甲醇羰基合成醋酸工藝中反應(yīng)液水含量的控制.pdf

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1、第4期(總第167期)煤化工No．4(TotalNo．167)2013年8月CoalChemicalIndustryAug．2013甲醇羰基合成醋酸工藝中反應(yīng)液水含量的控制李智，，2(1．兗礦國泰化工有限公司，山東滕州277527；2．青島科技大學(xué)，山東青島266042)摘要分析了甲醇羰基合成醋酸中銠系催化劑體系和銥系催化劑體系對(duì)反應(yīng)液中水含量的要求，介紹了在兗礦國泰化工有限公司生產(chǎn)中應(yīng)用的控制反應(yīng)液中水含量的技術(shù)改造，通過控制關(guān)鍵部位水含量的平衡，從而進(jìn)一步降低主反應(yīng)區(qū)反應(yīng)液中的水含量。生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過降低反

2、應(yīng)液中水含量，反應(yīng)系統(tǒng)得到優(yōu)化，并降低了催化劑消耗量。關(guān)鍵詞甲醇羰基合成，醋酸，反應(yīng)液中水含量，控制文章編號(hào)：1005—9598(2013)～04—0035—04中圖分類號(hào)：TQ225文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B目前醋酸生產(chǎn)代表性工藝主要有Monsanto公司輕組分去精餾r—+開發(fā)的采用Rh／CH。I催化劑體系的工藝，以及采用監(jiān)測(cè)1閃蒸閥lIr／CH。I催化劑體系的Cativa工藝，對(duì)于任何一種生—卜_嵌一產(chǎn)工藝而言，反應(yīng)液中水含量的降低將能達(dá)到以下4蒸精餾稀酸器種效果：(1)降低精餾過程水與醋酸分離的運(yùn)行成本；反應(yīng)液反應(yīng)釜冷

3、卻器l精餾重相(2)消除部分工藝擴(kuò)產(chǎn)瓶頸，比如受到反應(yīng)液循環(huán)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)2閃蒸量的限制；(3)降低裝置建設(shè)的一次性投資費(fèi)用，部分設(shè)備可在產(chǎn)能不變的前提下，降低制造成本；(4)監(jiān)測(cè)點(diǎn)3閃蒸液冷卻器優(yōu)化水在整個(gè)工藝過程的分配，可降低局部水含量過高對(duì)反應(yīng)的抑制作用，使得整體反應(yīng)速率提升。寒鎏I閃蒸環(huán)泵甲醇羰基合成醋酸工藝中反應(yīng)液水含量的控制圖1甲醇羰基合成醋酸"I-藝流程示意圖是合成醋酸的關(guān)鍵技術(shù)之一，然而該技術(shù)受到催化劑穩(wěn)定性的制約。國際通用的降低水含量的方法是添加氣體，同時(shí)伴有部分水及產(chǎn)品醋酸。剩余的液相包含穩(wěn)定劑或

4、采用穩(wěn)定性較好的催化劑體系。本文介紹應(yīng)溶解的催化劑，由閃蒸液循環(huán)泵送至反應(yīng)釜，繼續(xù)催用在兗礦國泰化工有限公司的一種新型反應(yīng)液水含化反應(yīng)。而反應(yīng)釜一反應(yīng)液循環(huán)泵一反應(yīng)液冷卻器一量的控制技術(shù)。反應(yīng)釜這一工藝流程的目的是平衡反應(yīng)中所放出的熱量，其中反應(yīng)液循環(huán)泵的人口位于反應(yīng)釜液相中部1在不同工藝位置的反應(yīng)液中水含量(圖中未標(biāo)出)。現(xiàn)行通用的甲醇羰基合成醋酸工藝流程基本相采用實(shí)際生產(chǎn)裝置進(jìn)行關(guān)鍵部位水含量過程監(jiān)同，Monsanto工藝與Cativa工藝在羰基合成過程中控，并分別設(shè)計(jì)4個(gè)水含量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中監(jiān)測(cè)點(diǎn)1代均采用閃

5、蒸循環(huán)流程，其示意圖見圖l。表反應(yīng)釜上部的反應(yīng)液水含量，監(jiān)測(cè)點(diǎn)2代表閃蒸后甲醇、一氧化碳在反應(yīng)釜內(nèi)，在催化劑的作用下，的反應(yīng)液水含量，監(jiān)測(cè)點(diǎn)3代表反應(yīng)釜中部的反應(yīng)液發(fā)生羰基合成反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)過閃蒸閥的減壓作用，水含量，監(jiān)測(cè)點(diǎn)4代表反應(yīng)釜底部的反應(yīng)液水含量。進(jìn)人蒸發(fā)器，此時(shí)輕組分(乙酸甲酯、碘甲烷)將成為由于水含量因Rh／CH。I催化劑體系與Ir／CHI催收稿日期：2013—03一O1作者簡(jiǎn)介：李智(1985一)，男，山東滕州，工程師，學(xué)士，2007年本科畢業(yè)于青島科技大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事羰基合成反應(yīng)研究及醋酸

6、、丁醇相關(guān)技術(shù)工作，E-thai1：lihuachenyccc@163．eom。一36煤化工2013年第4期化劑體系而不同，也隨生產(chǎn)裝置實(shí)際負(fù)荷而變化，按求仍需將水質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在8％以上。23t／h甲醇進(jìn)料量(30萬t／a)采集數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計(jì)了2．2銥系催化劑水含量要求兩種催化劑均在23t／h甲醇進(jìn)料量條件下，不同反Ir／CH。I催化劑體系顯著特點(diǎn)之一就是水含量對(duì)應(yīng)釜水含量條件下的各部位水含量變化。兩種催化劑反應(yīng)速率的影響。無論在單一的銥系催化劑體系中，體系反應(yīng)液中水含量分別見圖2、圖3(按不同水含量還是在有助劑

7、促進(jìn)的催化劑體系中，伴隨著水含量的分為6組，組分1水含量最低，組分6水含量最高)。降低，反應(yīng)速率都將明顯增加。在實(shí)際生產(chǎn)中，有釕作為助劑的銥系催化劑體系中，隨著水含量的逐漸降15．低，反應(yīng)速率先增加到一個(gè)最大值，再開始逐漸下降。類似于生成乙酸甲酯的原理，水含量對(duì)反應(yīng)速率12．的影響可以解釋為其對(duì)碘化氫的穩(wěn)定所產(chǎn)生的影響。當(dāng)水含量降低時(shí)，穩(wěn)定的碘化氫含量隨之降低。當(dāng)水含量過于降低的時(shí)候，剩余的碘化氫將不足以促使催化劑形成陰離子形態(tài)[Ir(c0)I]。一◆一組分1一·一組分2一▲一組分3因此，Ir／CHI催化劑體系仍

8、有最小水含量的要一一組分4一一組分5一·一組分6求，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，最佳含水量推薦值約5％，若圖2Rh／CH3I催化劑體系反應(yīng)液中水含量進(jìn)一步降低反應(yīng)液水含量，反應(yīng)速率會(huì)受到阻礙。3反應(yīng)液水含量控制技術(shù)＼籟在實(shí)際生產(chǎn)過程中，只需要將水平衡進(jìn)行優(yōu)化調(diào)皿Ⅲl{喀整，即可使反應(yīng)液水含量較高的位置降低或者使反應(yīng)液中水含量較低的位置提升，從而使得水在系統(tǒng)中重新分配。當(dāng)提升了水含量