A. 化學用乙酸乙酯和工業用乙酸乙酯的區別
乙酸乙酯是無色透明液體,低毒性,有甜味,濃度較高時有刺激性氣味,易揮發,對空氣敏感,能吸水分,使其緩慢水解而呈酸性反應。能與氯仿、乙醇、丙酮和乙醚混溶,溶於水(10%ml/ml)。能溶解某些金屬鹽類(如氯化鋰、氯化鈷、氯化鋅、氯化鐵等)反應。相對密度0.902。熔點-83℃。沸點77℃。折光率1.3719。閃點7.2℃(開杯)。易燃。蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物。
通常,工業用乙酸乙酯的基本要求:
B. 乙酸乙酯的制備方法
工業乙酸乙酯的制備方法
目前世界上工業乙酸乙酯主要制備方法有乙酸酯化法、乙醛縮合法、乙烯加成法和乙醇脫氫法等。傳統的乙酸酯化法工藝在國外被逐步淘汰,而大規模生產裝置主要是乙醛縮合法和乙醇脫氫法,在乙醛原料較豐富的地區萬噸級以上的乙醛縮合法裝置得到了廣泛的應用。乙醇脫氫法是近年開發的新工藝,在乙醇豐富且低成本的地區得到了推廣。最新的乙酸乙酯生產方法是乙烯加成法,1998年在印度尼西亞邁拉庫地區採用日本昭和電工專利技術建成了50 kt/a生產裝置。
(1) 乙酸酯化法
乙酸酯化法是傳統的乙酸乙酯生產方法,在催化劑存在下,由乙酸和乙醇發生酯化反應而得。
CH3CH2OH+CH3COOH=CH3COOCH2CH3+H2O
乙醇 乙酸 乙酸乙酯 水
反應除去生成水,可得到高收率。該法生產乙酸乙酯的主要缺點是成本高、設備腐蝕性強,在國際上是屬於被淘汰的工藝路線。
(2) 乙醛縮合法
在催化劑乙醇鋁的存在下,兩個分子的乙醛自動氧化和縮合,重排形成一分子的乙酸乙酯。
2CH3CHO→CH3COOCH2CH3
乙醛 乙酸乙酯
該方法20世紀70年代在歐美、日本等地已形成了大規模的生產裝置,在生產成本和環境保護等方面都有著明顯的優勢。
(3)乙醇脫氫法
採用銅基催化劑使乙醇脫氫生成粗乙酸乙酯,經高低壓蒸餾除去共沸物,得到純度為99.8%以上乙酸乙酯。
2C2H5OH→CH3COOCH2CH3+H2
乙醇 乙酸乙酯 氫
(4) 乙烯加成法
在以附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的存在下,乙烯氣相水合後與氣化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。
CH2CH2+CH3COOH=CH3COOCH2CH3
乙烯 乙酸 乙酸乙酯
該反應乙酸的單程轉化率為66%,以乙烯計乙酸乙酯的選擇性為94%。Rhone-Poulenc 、昭和電工和BP等跨國公司都開發了該生產工藝。
由於上海石化股份有限公司具有豐富的乙烯、乙酸和乙醛,故本文對乙酸酯化法、乙醛縮合法和乙烯加成法生產乙酸乙酯的技術經濟指標予以對比分析。
技術經濟指標對比
對於同為80 kt/a級的工業乙酸乙酯生產裝置,分析其各項經濟技術指標,對比如表2。
表2 乙酸乙酯各工藝路線技術經濟指標對照
工 藝 路 線
乙醛縮合法
乙烯加成法
酯化法
原料單耗
/t·t-1
乙烯
-
0.355
-
乙醛
1.02
-
-
乙酸
-
0.718
0.692
乙醇
-
-
0.533
其他
0.005
0.01
0.005
公用工程單耗
電/KW·h·t-1
26.014
176.367
15.432
冷卻水/ t·t-1
150.198
166.887
66.755
純水t·t-1
0
0
8.344
蒸汽(1.4 MPa)/ t·t-1
0.4
4
4.2
蒸汽(0.4 MPa)/ t·t-1
1.1
0
0
冷凍/MJ·t-1
1161.0
0
0
綜合能耗
/ MJ·t-1
6 892
15 616
14 652
由表2可看出,在三種方法中,乙醛法生產乙酸乙酯的蒸汽消耗明顯低於另兩種方法,綜合總能源消耗乙醛法要遠低於乙烯法和乙酯法。
由於乙醛法生產乙酸乙酯在國外,特別是日本,已處於成熟階段,而我國在20世紀90年代中間試驗的基礎上剛實現萬噸級工業化,所以技術指標和國外先進水平還有差距。
4 投資和成本對比
4.1 投資對比
對於同為國際上80 kt/a的工業乙酸乙酯生產裝置,在同樣投資環境下,分析其工程投資情況,對比如表3。
表3 不同工藝制備乙酸乙酯總投資對比 萬美元
工藝路線
乙醛縮合法
乙烯加成法
酯化法
總投資
2 830
5 250
3 780
生產設施
1 420
3 000
1 910
輔助設施
850
1 200
1 110
其他工程
570
1 050
760
在同規模的乙酸乙酯三種生產方法中,乙醛法的投資最低,而乙烯法的投資相對最高。乙醛法的總投資額為酯化法的75%,僅為乙烯法的54%。
4.2 成本對比
不同工藝制備乙酸乙酯單位成本對比計算見表4。
表4 不同工藝制備乙酸乙酯單位成本對比
項目
單價
/元·t-1
乙醛縮合法
乙烯加成法
酯化法
單耗/t·t-1
單位成本
/元·t-1
單耗/t·t-1
單位成本
/元·t-1
單耗/t·t-1
單位成本
/元·t-1
原料
4 295.45
4 631.99
5 392.42
乙烯
4 212
0
0
0.353
1 486.84
0
0
乙醛
4 110
1.02
4 191.86
0
0
0
0
乙酸
4 159
0
0
0.717 7
2 985.15
0.692
2 878.26
乙醇
4 717
0.005
23.59
0
0
0.533
2 514.16
其他
80.00
160.00
0
公用工程
253.69
572.58
459.26
蒸汽
100
1.5
150.00
4.0
400.00
4.2
420.00
電
0.60
26.01
15.61
176.37
105.82
15.43
9.26
冷凍鹽水
1.00
28
28.00
0
0
0
0
冷卻水
0.40
150.2
60.08
166.89
66.76
75
30.00
可變成本合計
4 549.13
5 204.57
5 851.68
直接成本合計
132.80
265.60
174.30
分配成本合計
116.20
224.10
149.40
註:①單價不含稅;
②公用工程價格參考上海地區平均價格計入;
③原料中乙醇、乙酸和乙醛價格用1999-2001年9月國內市場平均價;
④原料中的乙烯價格用1999-2001年9月平均進口到岸價加手續費計入;
⑤電一欄中:單價的單位為「kW·h·t-1」,單位成本的單位為「元·(kW·h)-1」。
由上表看出,無論是原料成本、公用工程成本和總成本乙醛法生產乙酸乙酯都最低,而酯化法最高;乙烯法總投資最大,且其他費用也偏高,其折舊和固定成本最高。三種方法對比,乙醛法的單位成本為酯化法的78%,為乙烯法的82%。
5 經濟效益估算
由於三種生產乙酸乙酯方法的生產成本、生產裝置投資有明顯不同,所以其生產裝置投資的經濟效益也有明顯差異,在當前國內原料價格體系下,乙醛法生產無疑具有明顯優勢,見表5。
表5 不同工藝制備乙酸乙酯經濟效益對比 元/t
項目
乙醛縮合法
乙烯加成法
酯化法
備注
單位生產成本
5 047.13
6 167.37
6 499.08
單位銷售費用
25.24
61.67
64.99
單位總成本
5 072.37
6 229.04
6 564.07
不含稅
其中單位折舊
249.00
473.10
323.70
單位銷售價格
5 669.23
5 669.23
5 669.23
不含稅
單位銷售利潤
596.86
-559.81
-894.84
單位所得稅
196.96
稅率33%
單位稅後利潤
399.90
年總利潤/萬元
3 199.19
總投資/萬元
12 000.00
投資利潤率,%
26.66
靜態投資回收期/a
3.48
註:①裝置生產能力80 kt/a,年產量按100%負荷計算。
②乙酸乙酯的銷售價格按1997-2001年10月國內市場掛牌平均價。
③由於乙烯法和乙酸酯化法均按市場價計算原料成本,故計算為虧損,實際生產中一般採用初始原料,成本相應降低。而乙醛法如用初始原料乙烯計算成本,則其成本更低利潤更高。
C. 乙酸乙酯是什麼
乙酸乙酯(ethyl acetate),又稱醋酸乙酯,化學式是C4H8O2,分子量為88.11,是一種具有官能團-COOR的酯類(碳與氧之間是雙鍵),能發生醇解、氨解、酯交換、還原等一般酯的共同反應。低毒性,有甜味,濃度較高時有刺激性氣味,易揮發,具有優異的溶解性、快乾性,用途廣泛,是一種重要的有機化工原料和工業溶劑。乙酸乙酯的用途有:作為工業溶劑,用於塗料、粘合劑、乙基纖維素、人造革、油氈著色劑、人造纖維等產品中;作為粘合劑,用於印刷油墨、人造珍珠的生產;作為提取劑,用於醫葯、有機酸等產品的生產;作為香料原料,用於菠蘿、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。