CN102381966A - 一种醋酸乙烯生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种醋酸乙烯生产方法，通过在循环气体中加入惰性气体，提高氧气的爆炸极限，扩大反应系统的稳定区域，提高反应系统氧气浓度，从而降低反应温度，延长催化剂使用寿命，提高醋酸乙烯的选择性。所述的惰性气体为氮气或氮气及甲烷的混合物。反应器入口惰性气体浓度为8-30mol％。反应器入口氧气摩尔浓度为10.5-12mol％。
Description
技术领域
本发明涉及一种醋酸乙烯生产方法。该方法通过在循环气体中加入惰性气体，扩大了稳定区域，提高反应器入口氧气浓度，降低反应温度，延长催化剂使用寿命，提高醋酸乙烯的选择性，降低生产成本，提高醋酸乙烯产品的市场竞争力。
背景技术
醋酸乙烯(VAC)是一种重要的有机化工原料，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-乙烯共聚物(EVA)、聚醋酸乙烯(PVAC)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)等衍生物。这些衍生物的用途十分广泛，一般可用于粘接剂，纸张或织物的上胶剂、油漆、墨水、皮革加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。醋酸乙烯作为中间体，随着聚乙烯醇非纤维领域应用的拓展，使得醋酸乙烯的需求不断增长，提高。
我国醋酸乙烯生产开始于20世纪60年代。1965年北京有机化工厂从日本引进乙炔法流化床技术，之后在国内建成多套同类装置。这些醋酸乙烯装置均为维尼纶配套，在20世纪70～80年代，中国醋酸乙烯约有90％用于维尼纶及聚乙烯醇。近年来随着聚乙烯醇的发展，中国醋酸乙烯市场不断扩大。截至到2008年底，中国醋酸乙烯总生产能力140万吨/年，预计未来我国醋酸乙烯的需求量将以8％的速率增长。
醋酸乙烯生产工艺路线有乙烯法和乙炔法两种。乙炔污染严重，在国外已被淘汰，目前只有我国等少数国家采用乙炔法。在世界范围内乙烯法生产占主导地位。乙烯法醋酸乙烯生产过程是将原料乙烯、氧、醋酸气体通入反应器，在反应器内与催化剂接触，在绝对压力0.6-1.1MPa和130～200℃温度下反应生成VAC、水及少量副产物。高温反应气体经多级冷凝，冷凝液中含有醋酸乙烯、水及未反应的醋酸等，混合液送精馏工序进行VAC的精制。未反应乙烯气体返回压缩机循环使用，被成为循环气体。
乙烯气相氧化合成醋酸乙烯的生产过程中，醋酸乙烯产量的提高与系统中氧的浓度有关。适当的提高氧浓度能降低反应温度，延长催化剂寿命、提高醋酸乙烯的选择性，从而降低乙酸降低生产成本，提高醋酸乙烯产品的市场竞争力。但是系统中氧浓度的提高受到了爆炸极限的限制，在实际生产中往往被控制在较低的范围(≤6％mol％)。较低的氧浓度虽然具有较高操作安全性，但反应温度较高，乙烯单程转化率较低，经济上不利。因此，在合成醋酸乙烯的生产过程中，在满足安全性的前提下，开发新的工艺过程，提高氧气浓度，就能够降低反应温度及提高醋酸乙烯的选择性，从而降低反应成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种醋酸乙烯生产方法，该方法能够提高反应器入口氧气浓度，从而降低反应温度，延长催化剂使用寿命，提高醋酸乙烯的选择性，降低生产成本，提高醋酸乙烯产量。
乙烯法醋酸乙烯生产过程是将原料乙烯、氧、醋酸气体通入反应器，在反应器内与催化剂接触，反应生成醋酸乙烯、水及少量副产物。在催化剂使用初期，反应温度为130℃；在催化剂使用中期，反应温度为170℃；在催化剂使用后期，随着催化剂活性的降低，反应温度最终提高至200℃。高温反应气体经多级冷凝，冷凝液中含有醋酸乙烯、水及未反应的醋酸等，混合液送精馏工序进行醋酸乙烯的精制。未冷凝的气体中含有未反应的乙烯、氧气等，返回压缩机循环使用，被称为循环气体。
在气相法醋酸乙烯的生产过程中，醋酸乙烯产量的提高与系统中氧的浓度有关。在一定浓度范围内，提高反应器中氧气的浓度，能够降低反应温度，延长催化剂使用寿命，提高反应选择性。但是系统中氧浓度的提高受到了爆炸极限的限制，在实际生产中氧气浓度往往被控制在较低范围之内，这将导致反应温度的增加及醋酸乙烯选择性的降低。由于氧气的爆炸极限是温度、压力及混合物组成的函数，因此可以通过改变温度、压力及混合物组成来改变氧气的爆炸极限。如可以通过提高系统中醋酸的含量来提高氧气的爆炸下限，起到扩大稳定区的作用。但是系统中的醋酸蒸汽是通过新鲜蒸汽加热获得的，采用这种方法将造成体系能耗、生产成本的增加。
本发明的一种醋酸乙烯生产方法，通过在循环气体中加入惰性气体，提高氧气的爆炸下限，扩大反应系统的稳定区域，提高反应系统氧气浓度，从而降低反应温度，延长催化剂使用寿命，提高醋酸乙烯的选择性。
本发明的一种醋酸乙烯生产方法，在循环气体中加入惰性气体，反应器入口惰性气体浓度为8-30mol％。
所述的惰性气体为氮气或氮气及甲烷的混合物。
当加入的惰性气体为氮气及甲烷的混合物时，氮气与甲烷体积比为4∶1～4∶2。
通过采取上述手段，实际生产过程中反应器入口氧气摩尔浓度可以达到10.5-12mol％。
本发明的反应温度为110-180℃，降低5-20℃，醋酸乙烯选择性为93.5-96％，提高0.5-3％。
本发明的一种醋酸乙烯生产方法，其优点在于通过提高系统中惰性气体浓度，提高氧气的爆炸极限，扩大反应系统的稳定区域，从而提高生产过程中反应器入口氧气的实际浓度。避免了通过提高系统中醋酸含量来扩大稳定区，降低了循环气中醋酸含量，降低蒸汽消耗，降低生产成本，提高醋酸乙烯产品的市场竞争力。
附图说明
图1：醋酸乙烯生产过程流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步说明本发明的实施过程。下述反应压力为绝对压力0.6-1.1MPa。
实施例1：
醋酸乙烯生产中氧气通过氧气混合器4与含有乙烯、醋酸的循环气体混合，混合气体进入反应器1进行反应，反应后的高温反应气体经冷凝系统2冷凝，未凝的气相经循环气体压缩机3升压后循环使用。在循环气体中加入氮气，控制反应器入口氮气浓度为30％(mol％)，此时反应器入口氧气浓度提高至12％(mol％)，在催化剂使用初期，反应温度为110℃；在催化剂使用中期，反应温度为150℃；在催化剂使用后期，反应温度为180℃。较原工艺降低20℃。醋酸乙烯选择性为96％，提高3％。
实施例2：
醋酸乙烯生产中氧气通过氧气混合器4与含有乙烯、醋酸的循环气体混合，混合气体进入反应器1进行反应，反应后的高温反应气体经冷凝系统2冷凝，未凝的气相经循环气体压缩机3升压后循环使用。在循环气体中加入氮气，控制反应器入口氮气浓度为15％(mol％)，此时反应器入口氧气浓度提高至11.4％(mol％)，在催化剂使用初期，反应温度为120℃；在催化剂使用中期，反应温度为160℃；在催化剂使用后期，反应温度为190℃。较原工艺降低10℃。醋酸乙烯选择性为95％，提高2％。
实施例3：
醋酸乙烯生产中氧气通过氧气混合器4与含有乙烯、醋酸的循环气体混合，混合气体进入反应器1进行反应，反应后的高温反应气体经冷凝系统2冷凝，未凝的气相经循环气体压缩机3升压后循环使用。在循环气体中加入氮气，控制反应器入口氮气浓度为8％(mol％)，此时反应器入口氧气浓度提高至10.5％(mol％)，在催化剂使用初期，反应温度为125℃；在催化剂使用中期，反应温度为165℃；在催化剂使用后期，反应温度为195℃。较原工艺降低5℃。醋酸乙烯选择性为93.5％，提高0.5％。
实施例4：
醋酸乙烯生产中氧气通过氧气混合器4与含有乙烯、醋酸的循环气体混合，混合气体进入反应器1进行反应，反应后的高温反应气体经冷凝系统2冷凝，未凝的气相经循环气体压缩机3升压后循环使用。在循环气体中加入氮气及甲烷的混合气体，控制反应器入口氮气及甲烷的混合物浓度为15％(mol％)，此时反应器入口氧气浓度提高至11％(mol％)，在催化剂使用初期，反应温度为122℃；在催化剂使用中期，反应温度为162℃；在催化剂使用后期，反应温度为192℃，较原工艺降低8℃。；醋酸乙烯选择性为94％，提高1％。
本发明公开和提出的一种醋酸乙烯生产方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变原料、工艺参数、结构设计等环节实现。本发明的方法与技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (5)
1.一种醋酸乙烯生产方法，其特征为在循环气体中加入惰性气体，反应器入口惰性气体浓度为8-30mol％。
2.如权利要求1所述的醋酸乙烯生产方法，其特征是所述的惰性气体为氮气或氮气及甲烷的混合物。
3.如权利要求2所述的醋酸乙烯生产方法，其特征为加入的惰性气体为氮气及甲烷的混合物时，氮气与甲烷体积比为4∶1～4∶2。
4.如权利要求1所述的醋酸乙烯生产方法，其特征为反应器入口氧气浓度为10.5-12mol％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是反应器的反应温度为110-180℃。
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