四大乙酸生产工艺简析

乙酸在常温常压下为无色透明液体,具有刺鼻气味,是一种重要的大宗化学品。乙酸用途广泛,不仅可以用于食品加工,还可以作为乙酸乙烯(VAM)、精对苯二甲酸(PTA)、乙酸酐和乙酸酯等重要化学品的原料。那么乙酸是如何生产的?今天我们就来简析四大乙酸生产工艺。

甲醇羰基化法

简介:甲醇羰基化法生产乙酸主要有高压法和低压法两种技术,即以一氧化碳和甲醇为原料,在高压和钴催化剂存在下合成乙酸(巴斯夫公司)以及低压和铑催化剂(孟山都公司)或铱基催化剂(BP 公司)存在下合成乙酸高压法收率为 90%,而低压法收率可达 99.5% 且高压法生产成本高,故已经逐渐被低压法取代。

该工艺通过在反应器出口的闪蒸罐后增加分离塔,从而使得塔底液体物料流(可能包含催化剂)循环回羰基化反应器,气体物料流(不包含催化剂)直接进人精馏塔以获得精制乙酸,最大限度地减少了催化剂进入下游设备。

目前仅有巴斯夫公司一套装置仍在运行。塞拉尼斯在此基础上开发了 AO Plus 工艺,通过在催化剂中加入碘化锂,提高了催化剂稳定性。在羰基化速率保持不变的条件下可使反应器中含水质量分数降至 4%~5%,从而提高了产能,降低了生产成本 。

优点:与其他工艺相比,该方法的总成本较低,尤其当生产规模较大时。

乙烯直接氧化法

简介:乙烯直接氧化法制乙酸工艺最早是由日本昭和电工开发成功,并于 1997 年在日本大分投产了 套100k/a乙酸生产装置。该装置采用钯、杂多酸和硅钨酸作为催化剂,在 160~210℃的反应温度下乙酸的选择性可达 70%~94%。

优点:当使用传统的甲醇羰基化工艺时,由于催化体系具有腐蚀性,故反应器必须使用价格较为昂贵的含镍哈氏合金材料且还要额外投资一氧化碳生产装置,而该路线工艺简单,废水排放少,尤其是当装置规模较小(50-100kt/a)时投资成本远低于相同规模下采用甲醇羰基化工艺的生产装置,竞争优势明显。

乙烷直接氧化法

简介:20 世纪 80 年代,联碳公司通过采用钾钼/钒铌催化体系,率先实现了乙烷选择性催化氧化直接制备乙酸,称为 Ethoxene 工艺。该工艺的主要特点是除了生成乙酸外,还会副产大量乙烯,但联碳公司的后续研究表明,通过往反应体系中添加水可以提高乙酸的选择性,抑制乙烯生成。

2000 年,沙特基础工业公司也开发了乙烷气相催化氧化生产乙酸的工艺,并于 2005 年在沙特延布地区投产了一套 30k/a 的乙酸生产装置。

优点:由于中东地区乙烷价格较低,故该路线在经济性方面可与甲醇羰基合成工艺相竟争。另外,该工艺还具有安全环保和乙酸产品纯度高的特点。

合成气直接合成法

简介:合成气直接制乙酸(Sabre 法)由 BP 公司于 2013 年开发,避免了甲醇羰基化法中需要提纯氧化碳或另购甲醇。Sabre 法合成乙酸由甲醇合成、羰基化和水解 3 部分组成。目前 BP 正与阿曼石油公司合资在阿曼地区建造座产能为 1000kta 的乙酸工厂,预计将在 2023 年前投产使用。

优点:BP 公司预计,与几十年来一直处于领先地位的甲醇羰基化合成路线相比,Sabre 法将大幅降低乙酸生产成本。

总结

随着生产工艺的不断改进和新型催化剂的研发,我国乙酸生产工艺的首选路线仍然是甲醇羰基合成法,稳定性好、收率高、使用成本更低的新催化剂体系是今后研发关注的重点。