[发明专利]利用酸和醇制造酯类的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用酸和醇制造酯类的方法，特别涉及一种在改良 的反应蒸馏塔中利用酸和醇制造酯类的方法。

背景技术

乙酸乙酯、乙酸异丙酯和乙酸丁酯在工业中皆为重要的溶剂，其可 用于塑料、油类及油墨等，也可用于合成香料的原料。目前文献中有很 多关于乙酸酯类的制造工艺，其大致可分为下列几种方式：

(i)首先利用预反应器进行乙酸酯化反应，再利用多个回收塔和分相 槽进行酯类产物的提纯和回收，此过程最早由Keyes(1932)提出；然而此 工艺涉及较多的单元而略显复杂，且不利于操作和维持。

(ii)以单一反应蒸馏塔为主的设计，其主要将蒸馏塔分成三段：即反 应段、精馏段和汽提段；其利用均相或非均相催化剂促使反应的进行。

(iii)以两个蒸馏塔为主的制造工艺，此设计主要使用一个反应蒸馏塔 和一个回收塔(如Bock，1997)，虽然此设计可以在第二个回收塔塔底得到 高纯度的乙酸乙酯产物，但是塔顶部分的酸-醇-酯三成分混合物需再送回 至第一个蒸馏塔，且第一个反应蒸馏塔塔底的醇水混合物也需要再处理。

上述方法中，最先进的技术为单一反应蒸馏塔的设计，文献上对于 此类单一反应蒸馏塔在研究上有相当多的探讨，从文献中的数据来看， 此类反应蒸馏塔得到的乙酸乙酯产物的纯度不高，因此不符合一般工业 界的需求。一般而言，此形式的反应蒸馏塔塔顶产物受限于酸-醇-酯三成 分的共沸点，而塔底则受限于醋酸的高沸点特性，因此需要再处理不必 要的产物或者将其排出。

鉴于上述缺点TW I 282746号专利公开了一种改良的单一反应蒸馏 塔的设计，其主要结构为反应蒸馏塔、液液分相槽和酯回收塔三个单元， 反应物由反应蒸馏塔底板入料，而反应蒸馏塔部分分为精馏段和反应段 两部分，反应段部份主要由固体催化剂填充，且反应段放置在反应蒸馏 塔的中上段至底板或放置在反应蒸馏塔的中段至底板。利用分相槽将塔 顶的醇-酯-水三成分共沸混合物分离，接着将部分有机相回流至反应蒸馏 塔的顶板，部分有机相送至酯回收塔用于提纯高纯度酯类产物，可在酯 回收塔底部得到高纯度酯类。

然而，这样的反应蒸馏塔的结构在操作和设计方面仍存在问题，特 别是填充有异相催化剂的反应蒸馏塔，其经常出现催化剂老化、置换及 装填方式的硬件设计的问题。因此，仍需要一种可以制得工业级以上的 高纯度酯类且能克服单一反应蒸馏塔不易填充/更换催化剂的缺点的方 法。

发明内容

为了达到上述和其它目的，本发明提供一种利用酸和醇制造酯类的 方法，其包括下列步骤：(a)由反应蒸馏塔抽出包括酸和醇的液体混合物， 送入至少一个填充有催化剂的侧流反应器；(b)将该侧流反应器的反应产 物送回该反应蒸馏塔，并从塔顶分离出包括醇、酯和水的第一混合物； (c)将该第一混合物送入分相槽，分离出有机相和水相；以及(d)从该有机 相中分离出工业级纯度的酯类。

本发明还提供一种利用酸和醇制造酯类的系统，其包括(A)反应蒸馏 塔，其用于接收酸进料和醇进料并在顶部形成含有醇、酯和水的第一混 合物；(B)侧流反应器，其用于接收从该反应蒸馏塔抽出的含有酸和醇的 液体混合物以进行酯化反应，该反应器形成的反应产物将送回反应蒸馏 塔；以及(C)分相槽，其用于接收该反应蒸馏塔顶部分离出的第一混合物 并将该混合物分离成富含酯类的有机相和水相。

本发明的方法使用酸、醇作为反应原料，利用改良的反应蒸馏塔， 在不需要额外使用多个回收塔和分相槽的条件下即可有效进行分离、纯 化，获得工业级纯度的酯类。本发明利用在反应蒸馏塔外部设置侧流反 应器，用以有效克服单一反应蒸馏塔不易填充/更换催化剂的缺点；另一 方面，通过调整侧流反应器的数目、物流抽出/送回的位置、进料/出料流 量等操作条件，本发明的方法和系统能够以最低的年总成本在酯类的连 续式工业生产中应用。

附图说明

图1是说明本发明的方法的第一具体实例的示意图；

图2是说明本发明的方法的第二具体实例的示意图；

图3是说明本发明的方法的第三具体实例的示意图；

图4是说明本发明的系统的第一具体实例的示意图；

图5是说明本发明的系统的第二具体实例的示意图；以及

图6是说明本发明的系统的第三具体实例的示意图。