一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产系统及生产工艺

技术特征：
1.一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产系统，其特征在于，包括：一座反应精馏主塔t101，包括各自设有进料口的上段、中段和下段，设所述上段、中段和下段的进料口分别为n
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、n
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和n
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，所述的n
11
、n
12
和n
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分别用于冰醋酸、离子液体和第一股乙醇的进料；一座反应精馏副塔t102，包括各自设有进料口的上段和下段，设反应精馏副塔t102上段、下段的进料口分别为n
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和n
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，其中，进料口n
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用于与反应精馏主塔t101的塔釜出料口连接，进料口n
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用于第二股乙醇的进料；一离子液体脱水单元c101，其进料口与反应精馏副塔t102的塔釜出料口连接，用于对反应精馏副塔t102塔釜出料的脱水；一离子液体催化剂在线更新单元r101，主要用于离子液体催化剂的活性再生，其进料口与所述离子液体脱水单元c101的出料口连接，其出料口通过循环管路与反应精馏主塔t101的进料口n
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连接。2.根据权利要求1所述的一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产系统，其特征在于：所述反应精馏主塔t101的总理论板数为36至60块，以进料口n
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、n
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和n
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所在的高度位置为分界，将反应精馏主塔t101自上至下划分为了精馏段、萃取段、反应段和提馏段，同时所述进料口n
11
、n
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和n
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的高度位置分别处于自上往下数板位数的第8-12块、第15-22块、第26-45块之间；所述反应精馏副塔t102的总理论板数为30至40块，以进料口n
21
和n
22
所在的高度位置为分界，将反应精馏副塔t102自上至下划分为了精馏段、反应段和提馏段，所述进料口n
21
和n
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的高度位置分别处于自上往下数板位数的第6-10块、第20-28块之间；所述反应精馏主塔t101与反应精馏副塔t102内塔径的比值为2～3。3.一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产工艺，基于如权利要求1或2所述的生产系统实施，其特征在于，包括以下步骤：(1)将冰醋酸、离子液体和第一股乙醇分别从反应精馏主塔t101的上段进料口n
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、中段进料口n
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和下段进料口n
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连续进料，并将反应生成的醋酸乙酯产品d1从反应精馏主塔t101的塔顶采出；(2)用泵连续将反应精馏主塔t101的塔釜出料w1打入反应精馏副塔t102的上段进料口n
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，同时将第二股乙醇从反应精馏副塔t102的下段进料口n
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进料；(3)从反应精馏副塔t102的塔顶采出乙酸乙酯-水-乙醇的共沸物d2，用泵连续将其从下段进料口n
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打入反应精馏主塔t101中，同时从反应精馏副塔t102的塔釜采出塔釜出料w2；(4)用泵将塔釜物料w2打入脱水单元c101中进行脱水，再将脱水后的物料w3连续打入离子液体在线更新单元r101中，用泵将离子液体w4连续从进料口n
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送回反应精馏主塔t101中；上述过程中：进入反应精馏主塔t101的冰醋酸流股f
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和离子液体流股f
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的体积流量比值为1：(0.7～1.2)，流股f
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中的冰醋酸流量与第一个乙醇流股f
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中的乙醇组分的摩尔流量比r1为1.02～1.06；进入反应精馏副塔t102的第二个乙醇流股f
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中的乙醇组分流量与进入反应精馏主塔t101的流股f
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中的冰醋酸的摩尔流量比值r2为(r1-1.0)值的x倍，即r2＝x(r1-1.0)，x的取
值为1.3～3.0；所述第一个乙醇流股、第二个乙醇流股为体积百分比90～100％的乙醇。4.根据权利要求3所述的一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产工艺，其特征在于：所述第一个乙醇流股、第二个乙醇流股均为95％乙醇。5.根据权利要求3所述的一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产工艺，其特征在于：所述反应精馏主塔t101的塔顶操作压力为常压，塔顶的操作回流比为1.5～3.5，塔顶冷凝器操作温度为40～76℃，塔釜操作温度为115～122℃；所述反应精馏副塔t102的塔顶操作压力为常压，塔顶的操作回流比为2.5～5.0，塔顶冷凝器操作温度为40～70℃，塔釜操作温度为114～121℃；离子液体催化剂在线更新单元r101单元的操作压力为常压，操作温度为80～120℃。6.根据权利要求3所述的一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产工艺，其特征在于：所述离子液体脱水单元c101是由2～3台蒸发设备串联组成多效蒸发机组，其中第一效的操作压力为1.0-2.0bar、操作温度为135～145℃，末效的操作压力为8～12kpa、操作温度为90～110℃。7.根据权利要求3所述的一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产工艺，其特征在于：当生产系统连续运行约3～6个月后出现离子液体活性下降到预设值时，将离子液体再生液以系统流程中所运行的离子液体质量流量的1/50～1/20的流速连续打入离子液体催化剂在线更新单元r101进行再生，间歇再生所需时间与系统流程中离子液体循环一周所用时间相同；所用的离子液体再生液由与目标阴离子相同的混合酸和部分新鲜离子液体混合而成，目标阴离子的混合酸质量分数为20～50wt％，新鲜离子液体质量分数为50～80wt％。8.根据权利要求3所述的一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产工艺，其特征在于：所述离子液体的阳离子是以下阳离子种类中的两种及以上混合：质子化的三烷基铵[(r1)3nh]，其中r1为直链饱和烷基，碳原子数为：2～4；质子化的n-烷基咪唑[r2him]，其中r2为直链饱和烷基，碳原子数为：1～4；质子化的烷基吡啶，其中r3为直链饱和烷基，碳原子数为：1～4；质子化的1,3-二甲基丙撑脲[dmpu]；质子化的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮[dmi]；水合氢离子h3o

；上述前五种类阳离子的结构式分别为：所述离子液体的阴离子由以下阴离子种类中的两种及以上混合：硫酸氢根[hso4]-；磺酸根[r
4-so3]-，其中r4为碳原子数为1～4的直链烷烃；对甲基苯磺酸根[ch3phso3]-；三氟甲基磺酸根[cf3so4]-；
磷酸二氢根[h2po4]-。9.根据权利要求3所述的双塔结构的醋酸乙酯清洁生产工艺，其特征在于：将初始进入反应精馏主塔t101的冰醋酸流股f
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、离子液体流股f
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以及第一个乙醇流股f
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先经过预热器预热，其预热温度分别为70～80℃，80～90℃以及65～75℃；当生产系统开车运行2小时后，关闭预热器，改为冷液进料。10.根据权利要求3-9中任一项所述的一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产工艺，其特征在于，所述离子液体的选用法则包括：(1)室温下是液体；(2)室温下粘度不超过1000mpa.s；(3)在甲醇溶剂中以二甲基黄为显色剂测定的哈密顿酸值为0.7～2.0。

技术总结
本发明公开了一种双塔结构的醋酸乙酯清洁生产系统及生产工艺，整个生产系统主要由一座反应精馏主塔、一座反应精馏副塔、一个离子液体脱水单元和一个离子液体催化剂的在线更新单元组成，其特点是以在离子液体为催化剂的反应精馏主塔醋酸过量以及反应精馏副塔的90-100％乙醇过量的情况下实现主塔塔顶醋酸乙酯浓度达到98％以上。来自反应精馏副塔塔釜的离子液体水溶液经过脱水单元脱水后进入离子液体在线更新单元再生后返回反应精馏主塔循环利用。本发明工艺过程中间物料循环量低、VOC排放少、能耗低、反应效率高，是一种醋酸乙酯生产绿色新工艺。绿色新工艺。绿色新工艺。


技术研发人员：吴有庭 张效敏 胡兴邦
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2022.02.23
技术公布日：2022/5/25