聚乙烯醇生产中废醋酸异丙酯的再生循环利用

龚健

（安徽皖维高新材料股份有限公司，安徽巢湖 238002）

聚乙烯醇（PVA）生产过程中会产生大量副产物醋酸甲酯，约1吨PVA产生1.6吨醋酸甲酯，目前行业中副产物醋酸甲酯的处理方法基本都是通过水解反应使其变为醋酸与甲醇，再通过多次精馏提纯得到精甲醇与醋酸循环使用。醋酸甲酯水解过程中会产生大量的稀醋酸，其中醋酸约占60%，水约占40%。因醋酸特殊的氢键缔合使得醋酸-水体系呈现独特汽液平衡关系，醋酸-水之间相对挥发度接近于1，采用普通精馏方法分离难度大。国内大部分PVA生产厂采用非均相共沸精馏原理，加入第三组份醋酸异丙酯，与水形成低沸点共沸物，从塔顶馏出，经过冷凝之后再分相。上层油相为浓度较高的醋酸异丙酯进入塔内循环，下层水相中含少量溶解的醋酸异丙酯进入回收塔进行分离再次回收醋酸异丙酯。醋酸异丙酯长期在酸性环境中与水接触，一定温度下发生水解生成异丙醇，造成醋酸异丙酯逐渐失去携水能力，破坏精馏塔正常操作平衡，醋酸精制塔回流比随着杂质异丙醇含量的增加不断增大，增加蒸汽消耗，且顶部馏出液中重组分醋酸含量超标。若选择系统置换，排出异丙醇的同时也有大量醋酸异丙酯随之排出，增加生产成本，环保处理难度也很大。本文主要阐述利用酯化反应原理，将异丙醇重新转化为醋酸异丙酯重复使用。

1 酯化反应流程简介

酯化反应工艺流程如图1 所示，醋酸脱水塔（TQ-506）顶部馏出液主要组分为醋酸异丙酯、水、异丙醇。经过冷凝后进入分相器，水相用泵送至回收塔（TQ-507）进一步分离回收溶解于水相的醋酸异丙酯与异丙醇。根据异丙醇溶于水并结合生产实践，TQ-506 塔馏出气相经过冷凝、分相后，异丙醇主要集中在水相里面进入TQ-507。TQ-507 顶部馏出为醋酸异丙酯、异丙醇、少量水，塔釜为废水，直接排放，改造前TQ-507 顶部馏出液直接送回TQ-506循环使用，但增设酯化反应装置后TQ-507 顶部馏出液作为原料送往酯化反应预热器。另一路原料从原TQ-506 侧采醋酸泵出口管引一支路进入预热器，即精醋酸与醋酸异丙酯、异丙醇、少量水等混合后进入酯化反应装置（TQ-508）。反应器内填充强酸性阳离子交换树脂作为催化剂，异丙醇在催化剂作用下与醋酸反应重新生成醋酸异丙酯，反应后的物料组分为醋酸异丙酯、异丙醇、醋酸、水，继续回到TQ-506作为加料，如此循环往复。

图1 酯化反应工艺流程

2 酯化反应技术

酯化反应主要核心技术之一在于催化剂的选择，酯化反应器总容积为50 m，内填充40 m强酸性阳离子交换树脂。阳离子交换树脂相关指标均有严格要求，具体如表1。

表1 阳离子交换树脂相关指标

酯化反应主要核心技术之二在于物料组分配比及温度控制。异丙醇与醋酸在催化剂作用下发生反应生成醋酸异丙酯，此反应为可逆反应，即醋酸异丙酯遇到催化剂作用也可生成醋酸与异丙醇，故原料醋酸必须过量。原料醋酸与另一原料醋酸异丙酯（含异丙醇）摩尔质量比宜控制在2.5～3，两者加入量随聚乙烯醇（PVA)生产装置负荷而定，原则上TQ-507 塔馏出液全部送往酯化反应器。酯化反应器中温度控制也是重要环节，根据流程图中酯化反应器内设置的TT-5082控制点温度指示及时调整进料温度TT-5081，冷却循环水量增设DCS自动控制系统用于调节TT-5081，控制反应器内温度在（50±2）℃。通过上述物料组分配比和反应温度控制可使异丙醇的单程转化率达到10%～20%。经过不断循环，最终异丙醇可基本转化为醋酸异丙酯。

3 结论

安徽皖维高新材料股份有限公司的子公司内蒙古蒙维科技有限公司自酯化反应技术投入运行一年多以来，统计出相关生产数据如表2。

表2 改造前后相关生产数据

根据统计数据得出，废醋酸异丙酯再生利用技术年节约新鲜的醋酸异丙酯近400 t（以年产20 万t PVA计），年节约醋酸80 t，年减少废液排放近560 t，直接经济效益近400万元，关键是解决了长期困扰公司的废液环保处理难度大的问题。随着环保要求日益严格，本技术改造的重要意义在于为企业绿色可持续发展解决了后顾之忧。