专利名称：变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生产设备的制作方法
技术领域：
本发明属于化工领域的精馏提纯，涉及一种变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生产设备。
背景技术：
乙酸乙酯又名醋酸乙酯，无色透明有芳香味的液体，具有优异的溶解性、快干性和低毒性，作为溶剂广泛用于涂料、粘合剂、橡胶和人造革等生产过程，作为萃取剂应用于制药和天然产物的分离过程，同时也是一种香料、香精的主要原料。目前乙酸乙酯生产方法主要采用乙酸与乙醇酯化法，反应过程中乙醇过量，得到的乙酸乙酯粗品中乙醇含量约为9%，若达到《GB/T 3728-2007工业用乙酸乙酯》优等品纯度99. 7%要求，需再次分离提纯，但乙酸乙酯和乙醇沸点只差1°C且存在共沸，常压下共沸点是71. 6°C，其中乙酸乙酯含量O. 693 (质量分数，下同)，因此生产高纯的乙酸乙酯，无法通过普通精馏实现。目前工业上对其分离方法有共沸精馏和萃取精馏。(I)中国专利CN96117836. I提供了一种共沸精馏分离乙酸乙酯和乙醇的方法。该方法以卤代烃为共沸剂，该共沸剂不与乙酸乙酯形成共沸物而与乙醇形成共沸物。分离的工艺流程由两个精馏塔构成，第一精馏塔塔底采出纯度为99. 1%的乙酸乙酯，第二精馏塔顶部采出纯度95%的乙醇，塔釜出水，该分离工艺乙酸乙酯的收率93%。(2)河北理工大学化工学院报道了使用N，N- 二甲基甲酰胺和二甲基亚砜组成的复合溶剂，采用间歇萃取精馏分离乙酸乙酯和乙醇，塔顶乙酸乙酯产品纯度达到99. 5%，使用复合溶剂所需的歇萃取精馏操作时间比使用单一溶剂所需的操作时间短，且单位质量产品能耗较使用单一溶剂要低。(3)北京化工大学化学工程学院采用离子液体为萃取剂，萃取精馏分离乙酸乙酯和乙醇并进行流程设计，结果表明乙酸乙酯回收率为98%时，乙酸乙酯纯度达到为99. 60%。以上几种方法中，方法(I)属于共沸精馏，方法(2，3)属于萃取精馏，上述现有技术中存在的不足(1)该些方法分离过程能耗均较高；(2)由于体系引入其他组分，如萃取齐U、共沸剂或无机盐等，一定程度上影响了产品的质量；(3)由于萃取剂或共沸剂中夹带少量的乙酸乙酯，从而降低了产品乙酸乙酯的收率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生产设备，该变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生产设备不仅实现了节能降耗的目的，而且解决了共沸精馏和萃取精馏工艺存在的产品纯度、溶剂回收和能耗较高等问题。本发明采取的技术方案
本发明变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法，其特征在于变压精馏分离共沸物的方法按如下步骤进行1)乙酸乙酯和乙醇混合物泵入进料预热器预热后进入加压精馏塔，经分离后塔釜得到高纯度的乙酸乙酯；塔顶得到加压下乙酸乙酯与乙醇的共沸物蒸汽分成两股，一股经冷凝器冷凝后回流，另一股作为常压精馏塔的热源，冷凝后部分回流至加压精馏塔顶部，另一部分泵入常压精馏塔分离；
2)加压精馏塔塔顶采出的物料泵入常压精馏塔，经分离后塔釜得到高纯度的乙醇；塔顶得到常压下乙酸乙酯和乙醇的共沸物蒸汽经冷凝器冷凝后，一部分回流至常压精馏塔塔顶，另一部分返回加压精馏塔循环套用。本发明变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的生产设备包括加压精馏塔和常压精馏塔。上述加压精馏塔为板式塔或填料塔，由精馏段与提馏段构成，其中精馏段理论板数为15 25，提馏段理论板数为10 20 ;操作压力为O. 3 I. OMPa(绝压)，回流比控制在2 6 ;所述加压精馏塔塔顶得到乙酸乙酯质量分数为58. 2 44. 2%，塔釜采出液为99. 7%·以上的乙酸乙酯。上述常压精馏塔为板式塔或填料塔，由精馏段与提馏段构成，其中精馏段理论板数为15 25，提馏段理论板数为10 20 ;操作压力为常压，回流比控制在2 5 ;所述常压精馏塔塔顶得到乙酸乙酯质量分数为69. 3%，返回加压精馏塔循环套用；塔釜采出质量分数大于99. 0%的甲醇。上述加压精馏塔的原料进料口连接有进料预热器，加压精馏塔的塔底出料口连接塔釜再沸器，加压精馏塔的共沸物蒸汽出料口连接塔顶冷凝器；所述常压精馏塔的塔底出料口连接塔釜再沸器和塔顶回流泵，常压精馏塔的共沸物蒸汽出料口连接塔顶冷凝器和塔顶回流泵。本发明的基本原理是利用乙酸乙酯和乙醇的共沸组成随压力变化灵敏的特点，采用两个操作压力不同的精馏塔实现共沸物的分离提纯，并通过热量集成，实现了节能降耗的目的，以及解决了目前共沸精馏和萃取精馏工艺存在的产品纯度、溶剂回收和能耗较高等问题。因此，本发明具有收率高、产品纯度高、能耗低和工艺简单等优点。
图I为本发明的变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的生产工艺流程 图中标号如下=Tl -加压精馏塔，T2 -常压精馏塔，EOl - Tl进料预热器，E02 - Tl塔顶冷凝器，E04 - T2塔顶冷凝器，E03 - Tl塔釜再沸器，E05 - T2塔釜再沸器，POl - Tl塔顶回流泵，P02 - T2塔顶回流泵，SOl -原料进料管，S02 - EOl冷物料出料管，S03 - Tl塔釜采出管，S04 - EOl热物料出料管，S05 - Tl塔顶蒸汽管，S06 - E02气相进料管，S07 - E05蒸汽进料管，S08 - Tl塔顶回流管，S09 - T2物料进料管，SlO - T2塔釜采出管，Sll - T2塔顶回流管，S12 - T2塔顶采出循环管。
具体实施例方式 本发明中乙酸乙酯和乙醇常压下的共沸组成为乙酸乙酯O. 693、乙醇O. 307 ；0. 4MPa(绝压)下的共沸组成为乙酸乙酯O. 549、乙醇O. 451 ；0. 6MPa (绝压)下的共沸组成为乙酸乙酯O. 501、乙醇O. 499 ；0. 8MPa (绝压)下的共沸组成为乙酸乙酯O. 467、乙醇O. 533。由于常压和加压下该体系共沸组成的差异，因此本发明中乙酸乙酯和乙醇先进入加压精馏塔分离后，塔釜得到高纯的乙酸乙酯，塔顶得到加压下乙酸乙酯与乙醇的共沸物，该共沸物进入常压精馏塔，塔釜得到高纯的乙醇，塔顶得到常压下乙酸乙酯和乙醇的共沸物返回加压精馏塔循环套用。下面结合图I对本发明进一步说明。乙酸乙酯和乙醇混合原料经进料管SOl后经Tl的进料预热器EOl预热后，与来自常压精馏塔T2塔顶来的循环物料S12混合后进入加压精馏塔Tl进行分离，塔内上升的共沸物蒸汽S05分成两股，其中一股蒸汽S06经塔顶冷凝器E02冷凝后回流，另一股蒸汽S07作为常压精馏塔T2的再沸器E05的热源，冷凝后经泵POl加压后部分由S08物料管回流至加压精馏塔顶部，另一部分由S09物料管进入常压精馏塔T2分离；塔釜得到高纯度的乙酸乙酯经S03物料管进入预热器EOl预热原料后经S04物料管出系统。
加压精馏塔塔顶采出的物料经S09物料管进入常压精馏塔T2分离，塔顶得到常压下乙酸乙酯和乙醇的共沸物蒸汽经冷凝器E04冷凝后，经泵P02加压后一部分由物料管Sll回流至常压精馏塔塔顶，另一部分经S12物料管返回加压精馏塔Tl循环套用；塔釜得到高纯度的乙醇经塔釜采出管SlO输出。实施例I :
采用附图I所示的工艺流程，进料流量为1000kg/h，进料温度25°C，进料组成乙酸乙酯91%，乙醇9%。加压精馏塔Tl塔身材料为SUS304，塔内填充CY700规整丝网波纹填料，塔径为600mm，理论板数为26，第18块进料，操作条件操作压力O. 8MPa，塔顶温度139. 2V,塔底温度157. 4°C，回流比5 ;常压精馏塔T2塔身材料为SUS304，塔内填充CY700规整丝网波纹填料，塔径为500mm，理论板数为30，第22块进料，操作条件操作压力O. IMPa,塔顶温度72°C，塔底温度78°C，回流比4。加压精馏塔塔Tl塔顶采出量为266. 3kg/h，组成乙酸乙酯O. 467，乙醇O. 533 ；塔釜采出量为911. 9kg/h，组成乙酸乙酯O. 997，乙醇O. 003。常压精馏塔塔T2塔顶采出量178. 2kg/h，组成:乙酸乙酯O. 693，乙醇O. 307 ;塔釜采出量为88. lkg/h，组成乙酸乙酯
O.01，乙醇 O. 99。可见采用本发明的变压精馏方法，分离提纯后乙酸乙酯的纯度达到99. 7%，收率达到 99. 8%ο实施例2
采用附图I所示的工艺流程，进料流量为1000kg/h，进料温度25°C，进料组成乙酸乙酯91%，乙醇9%。加压精馏塔Tl塔身材料为SUS304，塔内填充BX500规整丝网波纹填料，塔径为500mm，理论板数为30，第20块进料，操作条件操作压力0. 6MPa，塔顶温度128. 3°C,塔底温度144. 1°C，回流比5 ;常压精馏塔T2塔身材料为SUS304，塔内填充BX500规整丝网波纹填料，塔径为400mm，理论板数为36，第24块进料，操作条件操作压力0. IMPa,塔顶温度72°C，塔底温度78°C，回流比4. 5。加压精馏塔塔Tl塔顶采出量为313. 6kg/h，组成乙酸乙酯0. 501，乙醇0. 499 ;塔釜采出量为911.9kg/h，组成乙酸乙酯0.997，乙醇0.003。常压精馏塔塔T2塔顶采出量为225. 4kg/h，组成:乙酸乙酯0. 693，乙醇0. 307 ;塔釜采出量为88. lkg/h，组成乙酸乙酯
0.01，乙醇 0. 99。
实施例3
采用附图I所示的工艺流程，进料流量为1500kg/h，进料温度25°C，进料组成乙酸乙酯91%，乙醇9%。加压精馏塔Tl塔身材料为SUS304，塔内填充CY700规整丝网波纹填料，塔径为800mm，理论板数为30，第20块进料，操作条件操作压力O. 4MPa，塔顶温度114°C，塔底温度127°C，回流比4. 5 ;常压精馏塔T2塔身材料为SUS304，塔内填充CY700规整丝网波纹填料，塔径为600mm，理论板数为36，第24块进料，操作条件操作压力O. IMPa，塔顶温度720C，塔底温度78°C，回流比4。加压精馏塔塔Tl塔顶采出量为627. 2kg/h，组成乙酸乙酯O. 549，乙醇O. 451 ;塔釜采出量为1367. 8kg/h，组成乙酸乙酯O. 997，乙醇O. 003。常压精馏塔塔T2塔顶采出量为494. 9kg/h，组成乙酸乙酯O. 693，乙醇O. 307 ;塔釜采出量为132. 2kg/h，组成乙酸乙酯 O. 01，乙醇 O. 99。可见采用本发明的变压精馏方法，分离提纯后乙酸乙酯的纯度达到99. 7%，收率达 到 99. 8%ο本发明利用乙酸乙酯和乙醇的共沸组成随压力变化灵敏的特点，采用两个操作压力不同的精馏塔实现共沸物的分离提纯，并通过热量集成，实现了节能降耗的目的，以及解决了目前共沸精馏和萃取精馏工艺存在的产品纯度、溶剂回收和能耗较高等问题。因此，本发明具有收率高、产品纯度高、能耗低和工艺简单等优点。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法，其特征在于变压精馏分离共沸物的方法按如下步骤进行 1)乙酸乙酯和乙醇混合物泵入进料预热器预热后进入加压精馏塔，经分离后塔釜得到高纯度的乙酸乙酯；塔顶得到加压下乙酸乙酯与乙醇的共沸物蒸汽分成两股，一股经冷凝器冷凝后回流，另一股作为常压精馏塔的热源，冷凝后部分回流至加压精馏塔顶部，另一部分泵入常压精馏塔分离； 2)加压精馏塔塔顶采出的物料泵入常压精馏塔，经分离后塔釜得到高纯度的乙醇；塔顶得到常压下乙酸乙酯和乙醇的共沸物蒸汽经冷凝器冷凝后，一部分回流至常压精馏塔塔顶，另一部分返回加压精馏塔循环套用。
2.一种实现权利要求I所述变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇的生产设备，其特征在于所述生产设备包括加压精馏塔和常压精馏塔。
3.根据权利要求2所述变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇的生产设备，其特征在于所述加压精馏塔为板式塔或填料塔，由精馏段与提馏段构成，其中精馏段理论板数为15 25，提馏段理论板数为10 20 ;操作压力为O. 3 I. OMPa (绝压)，回流比控制在2 6 ;所述加压精馏塔塔顶得到乙酸乙酯质量分数为58. 2 44. 2%，塔釜采出液为99. 7%以上的乙酸乙酯。
4.根据权利要求2或3所述变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇的生产设备，其特征在于所述常压精馏塔为板式塔或填料塔，由精馏段与提馏段构成，其中精馏段理论板数为15 25，提馏段理论板数为10 20 ;操作压力为常压，回流比控制在2 5 ;所述常压精馏塔塔顶得到乙酸乙酯质量分数为69. 3%，返回加压精馏塔循环套用；塔釜采出质量分数大于99. 0%的甲醇。
5.根据权利要求2所述变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇的生产设备，其特征在于所述加压精馏塔的原料进料口连接有进料预热器，加压精馏塔的塔底出料口连接塔釜再沸器，加压精馏塔的共沸物蒸汽出料口连接塔顶冷凝器；所述常压精馏塔的塔底出料口连接塔釜再沸器和塔顶回流泵，常压精馏塔的共沸物蒸汽出料口连接塔顶冷凝器和塔顶回流泵。
全文摘要
本发明提供一种变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生产设备，其工艺流程为乙酸乙酯和乙醇混合物泵入进料预热器预热后进入加压精馏塔，经分离后塔釜得到高纯的乙酸乙酯，塔顶得到加压下乙酸乙酯与乙醇的共沸物蒸汽分成两股，一股经冷凝器冷凝后回流，另一股作为常压精馏塔的热源，冷凝后部分回流至加压精馏塔顶部，另一部分泵入常压精馏塔分离；经分离后常压精馏塔塔釜得到高纯的乙醇，塔顶得到常压下乙酸乙酯和乙醇的共沸物蒸汽经冷凝器冷凝后，一部分回流至常压精馏塔塔顶，另一部分返回加压精馏塔循环套用。本发明采用变压精馏技术，可连续操作、工艺流程简单，具有能耗低、物耗低、产品纯度高等特点。
文档编号C07C69/14GK102942475SQ20121048124
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者杨金杯, 余美琼 申请人:福建师范大学福清分校