高純度醋酸甲酯精制新工藝的研究

鄒華苗

摘要：高純度醋酸甲酯是用途廣泛的重要有機原料，可用于合成醋酸、醋酐、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和乙酰胺等。本文對高純度醋酸甲酯精制的新工藝進行了研究。

關鍵詞：醋酸甲酯;高純度;精制工藝

引言

隨著工業的不斷發展，醋酸甲酯的需求量不斷增加，尤其是高純度的。醋酸甲酯是一種無色的易燃液體，具有芳香氣味，能與大多數有機溶劑混溶，廣泛用作工業溶劑。它可用于油漆涂料中，還用于人造革及香料的制造以及用作油脂的萃取劑。高純度醋酸甲酯是用途廣泛的重要有機原料，可用于合成醋酸、醋酐、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和乙酰胺等。

但由于國內醋酸甲酯的生產主要是傳統酯化法，該法成本高、流程繁瑣。因此為了減少投資和過程能耗，應對醋酸甲酯—甲醇物系進行深入研究，開發出可以節能降耗的高純度醋酸甲酯產品。

1.醋酸甲酯精制工藝

聚乙烯醇生產過程中的副產物醋酸甲酯存在于醇解母液中，約占醇解母液的20%～23%。本工藝采用差壓精餾法生產精醋酸甲酯，流程圖見圖1。

醇解母液經過粗分塔處理，頂部餾出為醋酸甲酯與甲醇的恒沸物（醋酸甲酯～75%），進入濃縮塔加料。濃縮塔為常壓控制，粗分塔餾出恒沸物與加壓塔餾出液經過濃縮塔濃縮后，醋酸甲酯濃度由75%提高到80%，在濃縮塔上部側線采出送加壓塔，塔頂氣相冷凝后幾乎全回流，僅采出富含乙醛的餾出物以除去大部分乙醛，濃縮塔釜獲得甲醇。塔釜再沸器采用加壓塔塔頂氣作為熱源。加壓塔頂部壓力700kPa，加壓后，塔釜得到高純度的醋酸甲酯，塔頂氣體與濃縮塔釜部再沸器換熱后進入加壓塔回流罐，一部分回流，一部分返回濃縮塔提濃[1]。

2.常規生產出現問題

在正常生產中，難免會出現循環水波動、蒸汽波動及其他異常情況，從而出現甲醇加壓精制塔的塔壓和溫度波動，餾出產品不合格，但大部分企業仍然采用傳統的人工定時取樣分析方法來測量純度，測量結果不能實時反映甲醇加壓精制塔的工藝狀況，導致操作人員不能及時地調整工藝，甲醇加壓精制塔的頂部純度的短時波動便會嚴重影響下一工序的生產。

傳統測量方法的測量結果不能實時反映醋酸甲酯加壓精餾塔的工藝狀況，沒有提前判斷加壓塔運行狀況的方法，操作人員不能及時地調整工藝[2]。

3.技術方案

采集甲醇加壓精制塔的頂部壓力、溫度信號，進入DCS 控制系統（Distributed Control System）;通過DCS 控制系統數據處理，輸出加壓精餾塔頂部餾出甲醇純度在線檢測結果。針對上面出現的兩點問題，本技術采用“模擬溫度與控制溫差”方法及時指導操作人員調整工藝，能實現在較低回流比情況下，保障加壓精餾塔釜部醋酸甲酯的純度。方法簡便易行，效率極高。

3.1模擬溫度

模擬溫度是指在DCS 控制系統中，通過采集加壓塔塔釜壓力（塔頂部壓力+ 全塔阻力降）信號，利用純物質醋酸甲酯的壓力與溫度關系式———Antoine 方程式，推算出在塔釜壓力下的溫度模擬計算值（假定釜部物料為純的醋酸甲酯），通過DCS 控制系統數據處理，在DCS 界面上輸出加壓精餾塔釜部模擬溫度[3]。

比較模擬溫度與加壓塔塔釜溫度，可以粗略估計加壓塔釜部醋酸甲酯的純度。一般來說，溫度差在1～2℃以內，質量能達標。

比較模擬溫度與塔釜溫度，在開車過程或精餾塔受異常情況影響過程中均能很好的指導生產。

上述控制中，“模擬溫度”所運用的關系式：

式中，A、B、C 為Antoine 方程常數，對于醋酸甲酯，A=16.1295，B=2601.92，C=-56.15;P 為物質的蒸氣壓力（絕對壓力），采用的單位為mmHg;t 為溫度，單位為K。

為保證“模擬溫差”控制，加壓塔的全塔阻力降測量選用3051 型導壓管式差壓變送器。

3.2控制溫差

所謂“控制溫差”，即在DCS 控制系統中，通過比較、計算加壓精餾塔各點溫度之間的差值，綜合反映填料塔精餾段或提餾段或全塔運行效果，根據提供的溫差控制范圍，操作人員能夠提前判斷加壓塔的運行狀況，從而采取相應的措施，有效地控制塔釜醋酸甲酯的純度。

計算塔釜溫度與下中溫的差值（下中溫測量位置在進料口與釜排中間），如差值增加，表示提餾段甲醇含量上升，塔釜純度呈下降趨勢。操作員可據差值增加的狀況，略增加蒸汽量或略減加料量或略減回流量。一般控制在差值0.4℃以內。

計算塔釜溫度與中溫的差值（中溫測量位置在進料口下方），如差值增加，表示提餾段甲醇含量上升，塔釜純度呈下降趨勢。操作員可據差值增加的狀況，略增加蒸汽量或略減加料量或略減回流量。一般控制在差值2.5～4.5℃，以3.0℃較佳。

計算塔釜溫度與頂溫的差值，如差值減小，表示全塔精餾效果趨向不好，操作員可據此調整工藝。在頂部加壓約800kPa（絕對壓力）時，一般控制差值≥9.0℃，以≥10.0℃較佳。

4.結束語

綜上所述，本文通過對醋酸甲酯—甲醇物系的深入研究，摸索出了差壓精餾的方式生產精醋酸甲酯的生產方法。同時研制出的濃縮塔工藝，能夠獲得純度達99.9%以上的高純度醋酸甲酯產品，方便操作人員調節工藝、穩定生產、節約能源，進而獲取較大的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]張敏.聚乙烯醇副產物醋酸甲酯提純工藝研究進展[J].山東化工，2015，（15）

[2]張書芳，宋建輝，武曉培.醋酸甲酯合成反應精餾工藝技術研究[J].城市建設理論研究（電子版），2016，（8）

[3]左村村.離子交換樹脂催化酯化反應精餾生產醋酸甲酯[D]. 湘潭大學，2015.