乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法及其装置.pdf

本发明属于橡胶增塑剂生产技术领域，具体涉及一种乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法及其装置。本发明所使用的装置包括反应釜，反应釜通过管路与缓冲罐、第一增压泵、加热器、脱酸塔、冷凝器、真空泵、不凝气罐依次相连；其中，反应釜外部还分别连接有柠檬酸三丁酯罐、乙酸酐投料装置和催化剂投料装置；冷凝器还与乙酸储罐相连；脱酸塔下部设再沸器，再沸器还与粗酯罐、第二增压泵、连续水洗装置依次相连；所述方法具体是：反应得到的乙酰化粗产物在加热器中两次闪蒸后进入连续水洗装置进行水洗。本发明解决了现有工艺中产量低、设备利用率差、生产工艺笨重的问题，其装置结构简单、易于操作。

1.  一种乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法，其所使用的装置包括反应釜(4)，其特征在于：反应釜(4)通过管路与缓冲罐(5)、第一增压泵(6)、加热器(7)、脱酸塔(8)、冷凝器(10)、真空泵(12)、不凝气罐(13)依次相连；其中，反应釜(4)外部还分别连接有柠檬酸三丁酯罐(1)、乙酸酐投料装置(2)和催化剂投料装置(3)；冷凝器(10)还与乙酸储罐(11)相连；脱酸塔(8)下部设再沸器(9)，再沸器(9)还与粗酯罐(14)、第二增压泵(15)、连续水洗装置依次相连；
连续水洗装置包括氢氧化钠投料器(16)、混合罐(17)、凝液罐(18)、回收水箱(19)、高速离心机(20)和酯储存罐(21)；混合罐(17)、高速离心机(20)、回收水箱(19)通过管路依次相连，混合罐(17)外部还分别连接有氢氧化钠投料器(16)和凝液罐(18)；高速离心机(20)还与酯储存罐(21)相连；
所述的半连续化生产的方法包括以下步骤：
首先，将柠檬酸三丁酯罐(1)中的柠檬酸三丁酯打入反应釜(4)，然后，向反应釜(4)内加入催化量的催化剂和乙酸酐进行反应，反应完毕得乙酰化粗产物，进入缓冲罐暂时储存；然后经第一增压泵(6)输送至加热器(7)进行加热，热物料从加热器(7)顶部放出后进入脱酸塔(8)，塔顶蒸出的气相进入冷凝器(10)冷凝，冷凝液体进入乙酸储罐(11)储存，不凝气经真空泵(12)吸入到不凝气罐(13)；脱酸塔(8)塔底的物料经再沸器(9)二次闪蒸，将乙酸和乙酸酐进一步脱出；经再沸器(9)二次闪蒸后的物料进入粗酯罐(14)，经第二增压泵(15)增压后进入连续水洗装置；在连续水洗装置中，首先进入混合罐(17)，通过氢氧化钠投料器(16)向混合罐(17)内投加氢氧化钠，然后由凝液罐(18)向混合罐(17)内通入凝液混合，混合后物料进入高速离心机(20)进行分离，分离出的水进回收水箱(19)，分离出的乙酰柠檬酸三丁酯进入酯储存罐(21)。

2.  根据权利要求1所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法，其特征在于：所述的催化剂为树脂催化剂。

3.  根据权利要求1所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法，其特征在于：加入乙酸酐的速度为0.5-2吨/小时，加入时间为2-3小时。

4.  根据权利要求1所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法，其特征在于：柠檬酸三丁酯与乙酸酐的摩尔比为1:1.1-2。

5.  根据权利要求1所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法，其特征在于：反应釜(4)内发生的为放热反应，反应过程采用5-12℃回流水进行冷凝，控制反应温度在60℃以下。

6.  根据权利要求1所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法，其特征在于：乙酰化粗产物输送至加热器(7)的速度为2-6吨/小时，加热器(7)中的加热温度为100-110℃。

7.  根据权利要求1所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法，其特征在于：脱酸塔(8)的真空度为≤10kPa，塔顶温度控制在80-105℃。

8.  根据权利要求1所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法，其特征在于：二次闪蒸的塔底温度为100-130℃。

9.  一种权利要求1-8任一所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法所使用的装置，包括反应釜(4)，其特征在于：反应釜(4)通过管路与缓冲罐(5)、第一增压泵(6)、加热器(7)、脱酸塔(8)、冷凝器(10)、真空泵(12)、不凝气罐(13)依次相连；其中，反应釜(4)外部还分别连接有柠檬酸三丁酯罐(1)、乙酸酐投料装置(2)和催化剂投料装置(3)；冷凝器(10)还与乙酸储罐(11)相连；脱酸塔(8)下部设再沸器(9)，再沸器(9)还与粗酯罐(14)、第二增压泵(15)、连续水洗装置依次相连；
连续水洗装置包括氢氧化钠投料器(16)、混合罐(17)、凝液罐(18)、回收水箱(19)、高速离心机(20)和酯储存罐(21)；混合罐(17)、高速离心机(20)、回收水箱(19)通过管路依次相连，混合罐(17)外部还分别连接有氢氧化钠投料器(16)和凝液罐(18)；高速离心机(20)还与酯储存罐(21)相连。

10.  根据权利要求9所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法所使用的装置，其特征在于：连续水洗装置设置为连续的3个。

乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法及其装置
技术领域
本发明属于橡胶增塑剂生产技术领域，具体涉及一种乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法及其装置。
背景技术
乙酰柠檬酸三丁酯为无毒增塑剂，可用作聚氯乙烯，纤维素树脂和合成橡胶的增塑剂。用于无毒PVC造粒，食品包装容器，儿童玩具制品，医用制品，薄膜、板材、纤维素涂料等制品。也可作为聚偏二氯乙烯的稳定剂等。
传统的乙酰柠檬酸三丁酯生产装置生产能力都在1万吨/年以下，各套工序均为间歇式操作，每套工序均有反应釜，生产工艺笨重，产量低，设备利用率差。乙酰柠檬酸三丁酯生产过程中，乙酰化反应发生之后，物料中存在乙酸和过量的乙酸酐，传统的负压分离方法使得产品质量差，副反应多。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法，解决了现有工艺中产量低、设备利用率差、生产工艺笨重的问题，具有能耗低，投资少，产品收率高、质量高的特点；本发明同时提供其使用的装置。
本发明所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法如下：
其所使用的装置如下：
包括反应釜，反应釜通过管路与缓冲罐、第一增压泵、加热器、脱酸塔、冷凝器、真空泵、不凝气罐依次相连；其中，反应釜外部还分别连接有柠檬酸三丁酯罐、乙酸酐投料装置和催化剂投料装置；冷凝器还与乙酸储罐相连；脱酸塔下部设再沸器，再沸器还与粗酯罐、第二增压泵、连续水洗装置依次相连；
连续水洗装置包括氢氧化钠投料器、混合罐、凝液罐、回收水箱、高速离心机和酯储存罐；混合罐、高速离心机、回收水箱通过管路依次相连，混合罐外部还分别连接有氢氧化钠投料器和凝液罐；高速离心机还与酯储存罐相连；
所述的半连续化生产的方法包括以下步骤：
首先，将柠檬酸三丁酯罐中的柠檬酸三丁酯打入反应釜，然后，向反应釜内加入催化量的催化剂和乙酸酐进行反应，反应完毕得乙酰化粗产物，进入缓冲罐暂时储存；然后经第一增压泵输送至加热器进行加热，热物料从加热器顶部放出后进入脱酸塔，塔顶蒸出的气相进入冷凝器冷凝，冷凝液体进入乙酸储罐储存，不凝气经真空泵吸入到不凝气罐；脱酸塔塔底 的物料经再沸器二次闪蒸，将乙酸和乙酸酐进一步脱出；经再沸器二次闪蒸后的物料进入粗酯罐，经第二增压泵增压后进入连续水洗装置；在连续水洗装置中，首先进入混合罐，通过氢氧化钠投料器向混合罐内投加氢氧化钠，然后由凝液罐向混合罐内通入凝液混合，混合后物料进入高速离心机进行分离，分离出的水进回收水箱，分离出的乙酰柠檬酸三丁酯进入酯储存罐。
其中，优选的技术方案如下：
所述的催化剂为树脂催化剂。
所述的加入乙酸酐的速度为0.5-2吨/小时，加入时间为2-3小时。
所述的柠檬酸三丁酯与乙酸酐的摩尔比为1:1.1-2。
所述的反应釜内发生的为放热反应，反应过程采用5-12℃回流水进行冷凝，控制反应温度在60℃以下。
所述的乙酰化粗产物输送至加热器的速度为2-6吨/小时，加热器中的加热温度为100-110℃。
所述的脱酸塔的真空度为≤10kPa，塔顶温度控制在80-105℃。
二次闪蒸的塔底温度为100-130℃。
所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法所使用的装置，包括反应釜，反应釜通过管路与缓冲罐、第一增压泵、加热器、脱酸塔、冷凝器、真空泵、不凝气罐依次相连；其中，反应釜外部还分别连接有柠檬酸三丁酯罐、乙酸酐投料装置和催化剂投料装置；冷凝器还与乙酸储罐相连；脱酸塔下部设再沸器，再沸器还与粗酯罐、第二增压泵、连续水洗装置依次相连；
连续水洗装置包括氢氧化钠投料器、混合罐、凝液罐、回收水箱、高速离心机和酯储存罐；混合罐、高速离心机、回收水箱通过管路依次相连，混合罐外部还分别连接有氢氧化钠投料器和凝液罐；高速离心机还与酯储存罐相连。
为改善水洗效果，所述的连续水洗装置设置为连续的3个。第一次水洗时，加入到混合罐内的氢氧化钠和凝液混合后的质量浓度为2％，第二次水洗时，加入到混合罐内的氢氧化钠和凝液混合后的质量浓度为1％，第三次水洗时，不再加入氢氧化钠，只加入凝液。
综上所述，本发明的有益效果如下：
本发明通过对乙酰柠檬酸三丁酯生产过程中的脱酸装置和水洗装置的改进，结合生产工艺的改进，实现了乙酰柠檬酸三丁酯的半连续化生产，大大提高了产量，提升了设备的利用率，连续化操作的自动化程度高，产品产量大，质量稳定，操作工的劳动强度也有大幅度的降低；本发明所使用的装置结构简单、易于操作。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图中：1、柠檬酸三丁酯罐；2、乙酸酐投料装置；3、催化剂投料装置；4、反应釜；5、缓冲罐；6、第一增压泵；7、加热器；8、脱酸塔；9、再沸器；10、冷凝器；11、乙酸储罐；12、真空泵；13、不凝气罐；14、粗酯罐；15、第二增压泵；16、氢氧化钠投料器；17、混合罐；18、凝液罐；19、回收水箱；20、高速离心机；21、酯储存罐。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
如图1所示，本发明所述的乙酰柠檬酸三丁酯半连续化生产的方法所使用的装置包括反应釜4，其特征在于：反应釜4通过管路与缓冲罐5、第一增压泵6、加热器7、脱酸塔8、冷凝器10、真空泵12、不凝气罐13依次相连；其中，反应釜4外部还分别连接有柠檬酸三丁酯罐1、乙酸酐投料装置2和催化剂投料装置3；冷凝器10还与乙酸储罐11相连；脱酸塔8下部设再沸器9，再沸器9还与粗酯罐14、第二增压泵15、连续水洗装置依次相连；
连续水洗装置包括氢氧化钠投料器16、混合罐17、凝液罐18、回收水箱19、高速离心机20和酯储存罐21；混合罐17、高速离心机20、回收水箱19通过管路依次相连，混合罐17外部还分别连接有氢氧化钠投料器16和凝液罐18；高速离心机20还与酯储存罐21相连。
具体操作是：
首先，将柠檬酸三丁酯罐1中的柠檬酸三丁酯打入反应釜4，然后，向反应釜4内加入催化量的树脂催化剂和乙酸酐进行反应，反应完毕，得乙酰化粗产物，进入缓冲罐暂时储存。其中，乙酸酐加入的速度为0.5-2吨/小时，加入时间为2-3小时；柠檬酸三丁酯与乙酸酐的摩尔比为1:1.1-2。反应过程中，采用5-12℃回流水进行冷凝，控制反应温度在60℃以下。
然后，乙酰化粗产物经第一增压泵6输送至加热器7进行加热，输送速度为2-6吨/小时，加热温度为100-110℃；热物料从加热器7顶部放出后进入脱酸塔8，脱酸塔8的真空度为≤10kPa，塔顶温度控制在80-105℃；塔顶蒸出的气相进入冷凝器10冷凝，冷凝液体进入乙酸储罐11储存，不凝气经真空泵12吸入到不凝气罐13；脱酸塔8塔底的物料经再沸器9二次闪蒸，将乙酸和乙酸酐进一步脱出；二次闪蒸的塔底温度为100-130℃。
经再沸器9二次闪蒸后的物料进入粗酯罐14，经第二增压泵15增压后进入连续水洗装置；在连续水洗装置中，首先进入混合罐17，通过氢氧化钠投料器16向混合罐17内投加氢氧化钠，然后由凝液罐18向混合罐17内通入凝液混合，混合后物料进入高速离心机20进行分离，分离出的水进回收水箱19，分离出的乙酰柠檬酸三丁酯进入酯储存罐21。
为改善水洗效果，所述的连续水洗装置设置为连续的3个。第一次水洗时，加入到混合罐内的氢氧化钠和凝液混合后的质量浓度为2％，第二次水洗时，加入到混合罐内的氢氧化钠和凝液混合后的质量浓度为1％，第三次水洗时，不再加入氢氧化钠，只加入凝液。
本发明所述方法与传统工艺相对比：
(1)产能：传统工艺的产能是0.8万吨/年；本方法是5万吨/年。
(2)脱酸工序后的酸值：传统工艺达到20mgKOH/g；本方法达到5mgKOH/g。
(3)产品的纯度：传统工艺达到97.5％；本方法达到98.5％。
(4)设备的数量：传统工艺中是大型设备21台；本方法大型设备10台。