Акриловая кислота и ее эфиры являются ключевыми химическими промежуточными продуктами для покрытий, клеев, химикатов для очистки воды и вспомогательных средств для текстиля, а пропилен является наиболее распространенным основным сырьем для промышленного производства акриловой кислоты. Подавляющее большинство отечественных установок по производству акриловой кислоты используют метод каталитического окисления пропилена. Многие производственные предприятия уделяют особое внимание оптимизации температуры реактора окисления, объемной скорости и других параметров процесса, но легко упускают из виду постоянное влияние, оказываемое качеством мономера пропилена. Микропримеси в сырье приводят к снижению селективности катализатора и увеличению количества побочных продуктов, что не только увеличивает удельный расход сырья, но также легко приводит к чрезмерному окрашиванию готовой акриловой кислоты. В этой статье представлены сценарии применения пропилена в цепочке производства акриловой кислоты, анализируются технологические преимущества высококачественного пропилена и приводятся рекомендации по выбору сырья для закупок сырья на заводах по производству акриловой кислоты.
I. Сценарии применения пропилена в цепочке производства акриловой кислоты и эфиров
Пропилен образует сырую акриловую кислоту посредством двухэтапного-газофазного-каталитического окисления. После очистки его можно напрямую продавать или синтезировать в различные акриловые эфиры. Весь процесс чувствителен к примесям пропилена, а стабильность сырья напрямую определяет эффективность работы установки.
В настоящее время основным мировым способом производства акриловой кислоты является двухэтапный метод окисления пропилена с четкой технологической схемой:
Первая стадия окисления: пропилен → акролеин.
Пропилен и воздух подвергаются реакции окисления под действием молибден-висмутовых катализаторов с образованием акролеина;
Вторая стадия окисления: акролеин → акриловая кислота.
Далее акролеин каталитически окисляют на молибден-ванадиевых катализаторах с получением сырой акриловой кислоты;
Расширение нефтепереработки и переработки
Сырая акриловая кислота подвергается экстракции и ректификации для удаления примесей, таких как уксусная кислота и фурфурол, с получением рафинированной акриловой кислоты; очищенная акриловая кислота затем реагирует с метанолом, этанолом и бутанолом с образованием таких продуктов, как метилакрилат, этилакрилат и бутилакрилат.
Весь процесс окисления представляет собой сильно экзотермическую селективную каталитическую реакцию. Если состав пропилена колеблется или количество примесей превышает допустимые пределы, весьма вероятно появление горячих точек и образование большого количества побочных продуктов. На некоторых предприятиях после замены источников газообразного пропилена наблюдается увеличение содержания примесей уксусной кислоты и альдегидов, и основная причина заключается в недостаточном контроле за сырьем.
Как предприятие по производству источника пропилена, ZL Energy оптимизирует показатели внутреннего контроля продукции в соответствии с особенностями процесса окисления акриловой кислоты, строго контролируя пропин, пропадиен, общую серу и тяжелые углеводородные компоненты. Он использует установки непрерывной ректификации для обеспечения стабильности состава партии, выдает полный отчет о хроматографических испытаниях для каждой партии, отвечает требованиям входящего анализа для установок акриловой кислоты и адаптируется к долгосрочным-требованиям в долгосрочной гарантии поставок крупномасштабных-линий непрерывного производства акриловой кислоты.
II. Основные преимущества высококачественного-пропилена при производстве акриловой кислоты
Пропилен со стабильной чистотой и низким содержанием примесей может защитить двухэтапные катализаторы окисления, подавить побочные реакции, улучшить выход акриловой кислоты, снизить нагрузку на нефтеперерабатывающую установку и продлить-время работы установки в длительном цикле.
Молибден-висмут и молибден-ванадиевые катализаторы окисления чрезвычайно чувствительны к отравлению сульфидами и ненасыщенными углеводородами; при этом алкины и тяжелые компоненты подвергаются полимеризации и глубокому окислению с образованием органических кислот и смолистых смол. Высококачественный-пропилен может принести множество преимуществ:
Замедлить спад активности катализатора, продлить цикл регенерации
Примеси, такие как сера и диолефины, постоянно разрушают активные центры катализатора. Пропилен с низким-примесями может продлить срок службы катализатора и снизить затраты на замену и регенерацию.
Повысьте селективность реакции, сократите-выход продукта
Примеси вызывают глубокое окисление с образованием уксусной кислоты, CO и CO₂. Стабильный квалифицированный пропилен может снизить долю побочных-продуктов, улучшить выход акриловой кислоты за один-проход и снизить расход единицы пропилена.
Стабилизация горячих точек реактора, избежание рисков безопасности
Примеси вызывают локальные бурные реакции и миграцию горячих точек, увеличивая риск выхода реактора из-под контроля; пропилен однородного состава облегчает управление технологическим процессом и обеспечивает стабильную работу системы окисления.
Уменьшите потребление энергии при ректификации, улучшите качество готовой акриловой кислоты.
Повышенное содержание побочных продуктов-, таких как фурфурол и органические кислоты, усложняют ректификационное разделение, а также вызывают пожелтение акриловой кислоты; высококачественный-пропилен может стабилизировать цвет продукции и уменьшить количество не-несоответствующей продукции.
| Элемент сравнения | Соответствует промышленному пропилену (подходит для установок с акриловой кислотой) | Пропилен с чрезмерными примесями | Прямое воздействие на производство |
|---|---|---|---|
| Чистота пропилена | Больше или равно 99,5% | Низкая чистота, обогащение тяжелыми компонентами | Колебания окислительной нагрузки, повышенный расход пропилена |
| Пропин, Пропадиен | Строгий контроль верхнего предела | Относительно высокое содержание | Вызывает засорение трубопроводов смолой, ухудшает отложение углерода на катализаторе. |
| Общее содержание серы | Низкий стандарт внутреннего контроля | Чрезмерное содержание серы | Постоянное отравление катализатора окисления, быстрое снижение селективности. |
| По-уровню продукта | Стабильные и низкие примеси уксусной кислоты и альдегидов | Число-продукции постоянно растет | Повышенный расход энергии на ректификацию, акриловая кислота склонна к обесцвечиванию. |
| Рабочее состояние устройства | Возможна долгосрочная-непрерывная стабильная работа | Частая корректировка процесса, более частая регенерация катализатора | Увеличение затрат на техническое обслуживание, сокращение эффективного времени производства. |
III. Жесткие требования к основным показателям пропиленового сырья на производствах акриловой кислоты
Двухэтапный процесс окисления акриловой кислоты- представляет собой высокоселективную каталитическую систему. Смешанный пропилен использовать нельзя; Необходимо выбирать технический пропилен, полученный ректификацией, при ключевом контроле трех основных показателей: алкинов, общей серы и тяжелых компонентов.
Процесс с акриловой кислотой не такой строгий, как стандарты металлоценового ПП или пропиленоксида HPPO, но его допуск намного ниже, чем у обычного топливного газа. Основные направления контроля:
Пропин, Пропадиен:Ненасыщенные компоненты легко полимеризуются и закоксовываются в среде окисления, засоряя теплообменники и слои катализатора при длительной-работе;
Всего серы:Следы сульфидов постоянно накапливаются, необратимо повреждая катализатор окисления;
Тяжелые компоненты C4 и выше:Разлагается под воздействием тепла с образованием тяжелых побочных-продуктов, что увеличивает давление на секцию нефтепереработки.
Некоторый недорогой-смешанный пропилен, представленный на рынке, имеет значительные колебания состава. В краткосрочной-срочной перспективе может показаться, что это экономит затраты на закупки, но в долгосрочной-срочной перспективе это приносит скрытые потери, такие как расход катализатора и увеличение удельного расхода сырья. Пропиленовая продукция ZL Energy подвергается независимой ректификации и хранится в разделенных резервуарах, что исключает смешивание внешних компонентов, и может служить долгосрочным-стабильным источником газа для крупных заводов по производству акриловой кислоты.
IV. Практическое изложение рекомендаций по закупке и использованию пропилена предприятиями по производству акриловой кислоты
При закупке пропилена необходимо всесторонне учитывать чистоту, стабильность примесей и возможность долгосрочной-гарантии поставок. Цена за единицу продукции не должна использоваться в качестве основы для принятия решений о закупках.
Прежде чем добавлять новые установки акриловой кислоты или менять поставщиков пропилена, проводите поэтапные пробные запуски и постоянно отслеживайте изменения выхода, побочных-продуктов и условий катализатора;
Улучшение объектов входного контроля; в дополнение к стандартному контролю чистоты регулярно проверяйте общую серу, алкины и тяжелые компоненты;
Регулярно обслуживать систему предварительной обработки пропилена, оснащенную блоками адсорбции и фильтрации, во избежание попадания вторичных примесей из транспортных трубопроводов;
Предприятиям с непрерывным-масштабным производством следует уделять первоочередное внимание подписанию долгосрочных-соглашений о поставках газа, чтобы избежать рисков колебаний поставок на рынке.
Если предприятия по производству акриловой кислоты и акрилата проводят сравнительный анализ сырья или проверку источников газа пропилена, ZL Energy может предоставить образцы для проверки рабочего состояния и разработать подходящие решения по поставке газа на основе технологических условий установки окисления.
