醋酸生产工艺应用及技术进展
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收稿日期:2021-04-20作者简介:王忠华(1982-),女,高级工程师,从事煤化工、醋酸及醋酸酯下游产品的研发工作,************.cn 。
醋酸乙酯合成方法及其工艺技术的研究进展王忠华1,胡宗贵1,朱桂生1,张效敏2,黄诚1,吴有庭2(1.江苏索普化工股份有限公司,江苏镇江214200;2.南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室,江苏南京210023)摘要:介绍了醋酸乙酯的合成方法及其生产工艺研究进展,重点提出了一种以配方离子液体为催化剂的反应-萃取精馏耦合的核心工艺。
模拟计算和小、中试实践的初步结果表明,单程醋酸乙酯产品的产率和质量纯度都可达98%以上,且过程能耗低,绿色化程度高,还分析了醋酸乙酯生产中存在的问题并展望了醋酸乙酯生产技术的发展趋势。
关键词:醋酸乙酯;合成方法;生产工艺;反应分离耦合doi :10.3969/j.issn.1008-553X.2021.06.006中图分类号:TQ225.34文献标识码:A文章编号:1008-553X (2021)06-0022-05醋酸乙酯是一种非常重要的大宗有机化工基础原料和极好的工业溶剂,广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等的生产过程中。
此外,它还能作为粘合剂,用于印刷油墨、人造珍珠的生产;作为提取剂,用于医药、有机酸等产品的生产;作为香料原料,用作菠萝、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。
醋酸乙酯的传统工业生产方法主要是以浓硫酸为催化剂,采用乙酸和乙醇先反应后分离的工艺流程。
浓硫酸虽然价廉易得,催化活性也好,但其腐蚀性和氧化性强,酯化反应一般需在效率低下的搪瓷反应器中进行,反应生成的低浓度强酸废水也需专门后处理技术配套。
此外,醋酸乙酯能与副产物水、原料乙醇形成多个二元、三元共沸物,其分离工艺流程长,能耗高,含酸的反应混合物对分离设备腐蚀严重。
该工艺粗放,与当前绿色化工理念相悖。
醋酸、醋酐的生产工艺摘要:醋酸是一种重要的有机化工原料,其广泛用于基本有机合成、医药、农药、印染、轻纺、食品、造漆、粘合剂等诸多任务业部门。
醋酐主要用作醋酸纤维素,其次是用于医药、染料、香料和有机合成中的乙酰化剂。
在医药上主要用作氯霉素、维生素E、乙酰水杨酸、咖啡因的重要中间体;在染料行业用于硫化嫩黄、还原蓝IBC、分散深蓝等中间体;香料行业用作香豆素、苯乙酮、乙酰水杨酸甲酯、肉桂酸等。
因此,醋酸醋酐工业发展与国民经济各部门息息相关。
本文旧对醋酸、醋酐的生产工艺做了简单的分析。
醋酸;醋酐;生产工艺1醋酸生产技术进展1.1轻烃液相氧化法轻烃液相氧化法主要有正丁烷和石脑油两种原料路线。
正丁烷或石脑油液相氧化成醋酸、甲酸、丙酸等,氧化产物经多次精馏分离得到产品醋酸和副产甲酸、丙酮等。
在醋酸实际生产中,该工艺方法所占比例正逐年减少。
正丁烷和轻质石脑油(含低沸点烃类,尤其是戊烷与己烷)氧化反应在160~200℃下进行,可采用催化剂(如钴或锰),也可不用催化剂。
主要产物为醋酸与甲乙酮,同时还生成其他有机产物如乙醇、甲醇、甲酸、丙酸及丁酸等。
产物比例可根据需要进行调节。
1.2乙醛氧化法按原料路线分,乙醛氧化法主要有粮食酒精(乙醇)乙醛氧化法、电石乙炔乙醛氧化法和石油乙烯乙醛氧化法。
乙炔乙醛氧化法生产醋酸,是先用电石乙炔水合法制乙醛,然后乙醛再氧化成醋酸。
该法耗电量大,且乙炔氧化生产乙醛需使用硫酸汞作催化剂,而汞对环境污染严重,故此法难以生存,在国内外已被淘汰。
酒精(乙醇)乙醛氧化法属20世纪三四十年代传统方法,用该法每生产1t醋酸消耗粮食2t,成本高,规模小。
该工艺生产路线在发达国家已被淘汰,在发展中国家仍有应用,但也必将随着醋酸工艺技术的发展而被取代。
1.3乙烯直接氧化法乙烯直接氧化制醋酸的一步法气相工艺由日本昭和电工株式会社开发成功,于1997年在日本大分建成一套10万t/a醋酸装置。
该工艺由乙烯不经乙醛直接氧化为醋酸,以负载钯的催化剂为基础(含有三种组分),反应在多管夹套反应器中进行,反应温度为150~160℃,反应器进料为乙烯、氧气、蒸汽与稀释用氮气。
醋酸加氢制乙醇技术进展及经济性分析一、醋酸加氢制乙醇的技术进展CH3COOH+H2->CH3CH2OH+H2O该反应通常在温和的条件下进行,温度一般控制在150-250℃之间。
此外,醋酸加氢制乙醇还需要使用催化剂来促进反应的进行。
常用的催化剂包括贵金属(如铑、铂)、过渡金属(如铜、钯)以及硅铝酸盐等。
这些催化剂通常具有良好的催化活性和选择性。
在近年来,醋酸加氢制乙醇的研究重点主要集中在以下几个方面:1.催化剂的开发和优化:为了提高反应的催化活性和选择性,研究者们不断开发和优化醋酸加氢制乙醇的催化剂。
例如,一些研究表明钯基催化剂在该反应中表现出良好的催化性能。
2.反应条件的优化:研究者们对反应温度、氢气压力以及醋酸浓度等因素进行了详细的研究。
例如,有研究表明,在适宜的反应条件下,反应可在较短的时间内高效进行。
3.催化剂的稳定性:催化剂的稳定性是影响醋酸加氢制乙醇技术经济性的一个重要因素。
一些研究证明,通过改变催化剂的配方或进行后处理,可以提高催化剂的稳定性。
1.原料成本低:醋酸是一种廉价的化工原料,其生产成本相对较低。
2.反应条件温和:醋酸加氢制乙醇的反应条件相对温和,无需高温高压设备,降低了生产成本。
3.催化剂易于制备和回收利用:醋酸加氢制乙醇常使用的催化剂比较常见,易于制备和回收利用,降低了生产成本。
4.产品纯度高:醋酸加氢制乙醇反应的产物主要是乙醇,纯度较高,减少了后续的分离和纯化步骤,降低了生产成本。
1.催化剂的价格和寿命:催化剂的价格和使用寿命对生产成本和设备投资产生较大影响。
因此,研发廉价且寿命较长的催化剂对于降低生产成本具有重要意义。
2.原料成本:醋酸作为反应的原料,直接影响生产成本。
当醋酸市场价格波动较大时,反应的经济性也会受到一定的影响。
3.能源消耗:反应的能源消耗也是影响醋酸加氢制乙醇技术经济性的重要因素。
因此,通过优化反应条件和设计高效的能源利用系统,可以降低能源消耗,提高经济性。
醋酸纤维的生产工艺研究进展及市场分析醋酸纤维,又称为人造丝纤维,是由醋酸纤维素制成的合成纤维,具有柔软光滑的手感和良好的透气性能,广泛应用于服装、家纺、工业纺织等领域。
本文将从醋酸纤维的生产工艺、研究进展和市场分析三个方面进行详细介绍。
一、醋酸纤维的生产工艺醋酸纤维的生产工艺通常包括以下几个步骤:纤维素的预处理、醋酸制备、纤维素溶解、纺丝和纤维定型。
首先,将天然纤维素经过预处理,去除其中的杂质和无用成分,得到纯净的纤维素。
然后,将纤维素与醋酸和氯化钠等混合物一起反应,生成醋酸纤维素。
接下来,将醋酸纤维素溶解在硫酸、醋酸和亚硫酸铵的混合液中,得到纤维素溶液。
然后,将纤维素溶液通过纺丝机构将其拉伸成纤维。
最后,通过化学处理和物理处理,使纤维定型,得到醋酸纤维。
二、醋酸纤维的研究进展近年来,醋酸纤维的研究引起了广泛关注,并取得了一系列重要的进展。
首先,在纤维素预处理方面,研究人员通过酶解、氧化和还原等方法,大大提高了纤维素的纯化效率。
其次,在纤维素溶解方面,研究人员改进了溶解剂体系和溶解工艺,提高了溶解效率和纤维质量。
此外,还有关于纺丝和定型方面的研究,通过改变纤维拉伸条件和处理工艺,提高了纤维的牢度和柔软度。
总体来说,当前的研究进展主要集中在提高醋酸纤维的质量、降低生产成本以及开发新的应用领域上。
三、醋酸纤维的市场分析醋酸纤维作为一种环保、经济且性能优越的纤维,市场需求稳定增长。
目前,主要应用领域包括服装、家纺、工业纺织等。
在服装领域,醋酸纤维的柔软光滑手感和良好的透气性能,使其成为制作高档内衣、面料和家居服等的理想材料。
在家纺领域,醋酸纤维的光泽和舒适性使其广泛用于床上用品、窗帘和家居装饰品等产品中。
在工业纺织领域,醋酸纤维的高强度和耐磨性可以应用于绳索、过滤材料和工业纺织品等领域。
此外,随着人们对环保纤维需求的提高,醋酸纤维作为一种可再生资源,市场前景广阔。
总结起来,醋酸纤维作为一种具有广泛用途和良好性能的人造纤维,其生产工艺不断得到改进,研究进展不断推进,市场前景广阔。
第3期乙醇是目前世界上生产历史最悠久、产量最大的发酵工业产品,广泛应用于食品、化工、医药、染料、国防等行业,同时是十分重要的清洁能源,不仅可替代四乙基铅作为汽油的防爆剂,还可以制造乙醇汽油,大大减少汽油燃烧时对环境的污染,未来市场前景极为广阔。
目前乙醇仍主要通过粮食发酵的方法生产,然而顾虑粮食安全问题,粮食发酵法的发展已受限,开发经济高效的非粮乙醇生产技术已成为热点,近年各种乙醇生产新技术的开发已取得很大进展。
鉴于中国的资源特点,煤制乙醇和纤维素乙醇一起,将成为中国未来能源化工产业的重要组成部分。
煤、天然气、生物质等气化制得合成气,再由合成气制乙醇,是当前热门的研究路线。
由合成气制乙醇有直接法[1]和间接法两大类,各有优缺点。
醋酸加氢制乙醇是一种合成气间接制乙醇技术,首先由合成气生产甲醇,甲醇羰基化合成醋酸,然后醋酸直接加氢或酯化后加氢制取乙醇。
近年,技术上的突破已使该法成为当前具有吸引力的乙醇生产路线之一。
1醋酸直接加氢制乙醇技术1.1塞拉尼斯TCX 工艺塞拉尼斯公司是醋酸等乙酰基产品世界上最大的制造商之一,乙酰基中间体占塞拉尼斯的总销售额约45%。
其通过新技术的开发继续强化在这一领域的领导地位。
在醋酸直接加氢领域,塞拉尼斯已申请了很多专利[2],涉及醋酸加氢制乙醇[3鄄15],制乙酸乙酯[16,17],制二乙醚[18],制乙醛[19]并进而生产醋酸乙烯[20],制乙烯进而生产醋酸乙烯[21],制丙酮进而生产异丙醇[22]等。
早在1984年,塞拉尼斯公司就获得了关于羧酸直接还原生产酯类和醇类的专利,但该包含钌化合物和路易斯酸金属氯化物的均相催化系统,反应压力高,醋酸转化率低,效果不理想。
TCX 工艺是该公司新开发的多相固定床醋酸气相直接加氢制乙醇专有技术。
其突破是,新型负载低质量分数贵金属的催化剂的应用,大大降低了反应压力,转化率高,选择性好,催化剂寿命延长。
目前,该技术正在建设工业示范装置。
并对醋酸纤维的国内外生产情况和市场需求,应用前景醋酸纤维素(Cellulose Acetate,以下简写为 CA,或者称为乙酸纤维素,纤维素乙酸酯),结构式可表示为: (C6H7O2)(OOCCH3)3n。
首次制备于 1865 年,是纤维素的乙酸酯。
纤维素以醋酸或者醋酐在催化剂作用下进行酯化,而得到的一种热塑性树脂,纤维素份子中羟基用醋酸酯化后得到的一种化学改性的天然高聚物。
其性能取决于乙酰化程度。
醋酸纤维素是纤维素中的羟基被酯化而生成的。
按乙酰基含量不同,分为三个品种:其中乙酰基含量在 31%-35%时,称为一醋酸纤维素;乙酰基含量在38%-41.5%时,称为二醋酸纤维素;乙酰基含量大于 43%时,称为三醋酸纤维素。
通常醋酯纤维即指二型醋酯纤维,俗称醋片(以下统称醋片)。
它可用于创造纺织品、酸纤维素纺成的醋酸纤维有醋酸丝束、醋酸长丝。
CA 用于照像胶片的片基,是某些黏合剂的组份之一;也用作合成纤维。
醋酯纤维由瑞士人 H.德雷富斯和 C.德雷富斯兄弟开辟。
他们将生产清漆用醋酸纤维素溶于丙酮后经喷丝头压出,在热空气流中溶剂挥发,细流形成纤维。
在 20 世纪 20 年代投入工业生产。
,目前在纤维素纤维中是仅次于粘胶纤维。
占世界化纤总产量的 3%,占纤维素纤维产量的 35%摆布。
二醋酸纤维生产工艺包括醋片单元、稀醋酸回收单元、丝束单元和丙酮回收单元。
生产醋片的主要原料是纤维素。
纤维素和醋酐反应生成三醋酸纤维素,再根据需要进行部份水解得到二醋酸纤维素,其主要反应包括乙酰化反应和部份水解反应。
按照反应使用溶剂与否,分溶剂法和非溶剂法两大类,工业上最常用的是溶剂法:以无水醋酸和醋酐的混合物为醋化剂,醋酸为稀释剂,硫酸为催化剂。
溶剂法又分均相法和非均相法:均相法采用醋酸或者二氯甲烷作溶剂;非均相法在乙酰化时,加有惰性溶剂(四氯化碳、苯、甲苯),使生成的三醋酸纤维素不溶解,必须再使之溶解后方可进行水解。
目前世界上醋酸纤维生产工艺广泛采用醋酸均相法工艺。