催化精馏合成乙酸丁酯的工艺研究.pdfVIP

第 24卷第 6期 化学反应工程与工艺 Vol24．No6 2008年 12月 ChemicalReactionEngineeringandTechnology Dec．2008 文章编号：1001--7631 (2008)O6—0545—6 催化精馏合成 乙酸丁酯的工艺研究 邱 挺 黄智贤 程春飚 吴燕翔 (福州大学化学化工学院，福建 福州 350108) 摘要： 以乙酸和丁醇为原料，阳离子交换树脂为催化剂，采用固定床反应器和催化精馏塔对 乙酸丁酯的 合成工艺进行研究。以捆扎包的方式装填催化剂，研究了进料位置、空速、回流进料比和醇酸比等对 乙酸 丁酯收率和塔釜产品乙酸丁酯含量的影响，获得了合适的工艺条件为醇酸反应液经固定床预反应后从反应 段上部进料，体积空速0．235h_。，回流进料 比0．6，醇酸物质的量之比1：1。在该工艺条件下，丁醇转化 率为99．46 ，乙酸丁酯收率为97．58 ，塔釜乙酸丁酯的浓度为98．75％。考察进料乙酸浓度对该工艺的 影响，结果表 明乙酸浓度在 9O ～99 ，丁醇的转化率、乙酸丁酯产品收率及产品纯度受乙酸浓度的影 响很小。 关键词 ： 乙酸丁酯 ；催化精馏 ；合成 ；阳离子交换树脂 中图分类号 ： TQ032．41 TQ225．24+1 文献标识码：A 乙酸丁酯 (一Butylacetate)是化工和医药等行业的重要原料，也是染料和香料的重要中间体， 广泛应用于涂料、制革、香料和医药等工业L1]。乙酸丁酯的传统生产方法是采用硫酸作催化剂的直 接酯化法，但硫酸催化酯化法存在诸如设备腐蚀严重、副反应多、后处理工艺复杂和废液排放量大等 问题 。近年来，很多研究者致力于寻找更合适的催化剂 (如酸性阳离子交换树脂、分子筛、杂多酸和 固体超强酸等)用于反应精馏工艺生产乙酸丁酯，并取得了一定的成果[3]。采用连续反应精馏技术制 备乙酸丁酯 ，具有生产工艺简单、产品中副产物少 、转化率高和产品质量较好等优点[4]。但由于固 体酸催化剂存在制备复杂 、在酯化釜内容易粉化等缺点，能够真正工业化应用的并不多[6]。其中阳离 子交换树脂催化剂由于不溶于反应体系 ，易分离、回收和再生，能够重复使用 ，在工业上得到了较为 广泛的应用。王良恩等[7 以阳离子交换树脂作为催化剂 ，采用捆扎包 的装填方式 ，利用催化精馏技 术进行乙酸甲酯的水解 ，并已在多家石化企业成功地工业化 。目前催化精馏合成乙酸丁酯的工艺主要 有两种，即塔顶产出乙酸丁酯和塔釜产出乙酸丁酯，其 中塔顶 出酯工艺产品纯度约 95 ，塔釜出酯 工艺产品含酸相对较多，在精馏前需要中和，消耗碱液，使生产成本增加。为此，本研究以乙酸丁酯 的收率和产品乙酸丁酯纯度为 目标 ，以阳离子交换树脂为催化剂，采用捆扎包的装填方式 ，对催化精 馏合成乙酸丁酯工艺进行系统研究，以期实现丁醇的高转化率 ，获得高浓度乙酸丁酯产品。此外 ，本 研究还考察了进料 乙酸 中含水量对塔釜酯含量和乙酸丁酯收率的影响，使 乙酸乙酯酯化工艺中产生的 大量乙酸水溶液可作为乙酸丁酯合成工艺中的原料，为乙酸乙酯和乙酸丁酯的联产工艺提供理论基础。 1 实验部分 1．1 实验装置与方法 实验流程见图1。固定床反应器由玻璃管制成，塔径 2Omm，塔高700mm，内装 600rnn3．高的散装 强酸性阳离子交换树脂颗粒 (A-36，美国某公司)。催化精馏塔 由不锈钢管制成，塔 的上段为催化精馏 收稿 日期 ：2008—09—17；修订 日期 ：2008—11-12 作者简介 ：邱 挺 (1974一)，男，博士，副教授 。E—mail：tingqiu@fzu．edu．cn 基金项 目：福州大学科技发展启动基金项 目 (2008一XY-6) 546 化学反应工程与工艺 2008年 12月 段，下段为提馏段。催化精馏塔 内径为 32mm，