简述醋酸生产甲醇羰基化工艺中杂质的处理

作者:未知

  摘 要:醋酸是一种重要的化工原材料,在多个领域都具有广泛的用途。当前醋酸的主要的制备方法时甲醇羰基化合成法,该生产工艺是以甲醇、一氧化碳为原材料,采用铑-碘催化剂体系,在一定温度压力下发生化学反应而得到醋酸。在此工艺条件下,不可避免地会产生一些杂质。本文章对工业醋酸生产过程中出现的杂质及其处理方式进行介绍。
  关键词:醋酸生产;甲醇羰基化;杂质处理;铁离子
  醋酸是一种非常重要的有机化工原料,在化工生产中具有非常广泛的用途,可以用以生产醋酸乙烯、醋酸酐、对苯二甲酸、醋酸盐和醋酸酯类等多种化工产品,在纺织、医药、相交、引燃、农药、电子和食品等多种领域都是不可缺少的重要原料。当前生产醋酸的主要方式是甲醇羰基法,该生产方法是以甲醇和一氧化碳为主要原料,在一定的温度和压力下,以铑/铱—碘作为催化剂,甲醇和一氧化碳发生反应从而生成为醋酸,之后通过闪蒸分离及精馏提纯工艺而得到醋酸成品[1]。该工艺的甲醇转化率,但是工艺中化学组分较多,因此副反应较多,导致醋酸中杂质较多。如何控制甲醇羰基化工艺生产醋酸过程中的杂质以及如何对这些杂质进行处理是当前醋酸生产过程中的一个重要课题。
  1 杂质水的处理
  在醋酸生产工艺出现的多种杂质中,水分是含量最多、的一种,在醋酸成品中水分越多醋酸咋总含量中的质量占比就越小,因此水分是醋酸生产中需要重点控制的一种杂质。
  在传统的甲醇羰基制备醋酸的工艺流程中,除水过程发生在三塔精馏这一工序。粗醋酸的水分含量一般在10%~15%范围内,在三塔精馏工序中,粗醋酸由脱轻塔进入脱水塔中进行脱水处理,在脱水处理技术中,常采用加强脱水塔蒸汽量、扩大脱水塔顶采效果等方法来对醋酸进行脱水,经过脱水塔处理的粗醋酸水分含量将被降低到0.3%左右。在粗醋酸由脱水塔进入成品塔的过程中,还有一个除水过程,这一除水过程主要采用加大塔顶回流量和回流罐处采出量比例的方式进行脱水处理,经过这一脱水过程的醋酸水含量将被降低至0.1%左右[2]。
  此外,降低合成体系母液中水含量也是醋酸脱水研究的一个重要方向。国外有企业通过铑—碘甲烷催化剂中引入高浓度碘化钾的工艺,降低了制备体系母液中的水量,从而使得粗醋酸中的水含量大为降低,在经过三塔精馏工序后,醋酸水分进一步降低,最终得到水含量在0.05%以下的醋酸成品。
  2 杂质铁的处理
  在醋酸的制备过程中无法避免与铁制设备的接触,这是醋酸中铁离子的主要来源。当醋酸作为化工原料参与到化学反应中时,铁离子会对反应产生很大影响,因此对于醋酸产品来说,铁离子的含量对醋酸质量等级划分有着至为关键的影响。
  在当前的醋酸生产工艺中,对铁离子的脱除处理主要发生在成品精馏塔和提馏塔中。在成品精馏塔中铁离子以醋酸盐的状态存在,无法挥发的铁离子附着在成品精餾塔的釜壁上。含有铁离子的醋酸被打入提馏塔上部进行精馏提纯,分离后的醋酸蒸汽返还到精馏塔中,使高沸点、难挥发的铁盐被留在提馏塔的釜液中,从而达到脱除铁离子的目的在此基础上,一些企业采取了进一步的措施对生产工艺进行改进,以减少铁离子对醋酸的影响。如在成品塔中降低强腐蚀性物质的引入,以降低不锈钢设备、管道的腐蚀程度,从而减少因设备、管道腐蚀而流入醋酸的铁离子。或者对设备进行升级改在,将不锈钢材料的设备、管道改用超耐腐蚀的合金材料制作,以降低工艺过程中铁离子的引入。
  3 杂质碘的处理
  当前对于醋酸中碘杂质的脱除主要有两种方法,一种是化学处理法,另一种是吸附法。化学处理法是采用一定的化学试剂将烷基碘转化为无机碘,从而降低醋酸中有机碘含量,但此方法工序复杂、成本高,实用性不强。吸附法是实用载银分子筛、活性炭纤维、高分子碳小球及载银离子交换树脂等材料对碘进行吸附,是目前工业生产中脱除碘杂质的主要方法。
  载银分子筛吸附脱碘是通过含银的可溶性盐类溶液与分子筛进行离子交换成阴离子型分子筛而制成的,可交换的阴离子与醋酸中的碘发生反应形成碘化银,从而达到去除碘杂质的目的。
  活性炭纤维与普通的活性炭颗粒相比,具有微孔含量大、现为直径小、表面积大、吸附能力强、吸附容量大等特点,对醋酸中碘分子、碘化氢等碘化物有良好的脱除效果。
  高分子碳小球是一种新型的醋酸脱碘吸附剂,它避免了传统载银吸附剂银离子易脱落的弊端,能够将醋酸产品中碘离子含量降低到10-9级以下,具有低成本、高效率、无污染的优点。
  4 总结
  作为重要的化工原料,市场对醋酸的需求一直呈现增长的趋势,随着我国醋酸及相关产业的不断发展,醋酸产品的质量也面对着越来越高的要。当前以铑—碘为催化剂的甲醇羰基化合法是最为成熟的醋酸生产技术,由于原料及设备的原因,在醋酸的生产过程中会产生水、铁离子及碘等杂质,对醋酸成品的质量会造成很大影响,寻找高效、经济、环保的杂质处理方法是所有研究者都必须面对的问题。
  参考文献:
  [1]张浩.醋酸生产甲醇羰基化工艺中杂质的处理[J].化学工程与装备,2013(7):58-60.
  [2]贺星淳,曹彬.甲醇低压羰基合成醋酸工艺、流程及控制新进展[J].中小企业管理与科技,2017(2):187-188.
  作者简介:
  刘伟(1983- ),男,辽宁省铁岭市,本科,工程师,研究方向:化工生产管理。
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