變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生產設備的製作方法
2023-05-05 16:16:31
專利名稱：變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生產設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於化工領域的精餾提純，涉及一種變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生產設備。
背景技術：
乙酸乙酯又名醋酸乙酯，無色透明有芳香味的液體，具有優異的溶解性、快乾性和低毒性，作為溶劑廣泛用於塗料、粘合劑、橡膠和人造革等生產過程，作為萃取劑應用於製藥和天然產物的分離過程，同時也是一種香料、香精的主要原料。目前乙酸乙酯生產方法主要採用乙酸與乙醇酯化法，反應過程中乙醇過量，得到的乙酸乙酯粗品中乙醇含量約為9%，若達到《GB/T 3728-2007工業用乙酸乙酯》優等品純度99. 7%要求，需再次分離提純，但乙酸乙酯和乙醇沸點只差1°C且存在共沸，常壓下共沸點是71. 6°C，其中乙酸乙酯含量O. 693 (質量分數，下同)，因此生產高純的乙酸乙酯，無法通過普通精餾實現。目前工業上對其分離方法有共沸精餾和萃取精餾。(I)中國專利CN96117836. I提供了一種共沸精餾分離乙酸乙酯和乙醇的方法。該方法以滷代烴為共沸劑，該共沸劑不與乙酸乙酯形成共沸物而與乙醇形成共沸物。分離的工藝流程由兩個精餾塔構成，第一精餾塔塔底採出純度為99. 1%的乙酸乙酯，第二精餾塔頂部採出純度95%的乙醇，塔釜出水，該分離工藝乙酸乙酯的收率93%。(2)河北理工大學化工學院報導了使用N，N- 二甲基甲醯胺和二甲基亞碸組成的複合溶劑，採用間歇萃取精餾分離乙酸乙酯和乙醇，塔頂乙酸乙酯產品純度達到99. 5%，使用複合溶劑所需的歇萃取精餾操作時間比使用單一溶劑所需的操作時間短，且單位質量產品能耗較使用單一溶劑要低。(3)北京化工大學化學工程學院採用離子液體為萃取劑，萃取精餾分離乙酸乙酯和乙醇並進行流程設計，結果表明乙酸乙酯回收率為98%時，乙酸乙酯純度達到為99. 60%。以上幾種方法中，方法(I)屬於共沸精餾，方法(2，3)屬於萃取精餾，上述現有技術中存在的不足(1)該些方法分離過程能耗均較高；(2)由於體系引入其他組分，如萃取齊U、共沸劑或無機鹽等，一定程度上影響了產品的質量；(3)由於萃取劑或共沸劑中夾帶少量的乙酸乙酯，從而降低了產品乙酸乙酯的收率。
發明內容
本發明的目的在於克服上述技術的不足，提供一種變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生產設備，該變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生產設備不僅實現了節能降耗的目的，而且解決了共沸精餾和萃取精餾工藝存在的產品純度、溶劑回收和能耗較高等問題。本發明採取的技術方案
本發明變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法，其特徵在於變壓精餾分離共沸物的方法按如下步驟進行1)乙酸乙酯和乙醇混合物泵入進料預熱器預熱後進入加壓精餾塔，經分離後塔釜得到高純度的乙酸乙酯；塔頂得到加壓下乙酸乙酯與乙醇的共沸物蒸汽分成兩股，一股經冷凝器冷凝後回流，另一股作為常壓精餾塔的熱源，冷凝後部分回流至加壓精餾塔頂部，另一部分泵入常壓精餾塔分離；
2)加壓精餾塔塔頂採出的物料泵入常壓精餾塔，經分離後塔釜得到高純度的乙醇；塔頂得到常壓下乙酸乙酯和乙醇的共沸物蒸汽經冷凝器冷凝後，一部分回流至常壓精餾塔塔頂，另一部分返回加壓精餾塔循環套用。本發明變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的生產設備包括加壓精餾塔和常壓精餾塔。上述加壓精餾塔為板式塔或填料塔，由精餾段與提餾段構成，其中精餾段理論板數為15 25，提餾段理論板數為10 20 ;操作壓力為O. 3 I. OMPa(絕壓)，回流比控制在2 6 ;所述加壓精餾塔塔頂得到乙酸乙酯質量分數為58. 2 44. 2%，塔釜採出液為99. 7%·以上的乙酸乙酯。上述常壓精餾塔為板式塔或填料塔，由精餾段與提餾段構成，其中精餾段理論板數為15 25，提餾段理論板數為10 20 ;操作壓力為常壓，回流比控制在2 5 ;所述常壓精餾塔塔頂得到乙酸乙酯質量分數為69. 3%，返回加壓精餾塔循環套用；塔釜採出質量分數大於99. 0%的甲醇。上述加壓精餾塔的原料進料口連接有進料預熱器，加壓精餾塔的塔底出料口連接塔釜再沸器，加壓精餾塔的共沸物蒸汽出料口連接塔頂冷凝器；所述常壓精餾塔的塔底出料口連接塔釜再沸器和塔頂回流泵，常壓精餾塔的共沸物蒸汽出料口連接塔頂冷凝器和塔頂回流泵。本發明的基本原理是利用乙酸乙酯和乙醇的共沸組成隨壓力變化靈敏的特點，採用兩個操作壓力不同的精餾塔實現共沸物的分離提純，並通過熱量集成，實現了節能降耗的目的，以及解決了目前共沸精餾和萃取精餾工藝存在的產品純度、溶劑回收和能耗較高等問題。因此，本發明具有收率高、產品純度高、能耗低和工藝簡單等優點。
圖I為本發明的變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的生產工藝流程 圖中標號如下=Tl -加壓精餾塔，T2 -常壓精餾塔，EOl - Tl進料預熱器，E02 - Tl塔頂冷凝器，E04 - T2塔頂冷凝器，E03 - Tl塔釜再沸器，E05 - T2塔釜再沸器，POl - Tl塔頂回流泵，P02 - T2塔頂回流泵，SOl -原料進料管，S02 - EOl冷物料出料管，S03 - Tl塔釜採出管，S04 - EOl熱物料出料管，S05 - Tl塔頂蒸汽管，S06 - E02氣相進料管，S07 - E05蒸汽進料管，S08 - Tl塔頂回流管，S09 - T2物料進料管，SlO - T2塔釜採出管，Sll - T2塔頂回流管，S12 - T2塔頂採出循環管。
具體實施例方式 本發明中乙酸乙酯和乙醇常壓下的共沸組成為乙酸乙酯O. 693、乙醇O. 307 ；0. 4MPa(絕壓)下的共沸組成為乙酸乙酯O. 549、乙醇O. 451 ；0. 6MPa (絕壓)下的共沸組成為乙酸乙酯O. 501、乙醇O. 499 ；0. 8MPa (絕壓)下的共沸組成為乙酸乙酯O. 467、乙醇O. 533。由於常壓和加壓下該體系共沸組成的差異，因此本發明中乙酸乙酯和乙醇先進入加壓精餾塔分離後，塔釜得到高純的乙酸乙酯，塔頂得到加壓下乙酸乙酯與乙醇的共沸物，該共沸物進入常壓精餾塔，塔釜得到高純的乙醇，塔頂得到常壓下乙酸乙酯和乙醇的共沸物返回加壓精餾塔循環套用。下面結合圖I對本發明進一步說明。乙酸乙酯和乙醇混合原料經進料管SOl後經Tl的進料預熱器EOl預熱後，與來自常壓精餾塔T2塔頂來的循環物料S12混合後進入加壓精餾塔Tl進行分離，塔內上升的共沸物蒸汽S05分成兩股，其中一股蒸汽S06經塔頂冷凝器E02冷凝後回流，另一股蒸汽S07作為常壓精餾塔T2的再沸器E05的熱源，冷凝後經泵POl加壓後部分由S08物料管回流至加壓精餾塔頂部，另一部分由S09物料管進入常壓精餾塔T2分離；塔釜得到高純度的乙酸乙酯經S03物料管進入預熱器EOl預熱原料後經S04物料管出系統。
加壓精餾塔塔頂採出的物料經S09物料管進入常壓精餾塔T2分離，塔頂得到常壓下乙酸乙酯和乙醇的共沸物蒸汽經冷凝器E04冷凝後，經泵P02加壓後一部分由物料管Sll回流至常壓精餾塔塔頂，另一部分經S12物料管返回加壓精餾塔Tl循環套用；塔釜得到高純度的乙醇經塔釜採出管SlO輸出。實施例I :
採用附圖I所示的工藝流程，進料流量為1000kg/h，進料溫度25°C，進料組成乙酸乙酯91%，乙醇9%。加壓精餾塔Tl塔身材料為SUS304，塔內填充CY700規整絲網波紋填料，塔徑為600mm，理論板數為26，第18塊進料，操作條件操作壓力O. 8MPa，塔頂溫度139. 2V,塔底溫度157. 4°C，回流比5 ;常壓精餾塔T2塔身材料為SUS304，塔內填充CY700規整絲網波紋填料，塔徑為500mm，理論板數為30，第22塊進料，操作條件操作壓力O. IMPa,塔頂溫度72°C，塔底溫度78°C，回流比4。加壓精餾塔塔Tl塔頂採出量為266. 3kg/h，組成乙酸乙酯O. 467，乙醇O. 533 ；塔釜採出量為911. 9kg/h，組成乙酸乙酯O. 997，乙醇O. 003。常壓精餾塔塔T2塔頂採出量178. 2kg/h，組成:乙酸乙酯O. 693，乙醇O. 307 ;塔釜採出量為88. lkg/h，組成乙酸乙酯
O.01，乙醇 O. 99。可見採用本發明的變壓精餾方法，分離提純後乙酸乙酯的純度達到99. 7%，收率達到 99. 8%ο實施例2
採用附圖I所示的工藝流程，進料流量為1000kg/h，進料溫度25°C，進料組成乙酸乙酯91%，乙醇9%。加壓精餾塔Tl塔身材料為SUS304，塔內填充BX500規整絲網波紋填料，塔徑為500mm，理論板數為30，第20塊進料，操作條件操作壓力0. 6MPa，塔頂溫度128. 3°C,塔底溫度144. 1°C，回流比5 ;常壓精餾塔T2塔身材料為SUS304，塔內填充BX500規整絲網波紋填料，塔徑為400mm，理論板數為36，第24塊進料，操作條件操作壓力0. IMPa,塔頂溫度72°C，塔底溫度78°C，回流比4. 5。加壓精餾塔塔Tl塔頂採出量為313. 6kg/h，組成乙酸乙酯0. 501，乙醇0. 499 ;塔釜採出量為911.9kg/h，組成乙酸乙酯0.997，乙醇0.003。常壓精餾塔塔T2塔頂採出量為225. 4kg/h，組成:乙酸乙酯0. 693，乙醇0. 307 ;塔釜採出量為88. lkg/h，組成乙酸乙酯
0.01，乙醇 0. 99。
實施例3
採用附圖I所示的工藝流程，進料流量為1500kg/h，進料溫度25°C，進料組成乙酸乙酯91%，乙醇9%。加壓精餾塔Tl塔身材料為SUS304，塔內填充CY700規整絲網波紋填料，塔徑為800mm，理論板數為30，第20塊進料，操作條件操作壓力O. 4MPa，塔頂溫度114°C，塔底溫度127°C，回流比4. 5 ;常壓精餾塔T2塔身材料為SUS304，塔內填充CY700規整絲網波紋填料，塔徑為600mm，理論板數為36，第24塊進料，操作條件操作壓力O. IMPa，塔頂溫度720C，塔底溫度78°C，回流比4。加壓精餾塔塔Tl塔頂採出量為627. 2kg/h，組成乙酸乙酯O. 549，乙醇O. 451 ;塔釜採出量為1367. 8kg/h，組成乙酸乙酯O. 997，乙醇O. 003。常壓精餾塔塔T2塔頂採出量為494. 9kg/h，組成乙酸乙酯O. 693，乙醇O. 307 ;塔釜採出量為132. 2kg/h，組成乙酸乙酯 O. 01，乙醇 O. 99。可見採用本發明的變壓精餾方法，分離提純後乙酸乙酯的純度達到99. 7%，收率達 到 99. 8%ο本發明利用乙酸乙酯和乙醇的共沸組成隨壓力變化靈敏的特點，採用兩個操作壓力不同的精餾塔實現共沸物的分離提純，並通過熱量集成，實現了節能降耗的目的，以及解決了目前共沸精餾和萃取精餾工藝存在的產品純度、溶劑回收和能耗較高等問題。因此，本發明具有收率高、產品純度高、能耗低和工藝簡單等優點。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬於本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法，其特徵在於變壓精餾分離共沸物的方法按如下步驟進行 1)乙酸乙酯和乙醇混合物泵入進料預熱器預熱後進入加壓精餾塔，經分離後塔釜得到高純度的乙酸乙酯；塔頂得到加壓下乙酸乙酯與乙醇的共沸物蒸汽分成兩股，一股經冷凝器冷凝後回流，另一股作為常壓精餾塔的熱源，冷凝後部分回流至加壓精餾塔頂部，另一部分泵入常壓精餾塔分離； 2)加壓精餾塔塔頂採出的物料泵入常壓精餾塔，經分離後塔釜得到高純度的乙醇；塔頂得到常壓下乙酸乙酯和乙醇的共沸物蒸汽經冷凝器冷凝後，一部分回流至常壓精餾塔塔頂，另一部分返回加壓精餾塔循環套用。
2.一種實現權利要求I所述變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇的生產設備，其特徵在於所述生產設備包括加壓精餾塔和常壓精餾塔。
3.根據權利要求2所述變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇的生產設備，其特徵在於所述加壓精餾塔為板式塔或填料塔，由精餾段與提餾段構成，其中精餾段理論板數為15 25，提餾段理論板數為10 20 ;操作壓力為O. 3 I. OMPa (絕壓)，回流比控制在2 6 ;所述加壓精餾塔塔頂得到乙酸乙酯質量分數為58. 2 44. 2%，塔釜採出液為99. 7%以上的乙酸乙酯。
4.根據權利要求2或3所述變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇的生產設備，其特徵在於所述常壓精餾塔為板式塔或填料塔，由精餾段與提餾段構成，其中精餾段理論板數為15 25，提餾段理論板數為10 20 ;操作壓力為常壓，回流比控制在2 5 ;所述常壓精餾塔塔頂得到乙酸乙酯質量分數為69. 3%，返回加壓精餾塔循環套用；塔釜採出質量分數大於99. 0%的甲醇。
5.根據權利要求2所述變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇的生產設備，其特徵在於所述加壓精餾塔的原料進料口連接有進料預熱器，加壓精餾塔的塔底出料口連接塔釜再沸器，加壓精餾塔的共沸物蒸汽出料口連接塔頂冷凝器；所述常壓精餾塔的塔底出料口連接塔釜再沸器和塔頂回流泵，常壓精餾塔的共沸物蒸汽出料口連接塔頂冷凝器和塔頂回流泵。
全文摘要
本發明提供一種變壓精餾分離乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生產設備，其工藝流程為乙酸乙酯和乙醇混合物泵入進料預熱器預熱後進入加壓精餾塔，經分離後塔釜得到高純的乙酸乙酯，塔頂得到加壓下乙酸乙酯與乙醇的共沸物蒸汽分成兩股，一股經冷凝器冷凝後回流，另一股作為常壓精餾塔的熱源，冷凝後部分回流至加壓精餾塔頂部，另一部分泵入常壓精餾塔分離；經分離後常壓精餾塔塔釜得到高純的乙醇，塔頂得到常壓下乙酸乙酯和乙醇的共沸物蒸汽經冷凝器冷凝後，一部分回流至常壓精餾塔塔頂，另一部分返回加壓精餾塔循環套用。本發明採用變壓精餾技術，可連續操作、工藝流程簡單，具有能耗低、物耗低、產品純度高等特點。
文檔編號C07C69/14GK102942475SQ20121048124
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者楊金杯, 餘美瓊 申請人:福建師範大學福清分校