邵悦 周利 王远征 杨琛 (兖矿鲁南化肥厂,山东 枣庄 277527)
醋酸乙酯是一种用途广泛的快干性溶剂,具有较强的溶解能力,用途广泛。作为一种溶剂,可用于生产涂料、人造革、乙醚纤维素、醋酸丁酯纤维素等。此外,也可作为粘合剂用于生产印刷油墨,作为提取剂用于医疗行业提炼抗生素、维生素等,作为香料原料用于生产樱桃、葡萄、黄酒、香水,作为清洗剂用于纺织品油墨清洗、金属表面污垢清除等。由此可见,醋酸乙酯在工业生产中的用途是广泛的。
醋酸乙酯作为一种用途广泛的有机化工原料,溶解性、快干性优良。目前,随着生态经济概念的提出和人们环保意识的强化,用醋酸乙酯取代传统的溶剂苯、甲苯成为了一种主流趋势。我国醋酸乙酯行业近年来快速发展,对醋酸乙酯的需求量持续增加,根据2009-2013年我国醋酸乙酯进出口数据统计表,出口量从2009年的2亿到2013年的4亿,增长将近两倍,未来也将持续上涨。由于对醋酸乙酯需求量的逐渐提升,对醋酸乙酯的生产工艺也提出了更高要求。
现阶段,醋酸乙酯的提纯与分离工艺主要有酸醇酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法、、乙烯加成法,其中酸醇酯化法在我国醋酸乙酯生产企业中应用最为广泛。酸醇酯化法,是一种在酸性催化剂作用下使乙酸和乙醇发生可逆的酯化反应,进而生成醋酸乙酯的提纯与分离方法。此种方法操作简单、工艺成熟,且原料供给充裕,所以在我国醋酸乙酯生产企业中有着广泛应用。
在利用酸醇酯化法生产醋酸乙酯中,以乙酸、乙醇为原料,以浓硫酸为催化剂,由于常温下,产物水、乙醇能与醋酸乙醇形成恒沸物,出现互溶现象,为醋酸乙醇提纯工作增加了难度。加之,浓硫酸具有腐蚀性和强氧化性,极容易腐蚀设备,需要经常维修保养设备,增加了醋酸乙醇提纯工艺的成本支出。从醋酸乙醇提纯工艺流程看,主要是利用醋酸乙酯-乙醇-水的恒沸物与常温下互溶度的差别,进行循环精馏-冷凝-回流脱水,最终生成醋酸乙醇和水。可是,因为恒沸物的含水量与常温下互溶部分的含含水量的差额较小,造成回流酯带水能力不高,最终导致醋酸乙酯提纯工艺的生产能耗较大,无形中增加了生产成本。
为了降低生产能耗、降低生产成本,提出在此工艺操作中车添加CM、CL促进剂,试图通过改变原有生产工艺中的三元组分的“液-液”平衡状态,实现常温下分出水,达到醋酸乙醇提纯的目的。为了验证这一想法的可行性,进行了以下实验,研究了CM、CL促进剂对醇-水二元体的影响。
本实验中使用的各种试剂均为分析纯,具体有醋酸乙酯、乙醇、乙酸、CM、CL促进剂等。
制备醋酸乙醋提纯需要的仪器设备,包括三角锥形瓶、导管等,然后组装起来。此外,准备好型号为102G的气象色谱分析仪、恒温摇床。为了确保分析结果准确可靠,应具备这些分析条件:汽化温度180℃,柱温160℃,载气H2.。
将需要的乙酯、乙醇、水导入三角锥形瓶中,然后放入恒温摇床中,振荡半个小时后再静置半个小时。振荡的目的在于防止混合产生的热量造成局部过热,使液体迸溅。之后用色谱分析仪分别分析这两相组成,分出有机相后再添加CL、CL促进剂,再振荡半个小时、静置半个小时后,用色谱分析仪分析两相组成。实验室温度为25℃。
在醋酸乙酯-水体系和醋酸乙酯-乙醇-水体系中添加CM、CL促进剂后,改变了醋酸乙酯-水和醋酸乙酯-乙醇-水体系的互溶度。
经过实验室研究发现,在醋酸乙酯-水体系和醋酸乙酯-乙醇-水体系中添加CM、CL促进剂,确实收到了良好的醋酸乙醇提纯效果。但是,这种工艺是否能应用于醋酸乙醇企业实际生产还有待考证。所以,从工业生产角度考虑,把CM促进剂配制成液体形态,然后对醋酸乙酯-乙醇-水体系进行了三级错流萃取分离。
实验表明,在醋酸乙酯提纯原有工艺中添加促进剂,能够有效改变互溶度,有着很好的提纯效果。同时,这一种工艺适用于醋酸乙酯生产企业实际生产,工艺稳定、操作简单,利于降低生产能耗,可以在全国范围内推广应用。
[1]李德宝,肖勇,陈从标等.一种乙酸加氢合成乙酸乙酯和乙醇的催化剂及制法和应用[P].CN102941108A,2013-02-27.
[2]肖永红.铜基催化剂用于乙醇脱氢合成乙酸乙酯[J].化学工程与装备,2012,(7):23-26.
[3]汤清虎,魏志伟,王京等.Cu-Zr-Co-O催化剂催化乙醇直接合成乙酸乙酯[J].石油化工,2013,42(7):780-786.