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乙炔气相法制醋酸乙烯的生产工艺


实验室k / 2018-09-17

       乙炔气相法生产醋酸乙烯在1940年以后的30年间占据了主导地位,前期多使用固定床催化方式,使用列管式固定床反应器,或箱型固定床反应器。前者以Wacker公司为代表,后者以Hoechst公司为代表。1956年以后开发出流化床方式的乙炔气相法生产技术。

乙炔气相法制醋酸乙烯的生产工艺

       乙炔气相法又分为电石乙炔法和天然气乙炔法。

       20世纪70年代初,四川维尼纶厂从法国罗纳-普朗克公司引进我国唯一的一套9万吨/年天然气乙炔法生产醋酸乙烯的装置,1979年12月建成投产。天然气乙炔法合成醋酸乙烯的生产过程主要分为天然气脱硫、天然气部分裂解、乙炔提浓、醋酸乙烯合成以及醋酸乙烯精馏和醋酸回收五个部分。
       电石乙炔法合成醋酸乙烯主要包括乙炔气发生及净化、醋酸乙烯的合成及精制四个部分。在我国,除了四川维尼纶厂、上海石化维尼纶厂、上海金维公司、北京有机化工厂外,还有十个生产厂均采用此法生产醋酸乙烯。
       乙炔气相法合成醋酸乙烯是以乙炔和醋酸蒸气在一定温度下,通过醋酸锌・活性炭催化剂的作用而合成醋酸乙烯。乙炔气相法催化剂为以活性炭为载体的
乙酸锌,活性组分含量20%~30%(质量分数),载体的多孔性对催化剂剂的活性影响很大,所用活性炭比表面约为1000~1500m2/g,细孔平均直径为2.00~4.00nm,孔容积0.60mL/g。反应式如下。
       主反应:

       副反应:

2CH3COOH → (CH3)2CO+H2O+CO2
CH≡CH+H2O → CH3CHO

2CH≡CH+H2O → CH3CH=CHCHO
CH3COOH+CH2=CHOOCCH3 → CH3CH(OOCCH3)2
xC2H2 → (C2H2)x(包括乙烯乙炔等)

       乙炔气相法合成醋酸乙烯的工艺分为3部分:原料气的净化、气相催化合成、产品的精制。
       (1)乙炔净化    由电石生产的乙炔中所含的磷化氢和硫化氢会使催化剂中毒,因此在送入反应器之前必须净化。工业净化多采用次氯酸钠通过氧化反应进行净化。次氯酸钠的主要指标有两个,一是有效氯含量,有效氯含量高时,净化能力强,但腐蚀性大且有引起爆炸的危险;有效氯含量低时则净化能力不足,通常控制有效氯含量为1~1.3g/L。另一个指标是清净剂的酸度,一般控制在pH7~7.5范围内。
       (2)气相催化合成    将乙炔和气相乙酸通过负载于活性炭上的乙酸锌催化剂,催化合成醋酸乙烯。醋酸乙烯合成反应器原则上可使用流化床反应器,也可使用固定床反应器,两者均使用乙酸锌/活性炭催化剂,国内多使用流化床反应器。送入反应器内的混合原料气首先被加热到反应温度,然后进行化学反应,反应温度170~250℃,压力35~40kPa。反应热由夹套内的冷却介质带走。
       (3)产品的精制    醋酸乙烯在蒸馏塔顶部蒸出,经脱巴豆醛塔和脱二乙烯基乙炔塔后得醋酸乙烯成品。釜液分为两部分,一部分直接返回吸收塔循环使用,另一部分送乙酸蒸馏塔脱除高沸物后再返回合成部分循环使用。

       主要反应副产物有乙醛、丁烯醛等。乙炔单程转化率60%~75%,醋酸乙烯选择性以醋酸计为99%,以乙炔计为93%。
       消耗定额:乙炔(99.5%)322kg,醋酸720kg,催化剂4.5kg,冷却水125t,盐水冷量70×106kJ,电200kW·h,蒸汽2.8t/t。
       不论乙炔法还是乙烯法,生产醋酸乙烯的废气含乙炔或乙烯,可燃烧后排入空气;废液主要是高沸物,可用焚烧法处理,生产过程中没有废渣产生。
       乙烯法和乙快法所生产的醋酸乙烯成品中醋酸乙烯含量都超过99.5%,而所含的杂质略有不同,乙炔法醋酸乙烯中醛类含量高于乙烯法,这些醛类绝对含量虽然不多,但对聚合反应有较大的影响,所以对以生产聚乙烯醇为最终产品的醋酸乙烯来说,乙烯法的质量要比乙炔法好。


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