第一節(jié) 醋酸乙酯的定義
乙酸乙酯又稱醋酸乙酯,低毒性,有甜味,濃度較高時(shí)有刺激性氣味,易揮發(fā),是一種用途廣泛的精細(xì)化工產(chǎn)品。具有優(yōu)異的溶解性、快干性,用途廣泛,是一種重要的有機(jī)化工原料和工業(yè)溶劑。(產(chǎn)業(yè) 規(guī)劃 )
第二節(jié) 醋酸乙酯的工業(yè)合成制取
乙醛縮合法
在乙醇鋁催化劑作用下,在0-20℃時(shí)乙醛自動(dòng)氧化縮合成醋酸乙酯,化學(xué)反應(yīng)式如下:
2CH3CHO→ CH3COOC2H5
上述方法20世紀(jì)70年代在歐美、日本等地已形成了大規(guī)模的生產(chǎn)裝置,在生產(chǎn)成本和環(huán)境保護(hù)等方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。20世紀(jì)90年代,我國(guó)在中間實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上剛實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)化,所以技術(shù)指標(biāo)和國(guó)外水平還有差距。該法不存在大量水的共沸問(wèn)題,容易得到純度為99.5%以上的優(yōu)級(jí)品。因而,與直接酯化法比,該法具有下列優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和醋酸乙酯的收率高、原料成本低、經(jīng)濟(jì)效益明顯,但該方法存在如下缺點(diǎn):一是催化劑制備技術(shù)難度較大且在水中易被水解;二是該反應(yīng)為放熱反應(yīng),需要用溫度較低的冰鹽水冷卻。
乙醇氧化法
從原料的來(lái)源和成本 分析 ,以乙醇為原料的合成路線較合理、廉價(jià)。乙醇氧化法按其反應(yīng)機(jī)理可分為兩種雙功能催化劑體系。
氧氣參與反應(yīng):采用Pd-Cu/分子篩催化劑,反應(yīng)溫度為150℃,乙醇被氧化為乙酯乙酯。其反應(yīng)機(jī)制如下:
C2H5OH+½O2→CH3CHO+ H2O (Pd-Cu)
CH3CHO+½O2→CH3 COOH (Pd-Cu)
C2H5 OH+ CH3COOH→CH3COOC2H5 + H2O (酸)
無(wú)氧氣參與反應(yīng)
以Cu/ CoO/ ZnO/ Al2O3混合氧化物為催化劑,乙醇在堿中心上脫氫為乙醛,乙醛在水的參與下通過(guò)酸堿協(xié)同作用歧化為乙酸和乙醇,乙酸和乙醇再在酸中心上酯化為醋酸乙酯。其機(jī)理如下:
C2H5OH→CH3CHO+ H2(脫氫)
2CH3 CHO+ H2O→C2 H5 OH+ CH3COOH(歧化)
C2H5 OH+ CH3COOH→CH3COOC2 H5+ H2O (酯化)
乙烯加成法
采用負(fù)載在二氧化硅等載體上的雜多酸金屬鹽或雜多酸為催化劑,乙酸和乙烯在反應(yīng)溫度為150℃ 、壓力為1.0MPa 條件下反應(yīng)生成醋酸乙酯。其化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
CH3 COOH+ C2 H4→CH3COOC2H5(150℃.1.0Mpa)
上述反應(yīng)過(guò)程在多段管狀反應(yīng)器中進(jìn),在每段之間移走反應(yīng)熱以抑制副反應(yīng)的發(fā)生。該反應(yīng)乙酸的單程轉(zhuǎn)化率為66%,以乙烯計(jì)醋酸乙酯的選擇性94%。由于直接利用豐富的乙烯原料,因而能降低生產(chǎn)成本。許多世界著名的跨國(guó)公司都開(kāi)發(fā)了該生產(chǎn)工藝,1998 年在印度尼西亞邁拉庫(kù)地區(qū)采用日本昭和電工專利技術(shù)建成了50 kt /a 生產(chǎn)裝置。
第三節(jié) 醋酸乙酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
2008-2013年,國(guó)內(nèi)醋酸乙酯以產(chǎn)能的大幅增加,使得國(guó)內(nèi)市場(chǎng)格局呈現(xiàn)供大于求的局面。2014年以后,發(fā)展進(jìn)入穩(wěn)定期,市場(chǎng)供應(yīng)增速明顯放緩,而經(jīng)濟(jì)大環(huán)境制約下游涂料 市場(chǎng)發(fā)展 ,醋酸酯下游需求增速亦同步放緩,醋酸乙酯的開(kāi)工率在4.5成上下徘徊。
產(chǎn)能過(guò)剩嚴(yán)重的背景下,工廠多以低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)保住市場(chǎng)份額,因此醋酸酯類工廠盈利水平不高,2015年和2016年醋酸乙酯平均價(jià)格和廠家成本基本持平。而2017年年初,醋酸乙酯利潤(rùn)卻高達(dá)500元/噸,主要原因:原料乙醇在木薯價(jià)格下滑以及需求低迷的雙重打壓下跌速較快,而醋酸乙酯因國(guó)內(nèi)裝置集中檢修和出口的支撐供應(yīng)減少跌勢(shì)緩慢。隨著供應(yīng)恢復(fù)正常,工廠利潤(rùn)也逐步回落至常規(guī)水平。
國(guó)內(nèi)醋酸乙酯主要用來(lái)生產(chǎn)油漆涂料和包裝材料等。傳統(tǒng)的涂料分為兩種:一種是水漆,一種是油漆。其中水漆是以清水作為稀釋劑,而油漆則是以醋酸酯、芳烴類有機(jī)化工品作為稀釋劑。油漆在使用的過(guò)程中會(huì)揮發(fā)出大量對(duì)人體有害的物質(zhì)。而隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng),水漆逐步取代油漆將是一種大的發(fā)展趨勢(shì),勢(shì)必會(huì)限制醋酸乙酯的發(fā)展。
第四節(jié) 醋酸乙酯的發(fā)展趨勢(shì)
醋酸乙酯為無(wú)色透明液體,能與乙醇、氯仿、苯、丙酮等有機(jī)溶劑互溶,微溶于水。醋酸乙酯大量用作油漆、清漆、人造革、硝酸纖維素、乙酸乙烯酯等的溶劑,藥物和有機(jī)酸的萃取劑。近年來(lái)又開(kāi)發(fā)作粘合劑和生物促進(jìn)劑,并可作為染料、制藥、化工的原料。醋酸乙酯也可用作食用香精,為我國(guó)GB2760-86規(guī)定允許使用的食用香料。隨著建筑、汽車工業(yè)、食品加工、香精香料 行業(yè) 和彩色印刷業(yè)的迅速發(fā)展,加之染料、涂料、膠粘劑和傳統(tǒng)醫(yī)藥的需求增加,國(guó)內(nèi)對(duì)醋酸乙酯需求量呈持續(xù)大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)醋酸乙酯的需求量將保持在10%左右的增長(zhǎng)率。到2010年國(guó)內(nèi)需求可達(dá)80萬(wàn)噸。
目前世界上生產(chǎn)醋酸乙酯的方法大致有以下幾種:乙醇醋酸直接酯化法、乙醛縮合法、乙醇脫氫法、乙烯和乙酸直接加成法、催化精餾法。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)生產(chǎn)醋酸乙酯主要采用乙醇醋酸直接酯化法和乙醛縮合法。美國(guó)醋酸乙酯近幾年生產(chǎn)量都在50萬(wàn)t以上,是世界上醋酸乙酯貿(mào)易量最大的國(guó)家。由于美國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),可獲得廉價(jià)的乙醇(乙醇價(jià)格為我國(guó)的1/2~1/3)和醋酸(基本上采用OXO法生產(chǎn)即甲醇低羰基合成法),因而美國(guó)只有一套由Eastman公司以乙醛為原料生產(chǎn)醋酸乙酯的裝置,其生產(chǎn)方法還是乙醇醋酸的直接酯化法,主要是以濃硫酸為催化劑的反應(yīng)精餾法。日本近幾年醋酸乙酯產(chǎn)量在30萬(wàn)t左右,歐洲的產(chǎn)量在25萬(wàn)t左右。由于日本和歐洲有大量的乙烯法乙醛資源可利用,因此大都采用乙醛縮合法合成醋酸乙酯。非洲的醋酸乙酯生產(chǎn)主要集中在南非,其中薩索爾(Sasol)化學(xué)工業(yè)公司醋酸乙酯的產(chǎn)量是全非洲第一,是第一家采用英國(guó)Kvaerner工程公司開(kāi)發(fā)的乙醇脫氫法生產(chǎn)醋酸乙酯的工廠。我國(guó)的醋酸乙酯生產(chǎn)一直沿用傳統(tǒng)的乙醇和醋酸直接酯化法工藝,1995~1996年的鼎盛時(shí)期多達(dá)上百家。
醋酸乙酯的需求量不斷增加,如何高效、快速、低耗地生產(chǎn)醋酸乙酯,是當(dāng)前 研究 的重點(diǎn)。由于各地區(qū)的差別,就必須考慮環(huán)境、資源和經(jīng)濟(jì)效益等多重因素,但要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,就必須以循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念來(lái) 規(guī)劃 產(chǎn)業(yè),以清潔化、規(guī)?;⑻厣陌l(fā)展原則來(lái)發(fā)展醋酸乙酯工業(yè),構(gòu)筑當(dāng)?shù)靥厣幕ぎa(chǎn)業(yè)鏈,通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈 規(guī)劃 與資源再生循環(huán)利用,以盡可能少的資源消耗、盡可能小的環(huán)境代價(jià)實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。
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