建立环境友好新型催化体系——记石化绿色工艺之离子液体催化耦合精馏生产醋酸酯工艺

编者按 近日，中国石油和化学工业联合会正式发布了《石化绿色工艺名录(2020 年版)》。2020年版名录较2019年版新增7个条目、10项工艺，总共30个条目，新入选的绿色工艺涉及生物化工、煤化工、氟化工、无机化工、有机化工等领域。此次名录的修订严格遵循先进性、产业化、宜推广的要求，遴选出的工艺在产品品质、能耗、物耗、“三废”排放、工艺安全等方面具有显著优势，在引导企业投资项目工艺选择、推进行业绿色工艺研发应用、支撑政府及金融机构政策导向等发挥有利作用，也将进一步促进石化行业持续提升本质绿色水平。为此，今日起将陆续刊登2020年新入选的石化绿色工艺，以供读者参考。

用离子液体代替浓硫酸作为催化剂，不仅让乙酸乙酯生产从间歇式变为连续式，还让反应过程不再产生洗釜酸水，避免大量废弃物腐蚀设备的问题，并将吨产品的蒸汽消耗从2.89吨降至1.5吨左右。基于上述优势，江苏索普集团有限公司自主研发的离子液体催化耦合精馏生产醋酸酯工艺入选了《石化绿色工艺名录(2020年版)》。

生产工艺：间歇生产变连续

在生产醋酸酯的传统工艺中，以浓硫酸作为催化剂只能间歇式生产。且催化反应到后期需要洗釜拉料，导致产生大量洗釜酸水。同时，酯化反应过程中生成的水能够与酯和未反应的醇共沸，需要后续多步蒸馏或者萃取才能从酯中脱除，分离产生的中间物流循环量大，需要消耗大量的蒸汽才能得到高纯度的醋酸酯，过程总能耗较高。

而离子液体催化耦合精馏生产醋酸酯则实现了醋酸乙酯的高效连续化生产。据索普研究院院长朱桂生介绍，离子液体作为一种新型的环境友好型催化剂，在高效催化酯类合成的同时，能够将反应生成的水萃取到离子液体中，打破酯、水、醇之间的多个二元/三元共沸问题限制。同时，离子液体中的水经过简单的闪蒸/蒸发工序即可脱除，完成离子液体在整个系统中的循环使用，使得整个反应过程高效且连续。

“离子液体由于具有几乎没有蒸汽压、不易挥发、液态状态温度范围宽、化学性质可调等优点而被应用于醋酸乙酯合成中。此外，该工艺还可用来制备其他醋酸酯产品。” 朱桂生介绍说。

生产过程：低耗高产高质

据介绍，离子液体催化耦合精馏生产醋酸酯工艺，克服了浓硫酸催化合成制醋酸酯技术路线的缺点，实现了生产过程连续化，在环保方面具有决定性优势，主要体现在低能耗、产率高、产品质量高等方面。

从过程能耗角度来看，浓硫酸工艺：根据醋酸乙酯2019年1~11月份消耗数据来核算，乙醇转化率97.64%、乙酸转化率97.81%、蒸汽消耗2.89吨/吨。离子液体工艺的中试装置实际运行数据为：乙醇转化率99.41%、乙酸转化率99.55%、蒸汽消耗约为1.5吨/吨。

此外，相对于传统工艺需定期更换硫酸催化剂，配方离子液体催化剂仅经过简单脱出水分即可重新循环回用，简化了分离流程，也节省了分离工序的投资。

从产率角度来看，采用最新研制完成的离子液体配方催化剂来催化醋酸和乙醇的酯化反应，能够在反应—萃取—精馏集成装置中直接获得99.5%以上高产率的醋酸乙酯中间产品。

从产品质量来看，相较于浓硫酸催化合成生产的醋酸乙酯，离子液体催化合成生产出的产品杂质种类和杂质数量都要大幅减少，醋酸酯一般不用后续再分离，可以满足行业标准的要求。

综上，该工艺成为节能减排、绿色化程度很高的工艺，催化剂可以在线再生处理，也无废气、废渣排放，低COD废水也可仅经过简单的生化处理而达标排放。

生产规模：将扩大至10万吨/年

据介绍，离子液体催化耦合精馏生产醋酸酯工艺目前生产规模已到达2万吨/年。索普还在对工艺进行提升，克服设备材质问题，现在通过中试已经确定好材料选择。接下来，索普将对其工艺规模进一步放大，目前已经完成了10万吨/年醋酸乙酯工艺包。同时，索普还将与政府及中国石油和化学工业联合会共同努力，为推动行业绿色发展贡献力量。

朱桂生介绍，作为国有企业，索普一直坚持“绿色化工”愿景，重视用绿色技术推动生态文明建设和环境保护工作。这几年，他们践行“科技与自然共生”理念，把企业产业建设与环境建设同步规划、同步实施、同步发展，大力推动清洁生产、发展循环经济，力争走好绿色化工之路。

“绿色发展与企业经营不是矛盾体。我们认为只有坚持安全环保才是可持续的，索普会继续加大循环经济、节能减排等提升力度，将绿色可持续贯穿企业经营和发展之中。”朱桂生表示。