一種提高流化床生產(chǎn)醋酸乙烯產(chǎn)量和質(zhì)量的裝置

文/韓小龍 范莉莉（內(nèi)蒙古蒙維科技有限公司）

醋酸乙烯是重要的有機(jī)化工原料之一，在實(shí)際生產(chǎn)中，主要利用醋酸乙烯自身特性，在一定環(huán)境下自聚或與其他單體聚合，生成以聚醋酸乙烯為主要單體的聚合物及衍生物。由于醋酸乙烯的特殊性能，其反應(yīng)產(chǎn)物在建筑、醫(yī)療、薄膜、皮革加工、合成纖維、土壤改良等多個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。

由于我國(guó)“富煤少油”的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用的生產(chǎn)醋酸乙烯的工藝是電石乙炔法。隨著合成工序的創(chuàng)新發(fā)展，在20 世紀(jì)60 年代，大多數(shù)固定床工藝轉(zhuǎn)化成流化床工藝[1-3]。用流化床生產(chǎn)醋酸乙烯過(guò)程中，存在諸多因素影響醋酸乙烯的產(chǎn)量和質(zhì)量，如克分子比、催化劑活性、反應(yīng)環(huán)境、設(shè)備結(jié)構(gòu)等。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，克分子比、催化劑活性的改變往往受到客觀條件限制，不能有效地提高醋酸乙烯的產(chǎn)量和質(zhì)量，本文探討通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)裝置來(lái)提高流化床生產(chǎn)醋酸乙烯的產(chǎn)量和質(zhì)量。

一、醋酸乙烯合成工藝

電石乙炔法合成醋酸乙烯的工藝流程主要由清凈系統(tǒng)、合成系統(tǒng)和回收系統(tǒng)3 個(gè)系統(tǒng)組成。

清凈系統(tǒng)主要處理從乙炔生產(chǎn)工序送來(lái)的粗乙炔，主要包括次氯酸鈉洗滌塔、綜合洗滌塔和干燥塔。粗乙炔進(jìn)入次氯酸鈉洗滌塔，除去乙炔氣中的H2S、H3P等雜質(zhì)，再進(jìn)入綜合洗滌塔，在洗滌劑的噴淋下，除去一些酸性氣體如硫酸、磷酸、CO2，以及水和少量乙醛，經(jīng)過(guò)干燥塔內(nèi)部的填料和棒狀活性炭吸附雜質(zhì)后成為精乙炔。

合成系統(tǒng)主要通過(guò)反應(yīng)生成以醋酸乙烯為主要成分的反應(yīng)液，主要設(shè)備包括氣體分離塔、預(yù)熱器、醋酸蒸發(fā)器、反應(yīng)器和粉末分離器。清凈系統(tǒng)送出的精乙炔與從氣體分離塔分離所得的循環(huán)乙炔混合后，在乙炔鼓風(fēng)機(jī)的作用下，由醋酸蒸發(fā)器下方送入，根據(jù)溫度的不同分成冷熱二路，熱路經(jīng)過(guò)雙重預(yù)熱器預(yù)熱后與冷路氣體匯合進(jìn)入沸騰床反應(yīng)器，在催化劑的作用下反應(yīng)。反應(yīng)氣體中的催化劑粉末需通過(guò)粉末分離器去除，隨后反應(yīng)氣體經(jīng)過(guò)氣體分離塔冷凝分離后得到反應(yīng)液輸送至反應(yīng)液儲(chǔ)存槽。

回收系統(tǒng)主要用于回收反應(yīng)液中未凝反應(yīng)氣，從氣體分離塔出來(lái)的未凝氣體99%作為循環(huán)乙炔氣送入合成系統(tǒng)利用，其余的1%經(jīng)封液分離器分離后進(jìn)入吸收塔，使乙炔氣能最大限度地溶于反應(yīng)液中，隨后送入解吸塔，氣體解吸出來(lái)進(jìn)入冷卻后，與精餾塔尾氣匯合，完成水洗后的氣體回到清凈系統(tǒng)循環(huán)使用。

二、改進(jìn)前存在的問(wèn)題

在醋酸乙烯合成工藝中，大部分循環(huán)乙炔進(jìn)入反應(yīng)器，因此對(duì)循環(huán)乙炔氣的成分純度要求較高。如果混合乙炔氣在氣體分離塔內(nèi)分離效果不佳，其中的乙醛、醋酸乙烯等雜質(zhì)氣體含量過(guò)高會(huì)造成氣體在流化床反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生副反應(yīng)，如丁烯醛生成、醋酸乙烯自聚等；同時(shí)循環(huán)乙炔氣中的醋酸乙烯含量高易造成催化劑與醋酸乙烯黏結(jié)封堵反應(yīng)器分布板孔，使氣體分布不均、流化狀態(tài)差，形成惡性循環(huán)；還可能使副反應(yīng)增多，如丙酮生成、醋酐生成、乙炔聚合物生成等，嚴(yán)重影響醋酸乙烯產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

三、改進(jìn)方案及應(yīng)用效果

1. 改進(jìn)方案

改進(jìn)后的工藝流程如圖1 所示，由于未凝的反應(yīng)混合氣主要包括乙醛、醋酸乙烯、乙炔氣等，雜質(zhì)氣體成分含量較高，為進(jìn)一步回收反應(yīng)混合氣中的醋酸乙烯，利用氣體分離塔特殊結(jié)構(gòu)和醋酸乙烯的液化特性，反應(yīng)混合氣進(jìn)入分離塔三段自下而上流動(dòng)，使反應(yīng)混合氣與低溫反應(yīng)液在分離塔中填料部位以逆向?qū)α鞣绞竭M(jìn)行充分混合接觸，降低混合氣溫度，混合氣中醋酸乙烯氣體被冷凝為液體，自上而下流動(dòng)的混合液將混合氣中醋酸乙烯產(chǎn)品的冷凝液洗滌出來(lái)，洗滌后反應(yīng)液繼續(xù)循環(huán)冷卻，部分反應(yīng)液進(jìn)入生產(chǎn)回收系統(tǒng)。

圖1 改進(jìn)后工藝流程圖

針對(duì)混合反應(yīng)氣中的輕組分雜氣乙醛，將低溫、高純（溫度20～22℃，濃度大于98%）的醋酸由噴淋器噴入分離塔三段上，自上而下噴淋，噴淋醋酸與分離塔三段下未洗滌完全的乙醛冷凝液及少量醋酸乙烯冷凝液在填料裝置中再次以逆向?qū)α鞣绞竭M(jìn)行洗滌，根據(jù)相似相融原理，反應(yīng)氣中乙醛冷凝液及少量醋酸乙烯冷凝液可被高純醋酸有效洗滌，洗滌后，在分離塔頂部設(shè)置絲網(wǎng)填料捕沫器裝置對(duì)霧沫夾帶中的乙醛冷凝液、醋酸乙烯冷凝液二次補(bǔ)集、洗滌。

反應(yīng)混合氣由氣體分離塔分離出乙醛、醋酸乙烯氣體后得到初步提純乙炔氣，初步提純乙炔氣中仍含有少量醋酸、水蒸氣及微量乙醛、醋酸乙烯冷凝液，該乙炔氣繼續(xù)進(jìn)入液滴分離器裝置進(jìn)行氣液分離，經(jīng)導(dǎo)流及渦流作用，將乙炔氣中未分離徹底的冷凝液匯集至液滴分離器底部的儲(chǔ)液槽，將干燥、清凈的乙炔氣體送入流化床反應(yīng)器裝置中。

2. 應(yīng)用效果

在使用氣體分離塔工藝及裝置改進(jìn)工藝后，清凈乙炔氣中醋酸乙烯含量由原來(lái)的1.58%～2.09%降至0.02%～0.08%，反應(yīng)液中乙醛含量由原來(lái)的1.5%～2.5%降至0.21%～0.4%，不僅高效回收了醋酸乙烯產(chǎn)品，而且有效地洗滌出混合乙炔氣中乙醛等輕組分雜質(zhì)氣體，減少了循環(huán)乙炔氣中雜質(zhì)含量，有效地控制了副反應(yīng)發(fā)生，同時(shí)延長(zhǎng)了反應(yīng)器內(nèi)分布板檢修周期，提高了乙炔單程轉(zhuǎn)化率，顯著改善醋酸乙烯產(chǎn)品質(zhì)量。

四、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近三年的實(shí)驗(yàn)，設(shè)備裝置在不斷優(yōu)化過(guò)程中得到改進(jìn)，改進(jìn)后項(xiàng)目運(yùn)行穩(wěn)定，為提高醋酸乙烯產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量提供了有力保障。