Акрилова кислота та її ефіри є ключовими хімічними проміжними продуктами для покриттів, клеїв, хімікатів для очищення води та текстильних допоміжних речовин, а пропілен є основною основною сировиною для промислового виробництва акрилової кислоти. Переважна більшість вітчизняних установок для виробництва акрилової кислоти використовує шлях каталітичного окислення пропілену. Багато виробничих підприємств зосереджені на оптимізації температури реактора окислення, об’ємної швидкості та інших параметрів процесу, але легко не помічають постійного впливу якості пропіленового мономеру. Сліди домішок у сировині спричиняють зниження селективності каталізатора та збільшення побічних продуктів, що не тільки підвищує споживання одиниці сировини, але й легко призводить до надмірного кольору готової акрилової кислоти. У цій статті впорядковано сценарії застосування пропілену в виробничому ланцюгу виробництва акрилової кислоти, аналізуються переваги процесу високоякісного пропілену та надаються рекомендації щодо вибору сировини для закупівель заводами з виробництва акрилової кислоти.
I. Сценарії застосування пропілену в ланцюжку виробництва акрилової кислоти та складного ефіру
Пропілен генерує сиру акрилову кислоту за допомогою двостадійного газофазного каталітичного окислення. Після очищення його можна безпосередньо продавати або синтезувати в різні акрилові ефіри. Весь процес чутливий до домішок пропілену, а стабільність сировини безпосередньо визначає ефективність роботи установки.
В даний час основним світовим напрямком виробництва акрилової кислоти є двостадійний метод окислення пропілену з чітким технологічним процесом:
Перша стадія окислення: пропілен → акролеїн
Пропілен і повітря вступають в реакцію окислення під дією молібден-вісмутових каталізаторів з утворенням акролеїну;
Друга стадія окислення: акролеїн → акрилова кислота
Акролеїн далі каталітично окислюють під молібден-ванадієвими каталізаторами з отриманням сирої акрилової кислоти;
Переробка та подальше розширення
Неочищена акрилова кислота піддається екстракції та ректифікації для видалення домішок, таких як оцтова кислота та фурфурол, з отриманням очищеної акрилової кислоти; потім очищена акрилова кислота реагує з метанолом, етанолом і бутанолом, утворюючи такі продукти, як метилакрилат, етилакрилат і бутилакрилат.
Весь процес окислення є сильно екзотермічною селективною каталітичною реакцією. Коли склад пропілену коливається або домішки перевищують ліміти, надзвичайно ймовірно, що відбудеться міграція гарячих точок і велика кількість побічних продуктів. На деяких підприємствах спостерігається збільшення домішок оцтової кислоти та альдегідів після зміни джерела газу пропілену, і основна причина полягає в неналежному контролі сировини.
Як підприємство з виробництва джерела пропілену, ZL Energy оптимізує показники внутрішнього контролю продукту відповідно до характеристик процесу окислення акрилової кислоти, суворо контролюючи пропін, пропадієн, загальну сірку та важкі вуглеводневі компоненти. Він покладається на блоки безперервної ректифікації для забезпечення стабільності складу партії, видає повний звіт про хроматографічне випробування для кожної партії, відповідає вимогам до вхідного аналізу блоків акрилової кислоти та адаптується до потреб довгострокової гарантії поставок великомасштабних ліній безперервного виробництва акрилової кислоти.
II. Основні переваги високоякісного пропілену у виробництві акрилової кислоти
Пропілен зі стабільною чистотою та низьким вмістом домішок може захистити двоступеневі каталізатори окислення, придушити побічні реакції, підвищити вихід акрилової кислоти, зменшити навантаження на очисну установку та подовжити тривалий час роботи установки.
Молібден-вісмутові і молібден-ванадієві каталізатори окислення надзвичайно схильні до отруєння сульфідами і ненасиченими вуглеводнями; в той же час алкіни і важкі компоненти піддаються полімеризації і глибокому окисленню, утворюючи органічні кислоти і смолисті смоли. Високоякісний пропілен може принести багато переваг:
Затримка згасання активності каталізатора, подовження циклу регенерації
Такі домішки, як сірка та діолефіни, постійно руйнують активні центри каталізатора. Пропілен з низьким вмістом домішок може подовжити термін служби каталізатора та зменшити витрати на заміну та регенерацію.
Покращення селективності реакції, зменшення виходу побічних продуктів
Домішки викликають глибоке окислення, утворюючи оцтову кислоту, CO та CO₂. Стабільний кваліфікований пропілен може зменшити частку побічного продукту, підвищити вихід акрилової кислоти за один прохід і зменшити споживання пропілену.
Стабілізуйте гарячі точки реактора, уникайте ризиків для безпеки
Домішки викликають місцеві бурхливі реакції та міграцію гарячих точок, збільшуючи ризик виходу реактора з ладу; пропілен однорідного складу полегшує контроль процесу і забезпечує стабільну роботу системи окислення.
Зменште споживання енергії для випрямлення, покращте якість готової акрилової кислоти
Збільшення кількості побічних продуктів, таких як фурфурол і органічні кислоти, ускладнює ректифікаційне відділення, а також викликає пожовтіння акрилової кислоти; високоякісний пропілен може стабілізувати колір продукту та зменшити кількість невідповідних продуктів.
| Елемент порівняння | Відповідає вимогам промислового пропілену (підходить для установок з виробництва акрилової кислоти) | Пропілен з надлишковими домішками | Прямий виробничий вплив |
|---|---|---|---|
| Чистота пропілену | Більше або дорівнює 99,5% | Низька чистота, сильне збагачення компонентами | Коливання навантаження окислення, підвищена витрата пропілену |
| Пропін, Пропадієн | Суворий контроль верхньої межі | Відносно високий вміст | Утворює засмічення смолою трубопроводів, посилює відкладення вуглецю каталізатора |
| Загальний вміст сірки | Низький стандарт внутрішнього контролю | Надмірний вміст сірки | Постійне отруєння каталізатора окислення, швидке зниження селективності |
| Рівень побічного продукту | Домішки оцтової кислоти та альдегіду стабільні та низькі | Субпродукти постійно дорожчають | Підвищене споживання енергії на ректифікацію, акрилова кислота схильна до зміни кольору |
| Робочий стан агрегату | Можлива довгострокова безперервна стабільна робота | Часті налаштування процесу, більш часта регенерація каталізатора | Збільшення витрат на обслуговування, скорочення ефективного часу виробництва |
III. Жорсткі вимоги до ключових показників пропіленової сировини в установках для виробництва акрилової кислоти
Двостадійний процес окислення акрилової кислоти є високоселективною каталітичною системою. Змішаний пропілен не можна використовувати; промисловий пропілен, отриманий ректифікацією, повинен бути відібраний з ключовим моніторингом трьох основних показників: алкінів, загальної сірки та важких компонентів.
Процес акрилової кислоти не такий суворий, як металоценовий PP або HPPO стандарт пропіленоксиду, але його толерантність набагато нижча, ніж звичайний паливний газ. Основні напрямки контролю:
пропін, пропадієн:Ненасичені компоненти легко полімеризуються і коксуються в середовищі окислення, засмічуючи теплообмінники і шари каталізатора при тривалій експлуатації;
Загальна сірка:Сліди сульфідів постійно накопичуються, необоротно пошкоджуючи каталізатор окислення;
Важкі компоненти C4 і вище:Розкладається під дією тепла з утворенням важких побічних продуктів, збільшуючи тиск на секції рафінування.
Деякий недорогий змішаний пропілен на ринку має значні коливання складу. У короткостроковій перспективі це може здатися економією витрат на закупівлю, але в довгостроковій перспективі це приносить приховані втрати, такі як споживання каталізатора та збільшення споживання одиниці сировини. Пропіленові продукти ZL Energy незалежно ректифікуються та зберігаються в розділених резервуарах, усуваючи змішування зовнішніх компонентів, і можуть забезпечити довгострокові стабільні джерела газу для великих заводів з виробництва акрилової кислоти.
IV. Практичний виклад рекомендацій щодо закупівлі та використання пропілену підприємствами з виробництва акрилової кислоти
Закупівля пропілену потребує комплексного розгляду чистоти, стабільності домішок і можливості довгострокової гарантії поставок. Лише ціна за одиницю не повинна використовуватися як основа для прийняття рішень щодо закупівель.
Перш ніж додавати нові агрегати для акрилової кислоти або змінювати постачальника пропілену, проведіть поетапні пробні прогони та постійно відстежуйте зміни у виході, побічних продуктах і умовах каталізатора;
Поліпшення вхідних елементів перевірки; на додаток до звичайної чистоти, регулярно перевіряйте загальну сірку, алкіни та важкі компоненти;
Регулярно обслуговуйте систему попередньої обробки пропілену, обладнану блоками адсорбції та фільтрації, щоб уникнути вторинних домішок, що вводяться транспортними трубопроводами;
Підприємства безперервного великого видобутку повинні надавати пріоритет підписанню довгострокових угод на постачання газу, щоб протистояти ризикам коливань пропозиції на ринку.
Якщо підприємства з виробництва акрилової кислоти та акрилату проводять порівняльний аналіз сировини або скринінг джерел газу пропілену, ZL Energy може надати зразки для перевірки робочих умов і сформулювати відповідні рішення для постачання газу на основі умов процесу окислювальної установки.
