国内醋酸乙烯的生产路线
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2.1 乙炔法乙炔法在20 世纪60 年代以前是醋酸乙烯的主要生产方法。
20 世纪70 年代以来,随着全球石油化工的发展,乙烯价廉易得,乙烯法由此占据了醋酸乙烯生产的主导地位。
2.1.1 电石乙炔法的Wacker 技术1956 年,日本可乐丽公司成功开发出流化床催化工艺之后,乙炔气相法的生产技术日臻完善。
催化剂随着操作时间而老化,反应温度也由此而逐步升高,故每3 个月需要更换一次催化剂。
以醋酸计的单程转化率为80%,以乙炔和醋酸计的醋酸乙烯选择性分别为97%与95%。
电石乙炔法由于污染大、成本高,在国外已属逐步淘汰的技术。
2.1.2 天然气乙炔法的Borden 技术该技术以天然气部分氧化制取乙炔,并用副产的合成气生产醋酸,然后二者合成醋酸乙烯。
Borden 技术在天然气资源丰富的国家和地区很有竞争力。
另外,Borden 技术的反应产物分离方法不同于Wacker 技术的低温冷却法,而是采用以醋酸为吸收剂回收反应产物的流程,由此提高了乙炔的净化和回收率,并使装置的操作费用比Wacker 技术降低30%左右。
2.2 乙烯法乙烯法也有液相法和气相法两种,液相法因催化剂系统(PdCI2)对设备的腐蚀性太大,目前已基本被淘汰。
乙烯气相法生产醋酸乙烯的工艺原理是在钯基催化剂的作用下,乙烯与醋酸在反应器中合成醋酸乙烯。
各种乙烯气相法工艺比较1表.Bayer 技术采用Pd- Au/SiO2作催化剂,醋酸钾作助催化剂,乙烯、醋酸与O2混合物以一定的进料进入列管式固定床反应器进行氧乙酰化反应合成醋酸乙烯。
该技术的工艺过程由原料混合与氧乙酰化反应、反应气分离及醋酸乙烯精制等单元组成。
该法的乙烯氧乙酰化反应起始温度较低,约1400C。
随着反应时间的推移,催化剂活性逐渐下降,因此需提高温度以维持活性,最终反应温度为1800C。
催化剂使用寿命1 年左右;产品时空收率为6.72t VAc/m3.d,单台反应器设计规模为5~7.5 万t/a,只需一台循环气压缩机。
1 绪论1.1 概述1.1.1醋酸乙烯的理化性质醋酸乙烯〔Vinyl acetate,简称VAc〕,全称为醋酸乙烯酯,分子式C4H6O2,构造式是CH3COOH=CH2,分子量86.09。
在常温下醋酸乙烯是一种无色透明液体,易挥发、稍有毒性、带有特殊的气味,对人的眼睛和皮肤有刺激作用。
它的蒸汽为湿麻醉剂,能刺激皮肤及呼吸器官。
醋酸乙烯能与水局部互溶,与甲醇、乙醇等形成共沸物,能与苯、水形成三元恒沸物[1]。
醋酸乙烯的熔点-92.3℃,沸点72.2℃,相对密度0.9317,折射率1.3953,闪点-1℃,爆炸极限2.6~13.4 (V%),能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、四氯化碳等有机溶剂,不溶于水[2]。
醋酸乙烯是不饱和的羧酸酯,由于分子内存在不饱和双键及羧基,化学性质活泼,能够发生聚合反响、加成反响、水解反响、乙烯基转移反响、氧化反响等化学反响[2]。
1.1.2醋酸乙烯的主要用途醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料,在实际应用中,它通过自身聚合或与其它单体共聚,可以生成聚乙烯醇〔PVA〕、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液〔VAE〕或共聚树酯〔EVA〕、聚醋酸乙烯〔PVAc〕、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物〔EVC〕、聚乙烯醇缩甲醛、乙烯-乙烯醇〔EVOH〕、氯醋共聚物〔VC/VAc〕和聚丙烯腈变性体等衍生物[3]。
1.2醋酸乙烯的生产现状1.2.1醋酸乙烯的国外生产现状加拿大人F.Klatte在1912年首次发现VAc,后来这一发现开展成乙炔液相法技术。
1921年德国ConsortiumfurElectrochemische Industrie公司开场工业化生产VAc,即用乙炔气相法技术[4],这拉开了VAc工业生产的序幕。
VAc工业历经近百年开展,技术已经非常成熟,尤其是第二次世界大战后各国对VAc的需求大幅度上升促进了VAc的生产得到快速的开展。
世界VAc的产地主要集中在北美、西欧和亚洲,这三个地区的产能和产量均占世界的80%以上。
乙烯法制备醋酸乙烯生产技术的研究作者:韦庆昌来源:《科学与财富》2019年第36期摘要:文章介绍了乙烯法制备醋酸乙烯的研究進展,并对醋酸乙烯发展趋势提出了见解。
乙烯法的研发重点主要集中在催化剂及载体的改进上,解决催化剂活性不高、寿命不长等问题,开发出高效、高选择性的催化剂。
关键词:乙烯法;醋酸乙烯;生产技术引言醋酸乙烯(VAC)是无色透明,具有强烈刺激性气味的液体,是一种重要的有机化工原料,主要用于生产聚醋酸乙烯,经醇解制得聚乙烯醇,其次还用于生产醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或共聚树脂、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物、聚丙烯腈共聚单体以及缩醛树脂等衍生物,在维纶、涂料、薄膜、纺织品、树脂、土壤改良等方面具有广泛应用,开发利用前景广阔。
随着醋酸乙烯生产技术的不断改进,其应用领域也在不断拓展。
一、醋酸乙烯工艺路线1.1乙烯法乙烯、醋酸和氧气的气相混合物,所含乙烯过量时,在反应温度150℃~200℃,压力0.6~0.8MPa条件下,通过固定床催化剂,发生如下反应:CH2=CH2+CH3COOH+1/2O2→CH2=CHOOCCH3+H2O乙烯法的催化剂是钯-金/硅胶或氧化铝,添加醋酸钾作为助剂,具有催化剂活性高、选择性好、副产物少、工艺经济性优等优点,但由于所使用的催化剂活性组分为贵金属钯、金,价格昂贵,并且由于我国富煤少油,乙烯法在我国的发展受到了限制。
1.2乙炔法将乙炔与醋酸生产醋酸乙烯,发生如下反应:CH≡CH+CH3COOH→CH2=CHOOCCH3乙炔气相法有两种工艺流程:一种是以电石乙炔为原料的Wacker流程,该法中原料为脱硫、脱磷化氢的电石乙炔和醋酸,催化剂采用醋酸锌-活性炭体系,并添加碳酸铋为助剂,典型的反应条件为压力为常压,反应温度170℃~210℃,空速110~150h-1;另一种是以天然气乙炔为原料的Borden流程,该方法中乙炔由天然气部分氧化制取,并且用副产的合成气生产醋酸,然后二者合成醋酸乙烯。
醋酸乙烯的生产装置和工艺流程摘要:简述了醋酸乙烯的基本性质,并对醋酸乙烯的生产工艺、生产装置、工艺流程作出了阐述。
关键词:生产装置工艺流程发展情况醋酸乙烯又名乙酸乙烯酯(VAc),该产品是无色可燃性液体,不溶于水,可溶于大多数有的发展,展。
1.11.1.1乙炔和醋在30~1.1.2VAc 1.1.310家生产厂采用此工艺路线生产醋酸乙烯。
1.2乙烯法1.2.1乙烯液相法1960年,前苏联MoиceeB等发表研究报告,声称用氯化钯和乙酸钠在冰醋酸溶液中,通入乙烯加压密封静置过夜可制得VAc。
但由于该法的催化剂中的氯离子对生产装置有强烈的腐蚀性,现已被淘汰。
1.2.2乙烯气相法自乙烯直接氧化合成VAc方法问世后,Bayer、Hoechst及USI等公司先后开展了相关的工业研究。
1968年第一套乙烯气相Bayer法装置在日本投产,1972年乙烯气相USI法装置也开车成功。
1998年BPAmoco公司开发出了流化床乙烯气相法Leap工艺,并于2001年在英国Hull地区采用该工艺建设了一套250kt/a的生产装置。
该装置的投资费用比同等规模采用传统工艺建设的装置降低约30%。
2醋酸乙烯的生产装置及工艺流程图2.1工艺流程图图1乙烯乙相氧化法生产醋酸乙烯酯的工艺流程1-乙酸蒸发器;2-氧气混合器;3-反应器;4-冷却系统;5-吸收塔;6-初馏塔;7-脱气槽;8-汽提塔;9-脱水塔;10-水洗塔;2.2发器(1)CO2吸收塔中消耗过多的碳酸钾。
水洗后的循环气一部分放空,以防止惰性气体的积累,其余部分进入CO2吸收塔,在0.6~0.8MPa,100~120℃条件下与30%的碳酸钾溶液逆流接触,以脱除气体中的CO2。
经过吸收处理后的气体,CO2含量降至4%左右,经冷凝干燥除去水分后,再回循环压缩机循环使用。
反应液在脱气槽中分为两层,下层主要是水,送汽提塔(8)回收少量的醋酸乙烯,釜液作为废水排出。
上层液为含水的粗醋酸乙烯,送脱水塔(9)进行脱水,然后进脱轻馏分塔(13)除去低沸物后,再进脱重馏分塔(14),塔顶蒸气经冷凝后即得质量达聚合级要求的醋酸乙烯精品。
1 生产工艺醋酸乙烯生产工艺路线主要有石油乙烯法、天然气乙炔法和电石乙炔法 3 种。
其中石油乙烯法由于工艺性、经济性好而占据主导地位,世界上采用该方法生产醋酸乙烯的生产能力占总生产能力的70% 以上;天然气乙炔法和电石乙炔法在经济上不如石油乙烯法,但在电石和天然气资源比较丰富的地区,乙炔法仍具有相当的竞争力,仍被采用。
1.1 石油乙烯法该方法采用乙烯和醋酸一步氧化合成醋酸乙烯。
乙烯、氧气和醋酸蒸汽在贵金属Pd-Au、Pd-Pt及Pd-Cd 负载型催化剂及醋酸钾催化剂作用下,在100~200℃、0.6~0.8 MPa 条件下,在固定床反应器中反应,载体主要为硅胶和氧化铝,用冷凝和洗涤方法回收醋酸乙烯,再蒸馏提纯。
在BP 公司Leap 流化床技术中,催化剂可连续除去和加入,延长了运转周期,还可节省投资费用30%。
Praxair 公司推出的专利,使用99.95% 纯度的氧气,以降低反应器中惰性物质的用量,并可提高产率高达5%。
由于乙烯原料清洁干净,因此此法生产的醋酸乙烯杂质较少。
1.2 电石乙炔法该方法通过电石与水反应生成乙炔,然后乙炔和醋酸在一定条件下,通过醋酸锌活性炭催化剂而生成醋酸乙烯。
整个生产过程包括乙炔的生成和净化,以及醋酸乙烯的合成和精制。
1.3 天然气乙炔法该方法的乙炔原料来自于天然气。
因天然气本身的乙炔含量很少,所以必须经过天然气的氧化裂解而生成乙炔。
整个生产过程包括天然气脱硫、氧化裂解、乙炔提浓、净化,以及醋酸乙烯的合成和精制。
由表1 可见:与电石乙炔法相比,石油乙烯法具有许多优点,如产品杂质少,质量好;蒸汽消耗低;工艺流程较短,设备较少;装置大型化。
电石乙炔法工艺技术成熟,原料资源丰富易得,但综合能耗高,环境污染较为严重,湿法电石废渣处理难度大是电石乙炔法的主要缺陷和不足。
湿法电石废渣制水泥取得成功,解决了电石废渣的使用问题和蒸汽凝结水回收利用,进一步降低了能耗。
我国能源结构的特点是“贫油、少气、煤炭资源相对丰富”,只有在原油价格较低,或在天然气富集的地区,石油乙烯法和天然气乙炔法生产醋酸乙烯才有成本优势。
醋酸乙烯酯合成工序路线醋酸乙烯酯是一种重要的有机化工原料,广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂等领域。
本文将介绍醋酸乙烯酯的合成工序路线,以及相关的工艺参数和注意事项。
醋酸乙烯酯的合成工序主要分为两个步骤:酯化反应和脱水反应。
首先是酯化反应。
酯化反应是将醇和酸酐反应生成酯的过程。
在醋酸乙烯酯的合成中,醇为乙醇,酸酐为醋酸。
酯化反应一般在酸性条件下进行。
具体的反应条件包括反应温度、反应时间、酸催化剂等。
一般来说,反应温度在50-80摄氏度之间,反应时间为数小时。
酸催化剂常用的有硫酸、磷酸等。
其次是脱水反应。
脱水反应是将酯中的水分去除,使反应向生成醋酸乙烯酯方向进行。
脱水反应可以通过多种方法实现,常用的方法包括加入脱水剂、升高反应温度等。
脱水剂可以选择磷酸、硅胶等。
反应温度一般在80-100摄氏度之间。
在醋酸乙烯酯的合成过程中,还需要注意一些工艺参数和注意事项。
首先是反应物的纯度和比例。
反应物的纯度对反应的效果有很大影响,因此需要确保反应物的纯度达到要求。
其次是反应系统的密封性。
由于醋酸乙烯酯是挥发性物质,反应系统的密封性对反应的效果和产率有重要影响。
另外,反应过程中还需要控制反应物的加入速率和搅拌速度,以确保反应的均匀性和充分性。
总结起来,醋酸乙烯酯的合成工序路线主要包括酯化反应和脱水反应。
在实际操作中,需要注意反应条件、反应物纯度和比例、反应系统密封性等因素。
只有在合理的工艺参数下,才能得到高质量的醋酸乙烯酯产品。
醋酸乙烯酯的合成工序路线是一个复杂而关键的过程,需要经验丰富的技术人员进行控制和操作,以确保产品的质量和产量。
乙烯法制醋酸乙烯催化剂一、概述醋酸乙烯是重要的有机化工原料,广泛应用于制造聚醋酸乙烯、聚乙烯醇并进一步加工用于粘结剂、涂料、维纶纤维、织物加工、乳液、树脂和薄膜等方面。
生产醋酸乙烯的路线有乙炔法和乙烯法,乙烯法以其独特的优势已经成为世界醋酸乙烯生产的主要方式。
上海石油化工研究院长期以来一直致力于研究和开发乙烯法醋酸乙烯催化剂,1998年研制成功CTV-Ⅲ型催化剂,应用于上海石化年产8.6万吨醋酸乙烯合成装置中。
经过两年半的工业运行醋酸乙烯年产量达到9万吨以上。
随后又成功研制了CTV-Ⅳ型催化剂,其活性比CTV-Ⅲ型提高10%,2001年1月在上海石化醋酸乙烯合成装置上工业应用,使其装置的醋酸乙烯年产量突破10万吨。
2001年开始进行新型高活性醋酸乙烯催化剂的研制与开发,开发了以环柱形催化剂为代表的CTV-V型催化剂。
二、主要技术指标和特点CTV-Ⅲ、CTV-Ⅳ、CTV-Ⅴ型催化剂是乙烯法制备醋酸乙烯的催化剂,具有成本低,活性高,原料单耗小等优点。
表1 CTV-Ⅲ型、CTV-Ⅳ型和CTV-Ⅴ型催化剂的对比评价结果三、工业应用CTV-Ⅲ型催化剂1998年6月在上海石化年产8.6万吨醋酸乙烯合成装置上工业应用,醋酸乙烯年产量达到9万吨以上。
CTV-Ⅳ型催化剂于2001年1月在上海石化醋酸乙烯合成装置上工业应用。
经过两年半的工业运行,在生产装置的工艺未作任何变化的情况下,使其装置的醋酸乙烯年产量突破10万吨。
2003年6月第二批CTV-Ⅳ型催化剂在上海石化醋酸乙烯合成装置上工业应用。
CTV-Ⅴ型催化剂于2003年应用于上海金威石化公司。
四、获奖及知识产权1. 获奖情况:荣获中国石化科技进步三等奖,及上海市发明创造专利三等奖。
2. 专利情况:近年来共申请专利11项,其中授权专利8项。
2.1 乙炔法乙炔法在 20 世纪 60 年代以前是醋酸乙烯的主要生产方法。
20 世纪 70 年代以来,随着全球石油化工的发展,乙烯价廉易得,乙烯法由此占据了醋酸乙烯生产的主导地位。
2.1.1电石乙炔法的Wacker技术1956 年,日本可乐丽公司成功开发出流化床催化工艺之后,乙炔气相法的生产技术日臻完善。
催化剂随着操作时间而老化,反应温度也由此而逐步升高,故每3 个月需要更换一次催化剂。
以醋酸计的单程转化率为80%,以乙炔和醋酸计的醋酸乙烯选择性分别为 97%与95%。
电石乙炔法由于污染大、成本高,在国外已属逐步淘汰的技术。
2.1.2天然气乙炔法的Borden技术该技术以天然气部分氧化制取乙炔,并用副产的合成气生产醋酸,然后二者合成醋酸乙烯。
Borden 技术在天然气资源丰富的国家和地区很有竞争力。
另外,Borden 技术的反应产物分离方法不同于 Wacker 技术的低温冷却法,而是采用以醋酸为吸收剂回收反应产物的流程,由此提高了乙炔的净化和回收率,并使装置的操作费用比 Wacker 技术降低 30%左右。
2.2 乙烯法乙烯法也有液相法和气相法两种,液相法因催化剂系统(PdCI2)对设备的腐蚀性太大,目前已基本被淘汰。
乙烯气相法生产醋酸乙烯的工艺原理是在钯基催化剂的作用下,乙烯与醋酸在反应器中合成醋酸乙烯。
表1 各种乙烯气相法工艺比较Bayer 技术采用 Pd- Au/SiO2 作催化剂,醋酸钾作助催化剂,乙烯、醋酸与O2混合物以一定的进料进入列管式固定床反应器进行氧乙酰化反应合成醋酸乙烯。
该技术的工艺过程由原料混合与氧乙酰化反应、反应气分离及醋酸乙烯精制等单元组成。
该法的乙烯氧乙酰化反应起始温度较低,约1400C。
随着反应时间的推移,催化剂活性逐渐下降,因此需提高温度以维持活性,最终反应温度为1800C。
催化剂使用寿命 1 年左右;产品时空收率为 6.72t VAc/m3.d ,单台反应器设计规模为 5~7.5 万t/a ,只需一台循环气压缩机。
醋酸乙烯的生产装置和工艺流程摘要:简述了醋酸乙烯的基本性质,并对醋酸乙烯的生产工艺、生产装置、工艺流程作出了阐述。
关键词:生产装置工艺流程发展情况醋酸乙烯又名乙酸乙烯酯(VAc),该产品是无色可燃性液体,不溶于水,可溶于大多数有机溶剂;易燃,遇氯、溴、臭氧则迅速发生加成反应。
从20世纪初被发现以来,经过近100 a的发展,醋酸乙烯通过生产聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、缩醛树脂等一系列衍生物,在涂料、合成纤维、皮革加工、土壤改良等领域得到了越来越广泛的应用,这些应用又进一步促进了醋酸乙烯生产技术的发展。
1醋酸乙烯的生产工艺1.1 乙炔法1.1.1 乙炔液相法醋酸乙烯VAc最早的生产方法———乙炔液相法。
1912年, F Klatte用汞盐为催化剂,乙炔和醋酸液相合成二醋酸乙叉酯时,在副产物中发现了含量为5%的VAc。
这种方法用硫酸汞为催化剂,在30~75℃的条件下,将过量的乙炔通入醋酸溶液中,生成的VAc由未反应的乙炔带出,副产的二醋酸乙叉酯可进一步裂解制VAc。
1.1.2 乙炔气相法1921年,德国Consortium für Electrochemische Industrie公司开发出了乙炔、醋酸气相合成VAc的方法———乙炔气相法。
1.1.3 电石乙炔法该方法通过电石与水反应生成乙炔,然后乙炔和醋酸在一定条件下,通过醋酸锌活性炭催化剂而生成醋酸乙烯。
整个生产过程包括乙炔的生成和净化,以及醋酸乙烯的合成和精制。
我国有10 家生产厂采用此工艺路线生产醋酸乙烯。
1.2乙烯法1.2.1 乙烯液相法1960年,前苏联MoиceeB等发表研究报告,声称用氯化钯和乙酸钠在冰醋酸溶液中,通入乙烯加压密封静置过夜可制得VAc。
但由于该法的催化剂中的氯离子对生产装置有强烈的腐蚀性,现已被淘汰。
1.2.2 乙烯气相法自乙烯直接氧化合成VAc方法问世后, Bayer、Hoechst及USI等公司先后开展了相关的工业研究。
乙烯气相法合成醋酸乙烯工艺流程设计下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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1 绪论1.1 概述1.1.1醋酸乙烯的理化性质醋酸乙烯(Vinyl acetate,简称V Ac),全称为醋酸乙烯酯,分子式C4H6O2,结构式是CH3COOH=CH2,分子量86.09。
在常温下醋酸乙烯是一种无色透明液体,易挥发、稍有毒性、带有特殊的气味,对人的眼睛和皮肤有刺激作用。
它的蒸汽为湿麻醉剂,能刺激皮肤及呼吸器官。
醋酸乙烯能与水部分互溶,与甲醇、乙醇等形成共沸物,能与苯、水形成三元恒沸物[1]。
醋酸乙烯的熔点-92.3℃,沸点72.2℃,相对密度0.9317,折射率1.3953,闪点-1℃,爆炸极限2.6~13.4 (V%),能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、四氯化碳等有机溶剂,不溶于水[2]。
醋酸乙烯是不饱和的羧酸酯,由于分子内存在不饱和双键及羧基,化学性质活泼,能够发生聚合反应、加成反应、水解反应、乙烯基转移反应、氧化反应等化学反应[2]。
1.1.2醋酸乙烯的主要用途醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料,在实际应用中,它通过自身聚合或与其它单体共聚,可以生成聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE)或共聚树酯(EVA)、聚醋酸乙烯(PVAc)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)、聚乙烯醇缩甲醛、乙烯-乙烯醇(EVOH)、氯醋共聚物(VC/VAc)和聚丙烯腈变性体等衍生物[3]。
1.2醋酸乙烯的生产现状1.2.1醋酸乙烯的国外生产现状加拿大人F.Klatte在1912年首次发现V Ac,后来这一发现发展成乙炔液相法技术。
1921年德国Consortium fur Electrochemische Industrie公司开始工业化生产V Ac,即用乙炔气相法技术[4],这拉开了VAc工业生产的序幕。
V Ac工业历经近百年发展,技术已经非常成熟,尤其是第二次世界大战后各国对V Ac的需求大幅度上升促进了V Ac的生产得到快速的发展。
世界V Ac的产地主要集中在北美、西欧和亚洲,这三个地区的产能和产量均占世界的80%以上。
醋酸乙烯(Vinyl Acetate,化学式C₄H₆O₂,又称为乙酸乙烯酯)的主要原料包括:
1.醋酸(Acetic Acid):醋酸是醋酸乙烯合成过程中的主要原料之一,通常
是从石油裂解产生的乙烯经过氧化制得的。
2.乙烯(Ethylene):乙烯也是醋酸乙烯生产的重要起始原料,通过乙烯与
氧气或氧气和甲烷的混合气体反应生成乙醛,乙醛再进一步氧化成醋酸,醋酸随后与乙烯通过催化剂作用合成醋酸乙烯。
3.氧气(Oxygen):在醋酸的生产过程中需要氧气参与氧化反应。
基于不同的生产工艺路线,可能还会使用到其他的辅助原料或催化剂。
例如:
•乙炔法:在一些地区,可能会采用乙炔与醋酸合成醋酸乙烯,这时乙炔是主要原料之一。
•煤炭或生物质资源:通过现代煤化工或生物质转化技术,也可以获取相应的原料用于醋酸乙烯的合成。
此外,生产过程中还需要使用特定的催化剂来加速和控制醋酸乙烯的合成反应。
整个生产流程涉及精细的化学工程技术,确保高效安全地将原料转化为目标产品醋酸乙烯。
国内外乙烯法合成醋酸乙烯技术研究进展晓铭摘要:乙烯法由于工艺性、经济性好而成为目前世界上合成醋酸乙烯的主要方法。
从催化剂和生产工艺等方面概述了国内外乙烯法合成醋酸乙烯的技术进展,指出了其今后的发展方向。
关键词:醋酸乙烯;乙烯法;催化剂;生产工艺;技术进展;设备装置醋酸乙烯(简称VAc )又称醋酸乙烯酯,是一种重要的有机化工原料,主要用于生产聚醋酸乙烯(PVAc )、聚乙烯醇(PVOH )、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE )或共聚树脂(EVA )、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC )、聚丙烯腈共聚单体以及缩醛树脂等衍生物,在涂料、浆料、粘合剂、维纶、薄膜、皮革加工、合成纤维、土壤改良等方面具有广泛的,开发利用前景广阔。
目前,醋酸乙烯的生产工艺路线主要有乙烯和乙炔法两种[1-2],其中乙烯法由于工艺性、经济性好而成为目前国外生产醋酸乙烯的主要方法。
采用该方法的醋酸乙烯生产能力约占总生产能力的70%以上。
1国外生产技术进展尽管乙烯气相法制醋酸乙烯在技术上较乙炔法有很大的改进,但从反应动力学和催化剂失活机理等方面看,该技术还存在许多缺陷,如催化剂的连续失活,反应器的床层分布不均,乙烯单程转化率有限等。
针对以上缺陷,乙烯气相法的研究开发近年来获得了很大的进展,主要集中在催化剂改进和新工艺开发等方面。
1.1生产工艺生产工艺的改进主要体现在BP 阿莫科(Amo -co )公司和塞拉尼斯(Celanese )公司对传统工艺进行改进,分别成功开发了Leap 流化床和Vantage 固定床工艺技术[3-4]。
BP-阿莫科公司开发的Leap 工艺采用新设计的流化床反应器系统和催化剂,在152℃、0.9MPa 下反应,乙烯、氧气、醋酸的单程转化率分别为8.3%、30.3%和41.3%。
以乙烯计,醋酸乙烯总收率为96.6%;以氧气计为91.3%。
催化剂的空时收率为(1858-2774)g/(L ·h),远优于固定床工艺(700-1200)g/(L ·h)。
我国醋酸乙烯不同工艺路线的技术经济分析引言醋酸乙烯是一种重要的化工原料,广泛应用于塑料、涂料、橡胶、纺织、医药等行业。
我国是世界上最大的醋酸乙烯生产国之一,因此对于不同工艺路线的技术经济分析显得尤为重要。
本文将对我国醋酸乙烯不同工艺路线进行技术经济分析,以明确各个工艺路线的优缺点,为我国醋酸乙烯产业的发展提供参考。
技术路线一:乙烯醋酸化生产醋酸乙烯乙烯醋酸化生产醋酸乙烯是目前国内主流的生产工艺路线之一。
其主要原料是乙烯和醋酸,通过酸催化反应生成醋酸乙烯。
这种工艺路线具有以下优点:•原料较为丰富,乙烯和醋酸均为广泛存在的化工原料,供应相对稳定。
•反应过程相对简单,设备投资和运行成本较低。
•产品纯度较高,符合市场需求。
然而,乙烯醋酸化生产醋酸乙烯也存在一些缺点:•反应过程中生成大量酸性废水,对环境造成一定污染。
•醋酸乙烯的生成速率较慢,生产周期相对较长。
综合分析来看,乙烯醋酸化工艺路线在国内应用广泛,但在环境友好性和生产效率方面还有待改进。
技术路线二:乙烯氧化制备醋酸乙烯乙烯氧化制备醋酸乙烯是另一种常见的工艺路线。
这种工艺路线主要通过将乙烯气体与氧气反应,生成乙烯氧化液,然后再通过进一步反应转化为醋酸乙烯。
乙烯氧化制备醋酸乙烯具有以下优点:•反应速度较快,生产周期短,能够满足市场需求。
•产品的纯度高,适用于高端应用领域。
•对环境的影响较小。
然而,乙烯氧化制备醋酸乙烯也存在一些缺点:•设备投资和运行成本较高,对技术条件要求较高。
•原料乙烯供应不稳定,波动较大,对产能的稳定性提出了要求。
综合来看,乙烯氧化制备醋酸乙烯在产品质量和生产效率方面具有一定优势,但对于企业来说,需要更高的技术和资金投入。
技术路线三:生物法制备醋酸乙烯生物法制备醋酸乙烯是一种新兴的工艺路线,主要利用微生物催化乙醇发酵生成醋酸乙烯。
这种工艺路线具有以下优点:•原料来源广泛,乙醇可以从造纸、食品、酿酒等行业中获得。
•废水污染较小,对环境影响较小。
⼄烯法制醋酸⼄烯醋酸⼄烯⼴泛⽤于聚醋酸⼄烯、聚⼄烯醇、涂料、浆料、胶粘剂、维纶、薄膜、⼄烯基共聚树脂、缩醛树脂等的⽣产。
就需求⽽⾔,⽬前北美是世界上最⼤的消费地区,占世界需求总量的30.9%;东亚居第⼆位,占21.3%;西欧居第三位,占21%。
预计到2009年,南亚和东亚对醋酸⼄烯的需求将以年均9.3%的速度增长。
就⽤途⽽⾔,⽬前全球醋酸⼄烯⽤于⽣产聚⼄烯醇占39%,聚醋酸⼄烯占34%,聚氯⼄烯占9%,⼄烯-醋酸⼄烯共聚物占6%,⼄烯-⼄烯醇共聚物占5%,其它占7%。
⽬前醋酸⼄烯⽣产⼯艺路线有⼄烯法和⼄炔法两种。
其中,⼄烯法由于⼯艺性、经济性好⽽占主导地位,占总⽣产能⼒的72%以上。
美国于20世纪70年代完成了⼄炔法向⼄烯法的转换。
⽬前,在天然⽓和电资源丰富的地区,⼄炔法仍被采⽤。
⼄炔法⼄炔法包括液相法和⽓相法两种。
液相法选择性低,副产品多,已被淘汰。
⽓相法以脱硫、脱磷化氢的电⽯⼄炔与醋酸为原料,催化剂采⽤醋酸锌-活性炭(15:100),并添加次碳酸铋助催化剂,反应温度为170~200℃,压⼒为常压。
⽓相法反应结果为:醋酸单程转化率25%~40%,⼄炔单程转化率12%~16%;醋酸⼄烯⽣成选择性以⼄炔计为92%~98%,以醋酸计为95%~98%;醋酸⼄烯总收率以醋酸计为97%~98%,以⼄炔计为92%~96%;主要副产物有⼄醛、⼄叉⼆醋酸酯等。
⼄炔法由于⽣产原料费⽤⾼,已逐渐被⼄烯法取代,但在我国其仍占重要地位。
⼄烯法⼄烯⽓相法⼯艺催化剂主要为Pd-An、Pd-Pt及Pd -Cd的负载型催化剂,载体主要为硅胶和氧化铝。
影响催化剂的两个主要因素为Pd的配位能⼒和醋酸或醋酸盐氧化Pd的能⼒。
其⼯艺流程为:液体醋酸连续进⼊汽化器中汽化,再与⼄烯混合,并使出⼝⽓体醋酸和⼄烯维持⼀定⽐例,混合⽓体预热后进⼊列管式固定床反应器反应,反应器出⼝⽓体包括醋酸⼄烯、⼄烯、醋酸、⽔、⼆氧化碳和其它副产物,经冷凝和醋酸逆流洗涤吸收后得到粗醋酸⼄烯,未反应的⼄烯由热碳酸盐吸收系统去除⼆氧化碳和部分⽓体后返回反应部分循环。
第35卷第3期2010年3月上海化工ShanghaiChemicalIndustry的生产技术与国内外市场醋酸乙烯(VAc)单体(VAM)是醋酸及其衍生物行业中最主要的初级衍生物加工产品,也是有机合成化工(聚合物工艺学)中的主导型原料之一,有较高的生产制备及衍生加工的技术经济价值。
作为醋酸的再加工物,醋酸乙烯的生产开发状况对醋酸行业的整体发展具有日益显著的影响作用。
醋酸乙烯(VAM)用于生产聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、乙烯一醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、氯乙烯一醋酸乙烯共聚物等众多聚合物类产品。
该类产品广泛应用于纺织、化工、建筑、造纸、卷烟、家具、包装、装潢、装饰、化妆、洗涤、医药、印刷、电气、橡胶、皮革、化纤、电子、精细化工、粘接等众多领域。
主要用做乳化剂、粘结剂、稳定剂、整理剂深层材料、化学浆料、塑料材料、薄膜制品、防护涂层、纤维材料等。
在纤维领域,醋酸乙烯主要用于维尼纶合成和醋酸乙烯一丙烯腈类纤维。
上述用途中以共聚物最有发展前景。
在醋酸乙烯应用市场中:聚醋酸乙烯占VAM约48%,其应用包括水基涂料、胶粘剂、丙烯酸纤维、纸张涂料和无纺粘合剂;聚乙烯醇(PVOH)用于包装薄膜和玻璃层压片,占VAM需求量约35%;其余用于乙烯一醋酸乙烯共聚乳液(VAE)或共聚树脂(EVA)、氯乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVC)、乙烯一乙烯醇(EVOH)绝缘树脂和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
1生产技术进展目前VAM生产工艺路线主要有乙烯气相法和乙炔气相法两种,其中乙烯气相法由于工艺经济性好而占主导地位。
美国自上个世纪70年代就完成了乙炔法向乙烯法的转换,而在天然气和电石资源丰富的地区,乙炔法工艺仍有一定的竞争力。
1.1乙炔气相法乙炔气相法工艺将乙炔和醋酸在催化剂作用下◆钱伯章◆气相反应生成VAM,催化剂为醋酸锌一活性炭(组成比例为15:100),并添加助催化剂次碳酸铋,反应温度为170~200℃,压力为常压,空速为200—400h~。
1 生产工艺醋酸乙烯生产工艺路线主要有石油乙烯法、天然气乙炔法和电石乙炔法3 种。
其中石油乙烯法由于工艺性、经济性好而占据主导地位,世界上采用该方法生产醋酸乙烯的生产能力占总生产能力的70% 以上;天然气乙炔法和电石乙炔法在经济上不如石油乙烯法,但在电石和天然气资源比较丰富的地区,乙炔法仍具有相当的竞争力,仍被采用。
1.1 石油乙烯法该方法采用乙烯和醋酸一步氧化合成醋酸乙烯。
乙烯、氧气和醋酸蒸汽在贵金属
Pd-Au、Pd-Pt及Pd-Cd负载型催化剂及醋酸钾催化剂作用下,在100~200C、
0.6~0.8 MPa 条件下,在固定床反应器中反应,载体主要为硅胶和氧化铝,用冷凝和洗涤方法回收醋酸乙烯,再蒸馏提纯。
在BP 公司Leap 流化床技术中,催化剂可连续除去和加入,延长了运转周期,还可节省投资费用30% Praxair公司推出的专利,使用99.95%纯度的氧气,以降低反应器中惰性物质的用量,并可提高产率高达5%。
由于乙烯原料清洁干净,因此此法生产的醋酸乙烯杂质较少。
1.2 电石乙炔法
该方法通过电石与水反应生成乙炔,然后乙炔和醋酸在一定条件下,通过醋酸锌活性炭催化剂而生成醋酸乙烯。
整个生产过程包括乙炔的生成和净化,以及醋酸乙烯的合成和精制。
1.3 天然气乙炔法该方法的乙炔原料来自于天然气。
因天然气本身的乙炔含量很少,所以必须经过天然气的氧化裂解而生成乙炔。
整个生产过程包括天然气脱硫、氧化裂解、乙炔提浓、净化,以及醋酸乙烯的合成和精制。
储呈半富+分布不雯需人量进□.易受[3
界石油能源影响悴油价波幼影响酷粧乙坏合成
合成反应器怫腾床反应帑,不易犬型访1定庠反应髒「大租
化苓产能小化.产能大
他化剂活性低.与命周期5-6
个月)(2Y 佯)
杂质较多•质就较斧杂质少•质戢好
由表1可见:与电石乙炔法相比,石油乙烯法具有许多优点,如产品杂质少,质量好;蒸汽消耗低;工艺流程较短,设备较少;装置大型化。
电石乙炔法工艺技术成熟,原料资源丰富易得,但综合能耗高,环境污染较为严重,湿法电石废渣处理难度大是电石乙炔法的主要缺陷和不足。
湿法电石废渣制水泥取得成功,解决了电石废渣的使用问题和蒸汽凝结水回收利用,进一步降低了能耗。
我国能源结构的特点是“贫油、少气、煤炭资源相对丰富”,只有在原油价格较低,或在天然气富集的地区,石油乙烯法和天然气乙炔法生产醋酸乙烯才有成本优势。
在目前石油价格高位的环境下,采用电石乙炔法工艺路线生产醋酸乙烯,具有成本优势。