一种利用催化精馏法合成乙酸丙酯的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于乙酸丙酯制备技术领域，尤其涉及一种利用催化精馏法合成乙酸丙酯 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 乙酸丙酯的分子式为C5HltlO2,熔点为-92. 5°C，沸点为101. 5°C，有水存在时逐渐水 解，生成乙酸和丙醇，能与醇、醚、酮、酯、烃类、油脂等混溶，微溶于水。乙酸丙酯是一种良好 的有机溶剂，主要用作印刷油墨溶剂，用作调味剂、香料及硝基纤维素和其他纤维素衍生 物的溶剂，也大量用作涂料、硝基喷漆、清漆及各种树脂的优良溶剂，还应用于香精香料行 业，同时在气相色谱中也能作定性、定量的标准物质。
[0003] 国内从1958年开始生产乙酸丙酯，主要的生产方法为：
[0004] (1)传统生产工艺：以浓硫酸为催化剂，乙酸和丙醇酯化得到乙酸丙酯产品，该工 艺一般将原料乙酸、丙醇和浓硫酸按一定比例混合后，直接加入反应釜内进行反应，之后将 反应混合物分理，得到乙酸丙酯产品。该方法的缺点在于：在酯化反应过程中，浓硫酸常发 生脱水、氧化和自身酯化反应，其结果是产生大量副反应，导致反应混合物中有少量醚、硫 酸酯、不饱和羰基化合物存在，给产物的精制及原料回收均带来困难；且反应产物经过中 和、水洗等后处理除去作为催化剂的硫酸时，会产生"三废"，污染环境；另外，硫酸严重腐蚀 反应设备，必须定期更新设备，提高了生产成本。
[0005] (2)以固体酸为催化剂的生产工艺：该工艺一般在带有冷凝柱的反应釜内完成， 固体酸催化剂加入反应釜内，精馏柱塔顶全回流，物料在反应器内不断循环反应，一定时间 后，将反应料液从反应釜取出进行分离，得到乙酸丙酯产品。该方法的缺点在于：该工艺虽 然避免了浓硫酸作为催化剂对环境所造成的污染以及对设备的腐蚀，但是该工艺存在丙醇 转化率低的缺点，丙醇转化率在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，大大增加后续产品分离的能耗，增加了乙酸丙酯的生产成本。
【发明内容】
[0006] 本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种利用催化精馏法合成乙酸丙酯的 制备方法，该方法能够降低试剂对设备的腐蚀，提高丙醇转化率。
[0007] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种利用催化精馏法合成乙酸丙酯的 制备方法，步骤如下：
[0008] (1)向催化精馏塔塔釜加入70wt%的乙酸，并加入沸石，控制催化精馏塔塔釜的 加热功率为110?180W，同时保持催化精馏塔塔体处于保温状态；
[0009] (2)催化精馏塔塔釜达到118°C后，向催化精馏塔中加入乙酸和丙醇，乙酸与丙醇 的进料摩尔比为1. 5?3. 0:1，乙酸和丙醇在装有阳离子交换树脂的反应段中反应，催化精 馏塔中开始回流后停止进料，回流反应30min ;
[0010] (3)将乙酸和丙醇以摩尔比为1. 5?3. 0:1的用量再次进料，催化精馏塔中反应得 到的乙酸丙酯进入产品精制塔，控制产品精制塔塔釜的加热功率为110?180W，并控制产 品精制塔塔顶回流比为1. 2?3. 0,采出量为0. 1?0. 45,产品精制塔塔釜即得浓度99%以 上的乙酸丙酯产品。
[0011] 其中，所述的乙酸进料温度为常温，丙醇进料温度为95°C。
[0012] 所述的阳离子交换树脂为D113型、DOOl型、Amber lyst-15型或Amber lyst-35 型。
[0013] 反应过程中，催化精馏塔塔釜得到浓度98%以上的乙酸热溶液，能够继续作为原 料与丙醇混合进入催化精馏塔，且能够对丙醇预热，降低反应过程中的能耗。
[0014] 反应过程中，催化精馏塔和产品精制塔均在常压状态。
[0015] 本发明的优点和有益效果在于：
[0016] 1、本发明采用催化精馏法合成乙酸丙酯，使用固体酸催化剂，克服了浓硫酸作为 催化剂对环境的污染和对设备的腐蚀，且固体酸催化剂使用寿命长，能够循环使用，降低了 乙酸丙酯的生产成本；
[0017] 2、本发明使用过量的乙酸，并且在反应过程中，生成的乙酸丙酯不断从催化精馏 塔中采出，大大提高了丙醇的转化率，且得到的乙酸丙酯产物浓度高达99%以上。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的工艺流程图；
[0019] 图中，1、丙醇预热器；2、催化精馏塔塔顶冷凝器；3、催化精馏塔；4、催化精馏塔塔 釜；5、液液分相器；6、产品精制塔塔顶冷凝器；7、产品精制塔；8、产品精制塔塔釜。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0021] 实施例1
[0022] -种利用催化精馏法合成乙酸丙酯的制备方法，步骤如下：
[0023] (1)向催化精馏塔塔釜4加入70wt%的乙酸，并加入沸石防止暴沸，加热催化精馏 塔塔釜4,控制催化精馏塔塔釜4加热功率为180W，并打开塔体保温开关；
[0024] (2)当催化精馏塔塔釜4温度达到118°C以后，开始进料，控制乙酸进料量为6mol/ h，乙酸进料温度为室温，控制丙醇进料量为3mol/h，丙醇经预热器1加热至95°C后进料，乙 酸和丙醇在阳离子交换树脂作用下反应，直到催化精馏塔3开始回流，停止进料，全回流反 应 30min ;
[0025] (3)乙酸和丙醇按照步骤（2)的进料量开始再次进料，并打开产品精制塔调节阀， 反应生成的乙酸丙酯与其他物质以共沸物的形式不断从催化精馏塔塔顶采出，经过催化精 馏塔塔顶冷凝器2进入液液分相器5,水相直接排出，有机相中的乙酸丙酯进入产品精制塔 7,其余有机相回流到催化精馏塔3 ;当产品精制塔塔釜8液位达到50%以后，开始对其加 热，控制产品精制塔塔釜8的加热功率为180W，控制产品精制塔塔顶回流比为2. 0,采出量 为lml/min，产品精制塔塔釜8得到乙酸丙酯，其他共沸物从产品精制塔塔顶采出，经过产 品精制塔塔顶冷凝器6进入液液分相器5,水相直接排出，其他有机相进入反应系统，循环 反应。
[0026] 当塔顶、塔釜、塔内各段温度基本不变后，认为系统达到稳定状态，此时丙醇转化 率为95. 23%，催化精馏塔塔釜乙酸溶液组成及产品精制塔塔釜产品组成如表1所示。
[0027] 表1塔釜产品组成
[0028]
【主权项】
1. 一种利用催化精馏法合成乙酸丙酯的制备方法，其特征在于步骤如下： ⑴向催化精馏塔塔釜加入70wt%的乙酸，并加入沸石，控制催化精馏塔塔釜的加热 功率为110?180W，同时保持催化精馏塔塔体处于保温状态； (2) 催化精馏塔塔釜达到118°C后，向催化精馏塔中加入乙酸和丙醇，乙酸与丙醇的进 料摩尔比为1. 5?3. 0:1，乙酸和丙醇在装有阳离子交换树脂的反应段中反应，催化精馏塔 中开始回流后停止进料，回流反应30min ; (3) 将乙酸和丙醇以摩尔比为1.5?3. 0:1的用量再次进料，催化精馏塔中反应得到的 乙酸丙醋进入广品精制塔，控制广品精制塔塔爸的加热功率为110?180W，并控制广品精 制塔塔顶回流比为1. 2?3. 0,采出量为0. 1?0. 45,产品精制塔塔釜即得浓度99%以上的 乙酸丙酯产品。
2. 根据权利要求1所述的一种利用催化精馏法合成乙酸丙酯的制备方法，其特征在于 所述的乙酸进料温度为常温，丙醇进料温度为95°C。
3. 根据权利要求1所述的一种利用催化精馏法合成乙酸丙酯的制备方法，其特征在于 所述的阳离子交换树脂为D113型、DOOl型、Amberlyst-15型或Amberlyst-35型。
【专利摘要】本发明属于乙酸丙酯制备技术领域，尤其涉及一种利用催化精馏法合成乙酸丙酯的制备方法，步骤为：向催化精馏塔中加入乙酸和丙醇，乙酸和丙醇在装有阳离子交换树脂的反应段中反应，催化精馏塔中开始回流后停止进料，回流反应30min；将乙酸和丙醇再次进料，催化精馏塔中反应得到的乙酸丙酯进入产品精制塔，产品精制塔塔釜即得浓度99％以上的乙酸丙酯产品。本发明采用催化精馏法合成乙酸丙酯，使用固体酸催化剂，环保且对设备无腐蚀，固体酸催化剂能够循环使用，降低了乙酸丙酯的生产成本；使用过量的乙酸，并且在反应过程中，生成的乙酸丙酯不断从催化精馏塔中采出，大大提高了丙醇的转化率，且得到的乙酸丙酯产物浓度高达99％以上。
【IPC分类】C07C67-08, C07C67-54, C07C69-14
【公开号】CN104610055
【申请号】CN201510001369
【发明人】田晖, 宋华西, 任万忠, 刘坤, 许文友, 牛韶杰
【申请人】烟台大学, 烟台宏泰达化工有限责任公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月4日