缺點；近年來，也有一些利用非無機酯催化酯化的研宄報道，如陳平等(《應用化工》2004，33 (2):4 一 6)以硅膠負載四氯化錫為催化劑采用乙酸與異丁醇酯化反應生成乙酸異丁酯，其催化活性好，最終轉化率為93.8% ;CN183718.3公開的是采用改性強酸性苯乙烯第陽離子交換樹脂為催化劑以乙酸與異丁醇為原料反應生成乙酸異丁酯，該專利采用反應一精餾耦合，收率達95%，CN102557932B采用復合催化劑，以乙酸與異丁醇為原料，采用一釜一塔的連續化操作方式反應生成乙酸異丁酯，最終收率可達99%以上。
[0004]在聚乙烯醇生產工藝中，作為副產物的乙酸甲酯產量非常大，每生產一噸聚乙烯醇約產生1.68噸的乙酸甲酯，乙酸甲酯利用價值不高，因此需要將其轉化成更有價值的酸或酯；乙酸甲酯水解能耗較高，限制了其應用，相對而言，乙酸甲酯酯交換反應可以得到應用價值更高的酯類，即由異丁醇與乙酸甲醋通過醋交換法來制備乙酸異丁酯；醋交換法的意義在于它利用了維尼綸生產當中的副產品乙酸甲醋作為原料，直接生產出乙酸異丁醋，目前大多數的維尼綸生產廠家采用水解法來回收乙酸甲酯，若改用與異丁醇酯交換法回收醋酸甲酯，在生產節能與經濟效益上有明顯的優勢；袁光等(《北京石油化工學院學報》1997，5 (1):34 - 38)采用硫酸做催化劑，以異丁醇和乙酸甲酯進行酯交換反應，生成乙酯異丁酯，反應產率可達90%。由于反應采用間歇反應，導致反應時間長，且以濃硫酸作為催化劑存在設備腐蝕嚴重、副產品較多、后處理麻煩等到缺點。
【發明內容】
[0005]本發明針對上述技術存在的不足，提出一種以乙酸甲酯與異丁醇為原料，酯交換法合成乙酸異丁酯的反應精餾工藝。
[0006]一種精餾制備乙酸異丁酯的方法，是以乙酸甲酯與異丁醇為原料，酯交換法合成乙酸異丁酯，其特征在于:采用反應精餾塔和乙酸甲酯回收塔在常壓下制備乙酸異丁酯和回收原料乙酸甲酯，高沸點的反應物異丁醇從反應精餾塔中部的反應段上部進料，低沸點的乙酸甲酯和甲醇的混合物從反應段下部進料，保證了反應段下部的液相中乙酸甲酯維持在較高濃度，反應段上部的液相中異丁醇的濃度較高，從而使整個反應段塔板上兩種反應物都維持在相對較高的濃度，且同時產物甲醇與乙酸甲酯形成最低共沸物從塔頂脫除，更高沸點的產物乙酸異丁酯通過提餾段從塔釜脫除，能使反應平衡能更快的向右移動，向有利于生成產物的方向進行。
[0007]由于異丁醇與乙酸甲酯進行酯交換反應生成乙酸異丁酯和甲醇的反應為可逆反應，為打破反應平衡，使反應向有利于生成產物的方向進行，就必須把產物移出；故本發明的特征在于，所述的酯交換法合成乙酸異丁酯的反應精餾工藝包括反應精餾塔和乙酸甲酯回收塔，其中反應精餾塔由精餾段，反應段及提餾段組成，乙酸甲酯回收塔由精餾段和提餾段組成；原料異丁醇和乙酸甲酯及從乙酸甲酯回收塔塔頂得到的乙酸甲酯和甲醇的共沸物分別從反應精餾塔的反應段的上部及下部進料，在反應段進行酯交換反應，同時生成的甲醇與部分乙酸甲酯一起從反應段分離出來，經精餾段從塔頂采出，反應段生成的重組分為乙酸異丁酯經提餾段進一步分離后，從塔釜采出。
[0008]從反應精餾塔塔頂采出的乙酸甲酯及甲醇混合物進入乙酸甲酯回收塔，在乙酸甲酯回收塔內，乙酸甲酯和甲醇形成的共沸物從塔頂蒸出，與原料乙酸甲酯混合，進入反應精餾塔，乙酸甲酯回收塔塔釜得到純甲醇。
[0009]高沸點的反應物異丁醇從反應段上部進料，低沸點的乙酸甲酯和甲醇的混合物從反應段下部進料，這樣保證了反應段下部的液相中乙酸甲酯維持在較高濃度，反應段上部的液相中異丁醇的濃度較高，從而使整個反應段塔板上兩種反應物都維持在相對較高的濃度，且同時產物甲醇與乙酸甲酯形成最低共沸物從塔頂脫除，更高沸點的產物乙酸異丁酯通過提餾段從塔釜脫除，這樣能使反應平衡能更快的向右移動。
[0010]在本發明中使用的反應精餾塔塔板數為35 - 60塊，其中反應段20 — 40塊，精餾段板數為5 — 10塊，提餾段板數為5 — 10塊，在反應段裝填一定高度的陽離子交換樹脂作為催化劑，反應段板數優選30 — 40塊。
[0011]乙酸甲酯回收塔塔板數為15 - 40塊，其中精餾段10 - 30塊，提餾段板數10 —15塊，兩塔采用常壓操作。
[0012]原料異丁醇從反應精餾塔反應段上部進入塔內，原料乙酸甲酯與從乙酸甲酯回收塔塔頂得到的乙酸甲酯和甲醇的共沸物從反應精餾塔反應段下部進入塔內，為保持乙酸異丁酯有較高的轉化率和選擇性，進料中的乙酸甲酯和異丁醇的總摩爾比為1:1 一 3:1 ;在反應精餾塔內，過量的乙酸甲酯與甲醇的混合蒸汽從精餾塔頂蒸出，經塔頂冷凝器冷凝冷卻后，一部分回流回反應精餾塔，另一部分進入乙酸甲酯回收塔。反應精餾塔塔釜得到摩爾分數大于99.5%的乙酸異丁酯；收率達99%以上。
[0013]在乙酸甲酯回收塔內，乙酸甲酯和甲醇形成的共沸物從塔頂蒸出，經塔頂冷凝器冷凝冷卻后，一部分回流回乙酸甲酯回收塔內，另一部分與原料乙酸甲酯混合，進入反應精餾塔，乙酸甲酯回收塔塔釜得到摩爾分數大于99.3%的甲醇。
[0014]本發明的優點是以陽離子交換樹脂為催化劑，利用維尼綸生產當中的副產品乙酸甲酯，采用反應精餾技術可連續化生成乙酸異丁酯，簡化了工藝流程，提高反應的收率，且反應條件溫和，收率高，無腐蝕，無環境污染。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的流程圖。
[0016]圖中標號如下:Cl 一反應精餾塔，C2 —乙酸甲酯回收塔，I 一反應精餾塔精餾段，2 一反應精飽塔反應段，3 —反應精飽塔提飽段，4 一反應精飽塔塔頂冷凝器，5 —反應精飽塔塔釜再沸器，6 —乙酸甲酯回收塔精餾段，7 —乙酸甲酯回收塔提餾段，8 —乙酸甲酯回收塔塔頂冷凝器，9 一乙酸甲酯回收塔塔釜再沸器。
【具體實施方式】
[0017]結合附圖對本發明作詳細的敘述。
[0018]如圖1所示，一種乙酸甲酯與異丁醇反應精餾制乙酸異丁酯的工藝方法采用兩塔流程，其中反應精餾塔Cl內部有依次上下連接的精餾段1、反應段2、提餾段3，頂部設有反應精餾塔塔頂冷凝器4，底部設有反應精餾塔塔釜再沸器5 ;乙酸甲酯回收塔C2內部有依次上下連接的精餾段6、提餾段7，頂部設有塔頂冷凝器8，底部設有塔釜再沸器9。
[0019]原料異丁醇從反應精餾塔Cl反應段2上部進入塔內，原料乙酸甲酯與乙酸甲酯和甲醇的共沸物混合，從反應精餾塔反應段2下部進入塔內，為保持乙酸異丁酯有較高的轉化率和選擇性，進料中的乙酸甲酯和異丁醇的總摩爾比為1:1 一 3:1 ;在反應精餾塔反應段2中，異丁醇和過量的乙酸甲酯反應，生成乙酸異丁酯和甲醇，甲醇和部分乙酸甲酯經過精餾段I提純后，經塔頂冷凝器4冷凝冷卻后，一部分回流回到精餾段I的上部，另一部分進入乙酸甲酯回收塔C2 ;反應生成的乙酸異丁酯沸點最高，經提餾段3進一步分離后，在反應精餾塔塔釜得到摩爾分數大于99.5%的乙酸異丁酯，收率大于99%。
[0020]從反應精餾塔Cl塔頂蒸出的甲醇和乙酸甲酯混合物進入乙酸甲酯回收塔C2內，乙酸甲酯和甲醇形成的共沸物從塔頂蒸出，經塔頂冷凝器冷凝冷卻后，一部分回流回乙酸甲酯回收塔C2內，另一部分與