【正文】 一 前言乙酸異丁酯（isobutyl acetate），又名醋酸異丁酯，分子式為CH3COOCH2CH（CH3）2， ℃，沸點(diǎn)為118 ℃ ， ℃， ℃，難溶于水，能溶于醇和醚，可溶解多種樹脂及有機(jī)物，是醋酸丁酯的四種異構(gòu)體之一，它與其它異構(gòu)體的性能在大多數(shù)情況下都相似。是我國(guó)GB276086規(guī)定允許使用的食用香料，也是一種很重要的有機(jī)化工原料，主要用于制藥、香料、涂料、油漆、制革、樹脂工業(yè)中，也可用做硝化纖維及漆類的溶劑。近來乙酸正丁酯供應(yīng)緊張，因此乙酸異丁酯用做溶劑的用量大幅度增加。因此，開發(fā)研究生產(chǎn)乙酸異丁酯的生產(chǎn)工藝有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。乙酸異丁酯存在于貽貝、熟香蕉、烘山芋、蘋果汁香精等物質(zhì)中，是這些物質(zhì)的致香組分之一，因此，可用作果實(shí)味香精。乙酸異丁酯對(duì)許多物質(zhì)具有良好溶解性。工業(yè)上它可用作制造硝基纖維素漆、丙烯酸漆、聚氨酯漆等的溶劑，這些漆類可用作飛機(jī)機(jī)翼涂料、人造皮革涂料、汽車涂料等，也可用于賽璐珞制品、銅板紙、漆皮等的制造。它還可用作印刷油墨中的揮發(fā)性溶劑和感光材料的快干劑。乙酸異丁酯由于其揮發(fā)度適中，具有良好的皮膚滲透性，可用作藥物吸收促進(jìn)組分。乙酸異丁酯和其它兩種常用的乙酸丁酯一樣，可作為反應(yīng)介質(zhì)，如用于合成三烷基胺氧化物，N,N二丙烯基乙二膠等。乙酸異丁酯可用作萃取劑組分，用作共沸蒸餾溶劑組分和部分取代以往采用甲苯、二甲苯和甲基異丁基酮等作為溶劑的場(chǎng)合，如萃取分離乙醇丙醇、丙烯酸等物質(zhì)。最近幾年，由于全球范圍內(nèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求日趨嚴(yán)格，人們趨向于減少甲苯、二甲苯、酮類等溶劑的用量，其發(fā)展方向是開發(fā)和利用樹酯涂料和用醋酸酯類等含氧溶劑取代揮發(fā)性涂料配方中的芳烴和酮類，而由價(jià)格低廉的異丁醇生產(chǎn)乙酸異丁酯正可滿足這一趨勢(shì)。對(duì)于乙酸異丁酯的市場(chǎng)情況，由于影響因素很多，很難估計(jì)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士推測(cè)，乙酸異丁酯用于涂料的需求量可達(dá)3000t/a，印墨中的應(yīng)用量大約2000～4000t/a，取代甲基異丁基酮（MIBK）的用量可達(dá)5000t/a。乙酸異丁酯可良好地取代甲苯（甲苯111℃，乙酸異丁酯118℃，沸點(diǎn)最接近），如果我國(guó)對(duì)甲苯作溶劑予以限制，其用量將較大。此外，乙酸異丁酯還可在醫(yī)藥工業(yè)中占有一定的用量。因此，在幾個(gè)較大的應(yīng)用范圍內(nèi)，我國(guó)乙酸異丁酯的市場(chǎng)潛力可達(dá)1萬t/a以上。目前國(guó)內(nèi)只有少量工業(yè)用乙酸異丁酯的生產(chǎn)、使用廠家，全球乙酸異丁酯溶劑的應(yīng)用已被其它溶劑取代多年，而且，在進(jìn)出口貿(mào)易也很少。因此，乙酸異丁酯的市場(chǎng)完全需要開拓，其在溶劑方面的應(yīng)用，可以從替代其它溶劑的應(yīng)用以及特殊領(lǐng)域?qū)Ｓ靡宜岙惗□煞矫鎭黹_拓市場(chǎng)。由于我國(guó)可能存在一定規(guī)模的乙酸異丁酯市場(chǎng)，因此，提出如下建議：開發(fā)乙酸異丁酯的應(yīng)用 ，由于各涂料廠、油墨廠對(duì)溶劑配方存在偏愛，雖然乙酸異丁酯的市場(chǎng)潛力較大，但市場(chǎng)情況不很明朗，有待于開拓市場(chǎng)。考慮到乙酸異丁酯在國(guó)內(nèi)作涂料溶劑已被其它溶劑取代30多年，推向市場(chǎng)需用戶調(diào)改配方，而各涂料生產(chǎn)廠的偏愛不同，并非所有可用的廠家都愿意改變配方，因此，需要進(jìn)行用于涂料溶劑的研究開發(fā)；對(duì)其它應(yīng)用，也需要開展應(yīng)用開發(fā)。合成乙酸異丁酯的傳統(tǒng)催化劑是以硫酸為代表的無機(jī)酸催化劑，硫酸催化酯化是現(xiàn)代生產(chǎn)乙酸異丁酯的最常用的方法，但硫酸的脫水、酯化、氧化作用而造成酯化反應(yīng)中一系列副反應(yīng)，從而給產(chǎn)物的精制帶來一定困難，產(chǎn)率在一定程度上受到影響，一般酯化收率不超過85%。此外，設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染等問題也較嚴(yán)重。以季銨鹽為代表的相轉(zhuǎn)移催化合成乙酸異丁酯近來發(fā)展迅速，催化效率高，催化劑用量少，操作方便，反應(yīng)時(shí)間短，條件溫和和不污染環(huán)境，是一種很有利用價(jià)值的合成方法。雜多酸催化劑是近來酯化領(lǐng)域中研究得最多的催化劑。雜多酸是一類含有氧橋的多核配合物，兼有酸性和氧化性，具有類似分子篩的籠狀結(jié)構(gòu)特征，在做酯化反應(yīng)催化劑時(shí)，具有活性高、不腐蝕設(shè)備、減少污染等顯著優(yōu)點(diǎn)。用雜多酸催化酯化，克服了濃硫酸法的很多缺點(diǎn)，無廢酸排放，工藝流程簡(jiǎn)單，可降低生產(chǎn)成本，酯化反應(yīng)溫度低，反應(yīng)時(shí)間短，催化劑用量少，可較好的回收使用，所得酯外觀為無色透明液體，質(zhì)量好，產(chǎn)率高，是合成乙酸異丁酯的優(yōu)良催化劑，有著很好的應(yīng)用前景。大多數(shù)無機(jī)鹽對(duì)乙酸異丁酯都有比較好的催化活性，具有明顯的工業(yè)價(jià)值，現(xiàn)在研究得較多的無機(jī)鹽催化劑是三氯化鐵和氯化銅，它們?cè)诖呋铣梢宜岙惗□ブ芯〉昧溯^好的結(jié)果。三氯化鐵做催化劑酯化轉(zhuǎn)化率高，催化活性穩(wěn)定，使用10次以后，酯化轉(zhuǎn)化率還保持在90%以上，氯化銅的催化活性也較高，酯的轉(zhuǎn)化率隨氯化銅的使用次數(shù)增加有逐步增高的趨勢(shì)，最后轉(zhuǎn)化率可在90%以上。合成乙酸異丁酯的其它催化劑還有硫酸鐵銨、氨基磺酸、稀土金屬氧化物、無機(jī)鹽、離子交換樹脂、分子篩等。在目前，大多數(shù)中小企業(yè)采用的間歇生產(chǎn)方式，：乙 酸異丁醇產(chǎn)品酯 化中和和蒸 餾洗 滌精 餾98%的硫酸15%的Na2CO3 硫酸做催化劑間歇生產(chǎn)乙酸異丁酯生產(chǎn)工藝框圖雖然該法工藝比較成熟，有著設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但是使用濃硫酸做催化劑存在許多缺點(diǎn)：酯化時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)是間歇的，難以大批量生產(chǎn)；硫酸對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，三廢處理難，設(shè)備費(fèi)用高；硫酸選擇性差，具有強(qiáng)氧化性并能導(dǎo)致磺化，炭化或聚合等副反應(yīng)，留下一定的酯化殘液，后處理困難；生產(chǎn)工藝繁雜，產(chǎn)品損失多。隨著工藝的改進(jìn)，現(xiàn)在大多數(shù)的生產(chǎn)企業(yè)的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)開始采用硫酸連續(xù)生產(chǎn)乙酸異丁酯。該反應(yīng)的反應(yīng)釜用搪瓷材料，乙酸和異丁醇按一定的比例進(jìn)料，在催化劑作用下在反應(yīng)釜中反應(yīng)，并不斷給反應(yīng)釜加熱，產(chǎn)生的氣體通過精餾塔精餾，利用水和乙酸異丁酯帶出乙酸異丁酯，塔頂?shù)臍怏w經(jīng)過冷凝器。冷凝后部分液體做回流液，部分進(jìn)入分相器，在分相器下層的廢水直接排放掉，上層為粗酯，因?yàn)樗岬臐舛群艿?，可直接進(jìn)入精餾塔后從塔底精制后從塔底得到合格的乙酸異丁酯產(chǎn)品，塔頂出料返回至反應(yīng)釜參與反應(yīng)。 硫酸做催化劑連續(xù)生產(chǎn)乙酸異丁酯生產(chǎn)工藝流程圖連續(xù)反應(yīng)精餾技術(shù)是現(xiàn)在生產(chǎn)乙酸異丁酯最新生產(chǎn)方法。乙酸和異丁醇按一定比例加入配料槽，混合均勻，經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入預(yù)熱器中及反應(yīng)精餾系統(tǒng)，在反應(yīng)精餾塔內(nèi)由于催化填料的作用，乙酸和異丁醇邊反應(yīng)邊分離，最后從系統(tǒng)的頂部分離出反應(yīng)生成的廢水1，而在底部得到含乙酸異丁酯9697%的粗酯。 成品配料槽預(yù)熱器反應(yīng)精餾塔冷卻中和精制廢水2純堿廢水1乙酸 異丁醇工藝路線的選擇要考慮多方面的因素，如技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟(jì)上的合理性、原料的純度和來源、公用工程中的水源及電力供應(yīng)、環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)和國(guó)家有關(guān)的政策及法規(guī)等