浅析影响醋酸酯生产及其装置的因素与改进措施

余志平

（浙江建业化工股份有限公司，浙江 建德 311604）

醋酸酯生产工艺比较简单，但在一定的温度下，原料及酸性催化剂会加剧对装备的腐蚀，因此控制其工艺过程相当重要。通过对生产过程的有效控制，也可以缩短醋酸酯的生产流程，起到节能降耗的作用。

1 装置腐蚀的原因分析与解决措施

1.1 装置腐蚀的原因分析

1.1.1 醋酸酯的酯化影响

目前国内大多数醋酸酯生产厂基本采用传统的冰醋酸和醇为原料、在酸性催化剂的作用下反应生成醋酸酯的生产工艺（见图1），非酸性催化剂以及超强酸催化剂的使用现在还处于试验阶段。原料及酸性催化剂对生产装备的腐蚀，随着温度的升高会加大，另外生产中产生的水也会进一步加剧装备的腐蚀速度。

以冰醋酸和醇为原料，浓H2SO4为催化剂进行酯化反应生成醋酸酯的反应方程式如下：

该反应是可逆反应，当反应达到平衡时，易引发逆反应的进行，难得到高产率的酯。为达到高产率，通常采取使平衡向生成酯的方向移动的措施，如：①反应物醇或酸之一过量；②将生成物从系统中分离出来。许多生产厂家则采取在混合物中加入过量酸，同时将生成的产物酯和水形成的二元共沸混合物持续不断地从酯化塔顶蒸出相结合的方法来提高转化率。

醋酸酯生产过程中酯化系统是酸腐蚀的重点部位。而酯化系统中最易被腐蚀的地方除了酯化釜外，还有酯化塔控制点以下的塔段。原因在于酯化釜内过量的原料酸有部分以气相形式回流进入酯化塔，到达酯化塔的中部被冷凝成液相返回到酯化釜，液相回流中大部分是反应生成的醋酸酯，还有未反应的原料醋酸和因雾沫夹带进入酯化塔的催化剂以及微量水份等。酯化塔中气相酸雾和液相中的酸对塔器都有比较大的腐蚀，正是由于这些复杂酸性物质的存在才造成了酯化设备极易被腐蚀的情况。

1.1.2 酯化塔温度的影响

酯化塔的操作温度和塔内一些极性物质的存在也对酯化设备的腐蚀有一定影响。

酯化塔温度的控制与酯化塔顶的回流量有着紧密的关联性。酯化塔段的高度是由回流量来确定的，而回流量的大小决定着装置的产能。酯化塔塔段的高度对操作有着直接的影响，随着耐腐蚀塔节高度的增加，回流量可以减小，装置产能相应增大；反之，回流量增大，装置产能相应减小。见表1。

表1 醋酸异丁酯生产温度控制与塔的使用周期列表

1.2 减少酯化装置腐蚀的措施

从表1可以看出，酯化塔温度的控制与装置的腐蚀之间存在着密切的关系，生产过程中要加强酯化塔的温度和回流量的控制，使酯化生产体系保持稳定的状态，这样才能确保酯化釜中的酸性物质不会进入非搪瓷塔段。但同时也要提高酯化装置耐腐蚀的能力。目前大多数生产厂家采用搪瓷酯化釜、改进加热器，将内盘管加热改为外循环加热，使用石墨换热器等方法来解决。与酯化釜相连的管道采用衬搪瓷的方法解决腐蚀问题。酯化塔的腐蚀部位集中在塔的下半段，这部分塔节采用衬搪瓷塔节，酯化塔上半部分不含有酸性物质，腐蚀性较小，采用普通不锈钢材质塔节。此外，随着装备加工技术的发展，酯化釜、酯化塔及相关内件管道喷涂四氟材料，可以改变搪瓷装备的易损坏、难加工等诸多方面的不足。

2 分离工段的节能降耗

醋酸酯的生产过程是连续酯化后再连续分离的过程，其酯化是一种简单的酸醇酯化过程，分离工序也不繁琐，只有酯化、脱水、废水回收的辅助工序［2］和一个脱水后的精制工序（见图2）。在分离工序中，分离塔物料不断的汽化和冷凝造成生产能耗随流程的延长而增加，能耗和物耗也同时加大。

生产实践证明，脱水塔底物料基本达到醋酸酯产品的质量要求，可以作为产品采出。但这种情况必须要求脱水塔的温度控制在规定温度以上，同时保证脱水塔进料组分中少量的醇和水不得进入脱水塔釜。当然对酯化塔的釜温也必须控制平稳，一旦釜温波动较大，酯化釜中的物料就会出现聚合、结焦等情况，形成污垢使酯化加热器的加热效率下降，导致酯化釜的产能降低，给生产带来一系列的不良后果，甚至要停产清理才能改善供热条件恢复装置生产。也就是说，在生产过程中对酯化塔和脱水塔的温度控制对降低能耗起着决定性的作用，它也是缩短工艺流程、降低产品能耗的基础。

分离工序操作的难易与酯化合成系统控制的程度也是分不开的，酯化系统进入分离系统的物料中酯含量在93%以上时，后面的分离工序在操作难度上将大大降低；而如果酯化系统进入分离系统的物料中酸醇的含量较高，后面的分离难度就将大大增加，同时分离系统返回酯化系统的物料也势必增加，这样也会加大酯化塔的运行负荷，最终导致整个装置的生产能力大大降低。其实分离从酯化塔就已经开始，采用反应精馏耦合已经就是第一步分离，可以说脱水塔的操作是进一步提纯，可以作为分离的最后一步。

总之，醋酸酯的生产控制就聚焦在酯化系统的控制上，酯化系统控制得好坏是整个装置生产平衡平稳的关键。醋酸酯生产过程中出现的各种装置腐蚀和生产控制问题最终都归结到酯化系统的控制上。如果酯化釜中物料成份不稳定，酯化副反应就容易发生，造成催化剂的性能下降以及原料收率的降低；只要酯化系统控制好，进入分离工序的物料对装置和管道的腐蚀性也随之降低，分离工序流程也缩短，产量提高，能耗降低，真正实现提高产能、节能降耗的目的。