CN101863760B - 一种醋酸正丙酯的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种醋酸正丙酯的生产方法，包括：a、将醋酸和正丙醇的混合物连续送入装有强酸性阳离子交换树脂的第一固定床进行第一段酯化反应；b、将第一段酯化反应得到混合物送入第一精馏塔进行第一次精馏去水；c、所述第一次精馏得到的第一部分去水混合物返回所述第一精馏塔；将剩余部分去水混合物送入第二精馏塔进行第二次精馏去除正丙醇和少量残余水分，得到醋酸正丙酯成品；d、将所述步骤b中的第一精馏塔中的提留段混合物送入装有强酸性阳离子交换树脂的第二固定床进行第二段酯化反应；e、将所述第二段酯化反应得到混合物返回进行步骤b和步骤c。本发明提供的方法适合工业化生产，并具有环保、催化剂重复利用率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，特别涉及一种醋酸正丙酯的生产方法。
背景技术
醋酸正丙酯是一种常用的化工原料，它对于多种合成树脂均具有优良的溶解能力，是乙基纤维素、硝基纤维素、苯乙烯、甲基丙烯酸酯树脂等许多合成树脂的优良溶剂。醋酸正丙酯也是工业常用的脱水剂，被广泛应用于弹性版印刷、凸版印刷、聚烯烃薄膜印刷和聚酰胺薄膜印刷领域。
传统的醋酸正丙酯的生产方法是以浓硫酸作为催化剂，采用间歇法的生产工艺，即醋酸和正丙醇在浓硫酸催化下至反应完全，再将反应液冷却、中和浓硫酸、分离出废酸后进行常压精馏，得到醋酸正丙酯产品。但是传统的间歇式生产方法原料转化率较低。为了提高原料的转化率，现有技术有以酸性均相催化剂催化醋酸和正丙酯或异丙酯的酯化反应，采用反应精馏-萃取-精馏的联合工艺制备醋酸丙酯，如申请号为200510027919.0的中国专利文献公开了一种制备提纯醋酸丙酯的方法，该方法是以醋酸和正丙醇或异丙醇为原料，采用酸性均相催化剂，将原料与催化剂送入酯化塔反应后得到粗酯，然后将粗酯送入液液转盘萃取塔萃取后再进行连续蒸馏，得到醋酸正丙酯产品或醋酸异丙酯产品。该方法虽然使原料转化率有所提高，但是萃取剂使用量较大，约为粗酯的一半，由于萃取剂回收比较繁琐，因而会增加产品的能耗，不适合于大规模工业化生产；同时酸性均相催化剂的重复利用率低，酯化反应后得到的粗酯需要进行脱酸处理，进而产生工业废水废渣，污染环境。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种催化剂重复利用率高、环保性好，并且适用于工业化扩大生产的环醋酸正丙酯的生产方法，该方法，包括：
a、将醋酸和正丙醇的混合物连续送入装有强酸性阳离子交换树脂的第一固定床进行第一段酯化反应；
b、将第一段酯化反应得到混合物送入第一精馏塔进行第一次精馏去水；
c、所述第一次精馏得到的第一部分去水混合物返回所述第一次精馏塔维持塔内平衡；
将剩余部分去水混合物送入第二精馏塔进行第二次精馏去除正丙醇和少量残余水分，得到醋酸正丙酯成品；
d、将所述步骤b中的第一精馏塔中的提留段混合物送入装有强酸性阳离子交换树脂的第二固定床进行第二段酯化反应；
e、将所述第二段酯化反应得到混合物返回进行步骤b和步骤c。
优选的，所述醋酸和正丙醇的混合物中醋酸和正丙醇的摩尔比为1∶1.1～1.3。
优选的，第一段固定床中酸性阳离子树脂的填装体积为固定床容积的1/4～1/2。
优选的，第一段酯化反应的温度为115℃～125℃。
优选的，第一精馏塔塔釜温度为115℃～125℃，塔顶温度为90℃～95℃。
优选的，第二精馏塔塔釜温度为100℃～110℃，塔顶温度为85℃～95℃。
优选的，第二段固定床中酸性阳离子树脂的填装体积为固定床容积的1/4～1/2。
优选的，第二段酯化反应的温度为115℃～125℃。
本发明提供一种醋酸正丙酯的生产方法，本发明是采用固体催化剂强酸性阳离子交换树脂进行两段酯化反应，本发明先将反应原料连续送入装有强酸性阳离子交换树脂的第一固定床进行第一段酯化反应，强酸性阳离子交换树脂含有大量的强酸性阳离子基团，易在溶液中离解出H+，催化活性高，反应速率较快，适于进行连续化生产，树脂本体所含的负电基团，能吸附结合溶液中的其他离子，树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换，因而产物无需进行脱酸处理，减少了工业废水废渣的排放，同时此种树脂使用一段时间后可利用化学药品使阳离子交换向反向方向进行，使树脂内的官能团回复原来的状态，以供循环使用；将反应后的混合物送入第一精馏塔进行第一次精馏去水；将第一次精馏的得到的第一部分去水混合返回精馏塔用以维持塔内平衡，剩余部分去水混合物送入第二精馏中进行第二次精馏去除正丙醇和少量残余水分得到醋酸正丙酯成品；抽提第一精馏塔提留段的混合物送入装有强酸性阳离子交换树脂的第二固定床进行第二段酯化反应，由于此时第一精馏塔提留段物料中水分较少，进而减少了第二段固定床中物料的含水量，促进酯化反应向正反应方向进行，提高转化率；将第二段酯化反应得到的混合物重复上述工序，进而连续得到纯度较高醋酸正丙酯成品。因而，采用本发明提供的方法适合对醋酸正丙酯进行工业连续化生产，并且该方法环保、催化剂重复利用率高，醋酸正丙酯成品纯度达到99.5％以上。
附图说明
图1为实施例1提供的醋酸正丙酯生产工艺流程图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种醋酸正丙酯的生产方法，参照图1为本实施例提供的醋酸正丙酯生产工艺流程图，本发明的醋酸正丙酯的生产方法包括：
a、将醋酸和正丙醇的混合物连续送入装有强酸性阳离子交换树脂的第一固定床进行第一段酯化反应；
b、将第一段酯化反应得到混合物送入第一精馏塔进行第一次精馏去水；
c、所述第一次精馏得到的第一部分去水混合物返回所述第一次精馏塔维持塔内平衡；
将剩余部分去水混合物送入第二精馏塔进行第二次精馏去除正丙醇和少量残余水分，得到醋酸正丙酯成品；
d、将所述步骤b中的第一精馏塔中的提留段混合物送入装有强酸性阳离子交换树脂的第二固定床进行第二段酯化反应；
e、将所述第二段酯化反应得到混合物返回进行步骤b和步骤c。
本发明所述的强酸性阳离子交换树脂为本领域技术人员树脂的交换树脂，如磺酸基强酸性阳离子交换树脂，但本发明不限于此。本发明采用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂的目的在于，首先其含有大量的强酸性阳离子基团，易在溶液中离解出H+，催化活性高，反应速率快，适于进行连续化生产；其次树脂本体所含的负电基团，能吸附结合溶液中的其他离子，树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换，因而无需进行脱酸处理，减少了工业废水废渣的排放；并且此种树脂使用一段时间后可利用化学药品使阳离子交换向反向方向进行，使树脂内的官能团回复原来的状态，重复使用率较高。考虑到强酸性阳离子交换树脂受溶剂影响体积会发生膨胀，优选控制第一段固定床中酸性阳离子树脂的填装体积为固定床容积的1/4～1/2。同样，第二段固定床中酸性阳离子树脂的填装体积优选控制为固定床容积的1/4～1/2。
进行酯化反应的原料中正丙醇和醋酸的混合比例按摩尔计优选为1∶1.1～1.3，使正丙醇过量促进酯化反应向正反应方向进行。第一段酯化反应的温度优选设置为115℃～125℃，更优选为117℃～123℃。第一段酯化反应得到含有未反应原料正丙醇和醋酸以及产物醋酸正丙醇和水的混合物。
将第一段酯化反应得到的上述混合物送入第一精馏塔的目的在于去除混合物中的大部分水分，优选设置第一精馏塔塔釜温度为115℃～125℃，塔顶温度为90℃～95℃。精馏塔塔顶得到醋酸正丙酯、水和正丙醇的三相共沸混合物，上述共沸混合物再经冷却、分层后，水相被抽出，第一部分去水混合物返回精馏塔用以维持塔内平衡，剩余去水混合物被送入第二精馏塔进行第二次精馏去除正丙醇和少量的、在第一次精馏中未被除去的残余水。优选设置第二精馏塔塔釜温度为100℃～110℃，塔顶温度为85℃～95℃。塔顶得到正丙醇和水的两相共沸混合物，此两相共沸混合物经冷凝、分层后去除水相，正丙醇还可重复利用。
抽提第一精馏塔提留段的混合物送入装有强酸性阳离子交换树脂的第二固定床进行第二段酯化反应，此时第一精馏塔提留段的物料含水量较少，因此第二段酯化反应的转化率较高，第二段酯化反应的温度为优选为115℃～125℃。
第二段酯化反应得到混合物重复上述步骤b和c进行连续化生产，第二精馏塔中得到纯度较高的醋酸正丙酯。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的醋酸正丙酯的生产方法进行描述。以下实施例中使用的强酸性阳离子交换树脂为均由江苏苏青水处理树脂工程集团有限公司公司提供，商品型号为005CR。
实施例1
1、将醋酸和正丙醇按照1∶1.2的摩尔比混合并预热后连续送入装有强酸性阳离子交换树脂的第一固定床在120℃进行第一段酯化反应，强酸性阳离子交换树脂的填装体积为第一固定床容积的1/3。
2、将第一段酯化反应得到的混合物送入第一精馏塔，设置精馏塔塔釜温度为120℃，塔顶温度为92℃，收集塔顶气体送入冷凝器冷凝后进入分层槽，水相被吸出排到废水槽，将1/3有机相送入第二精馏塔，设置釜温度为100℃～110℃，塔顶温度为85℃～95℃，水及正丙醇从塔顶排出，收集第二精馏塔中部侧线排出的醋酸正丙酯成品；
2/3有机相返回第一精馏塔用以维持塔内平衡，抽提精馏塔提留段的混合物送入装有强酸性阳离子交换树脂的第二固定床120℃进行第二段酯化反应，强酸性阳离子交换树脂的填装量为第二固定床容积的1/3。
3、将第二段酯化反应得到的混合物按照步骤2的方法送入第一精馏塔、第二精馏塔进行连续生产，连续收集第二精馏塔得到的醋酸正丙酯。将测定，醋酸正丙酯成品的纯度为99.7％，原料转化率为98％。
实施例2
本实施例的工艺流程与实施例1相同，具体工艺参数及产品纯度参见表1。
实施例3
本实施例的工艺流程与实施例2相同，具体工艺参数及产品纯度参见表1。
表1实施例1至3的生产工艺参数及产品纯度
本发明提供一种适合工业化扩大生产的醋酸正丙酯的连续生产方法，采用本发明提供的方法生产醋酸正丙酯环境污染程度小，催化剂重复利用率高，原料转化率高的优点，符合建设节约型社会的要求。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1.一种醋酸正丙酯的生产方法，包括：
a、将醋酸和正丙醇按照1∶1.26的摩尔比混合并预热后连续送入装有强酸性阳离子交换树脂的第一固定床在123℃进行第一段酯化反应，强酸性阳离子交换树脂的填装体积为第一固定床容积的1/2；
b、将第一段酯化反应得到的混合物送入第一精馏塔，设置精馏塔塔釜温度为123℃，塔顶温度为93℃，收集塔顶气体送入冷凝器冷凝后进入分层槽，水相被吸出排到废水槽，将1/3有机相送入第二精馏塔，设置釜温度为109℃，塔顶温度为92℃，水及正丙醇从塔顶排出，收集第二精馏塔中部侧线排出的醋酸正丙酯成品；
2/3有机相返回第一精馏塔用以维持塔内平衡，抽提第一精馏塔提留段的混合物送入装有强酸性阳离子交换树脂的第二固定床123℃进行第二段酯化反应，强酸性阳离子交换树脂的填装量为第二固定床容积的1/2；
c、将第二段酯化反应得到的混合物按照步骤b的方法送入第一精馏塔、第二精馏塔进行连续生产，连续收集第二精馏塔得到的醋酸正丙酯正品。
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