催化氯化法生产氯乙酸中降低醋酸消耗的措施

2013-03-31李中伟

中国氯碱 2013年2期

李中伟

（重庆三阳化工有限公司，重庆 404001）

世界先进的氯乙酸生产技术的醋酸单耗为700～730 kg冰醋酸/t氯乙酸。目前，中国醋酸平均单耗为780～800 kg冰醋酸/t氯乙酸。醋酸消耗是生产中的一项重要控制指标，控制好整个工艺过程，醋酸消耗将得到有效控制。重庆三阳化工公司通过采取措施，醋酸单耗为720 kg冰醋酸/t氯乙酸，居国内领先地位。

1 醋酸单耗计算

1.1 醋酸理论单耗计算

通过醋酸单耗的理论计算，可以找到对应的控制措施。以醋酐法生产氯乙酸为例，不以完全转化及完全回收的纯化学反应计算（纯理论计算的醋酸消耗为635 kg/t氯乙酸），而根据太原理工大学设计的工艺，原材料，产品按照以下规格做物料衡算，作相对准确的计算。

原料规格：

醋酸 CH3COOH含量≥99.5%；

醋酐（CH3CO）2O含量≥98.5%。

产品规格：

氯乙酸一等品 ClCH2COOH含量≥98%；

高沸物：ClCH2COOH含量≥96%；

Cl2CHCOOH含量≤0.7%；

Cl2CHCOOH含量≤2.5%；

CH3COOH含量≤0.3%；

CH3COOH及杂质≤1.5%；

杂质含量≤1.0%。

二次母液：ClCH2COOH含量45%～50%；Cl2CHCOOH含量30%～35%。

杂质15%～25%。

物料平衡示意图见图1。

图1 物料平衡示意图

按照物料衡算，每生产1 t氯乙酸副产150 kg二次母液，即生产出1 t氯乙酸成品，实际需要生产的氯乙酸、二氯乙酸量分别：

氯乙酸：1 000×98%+150×50%=1 055（kg）；二氯乙酸：1 000×0.7%+150×35%=59.5（kg）；

未反应的醋酸：1 000×0.3%+150×10%=18（kg）。

根据反应方程式，可作如下数据推算：

主反应：

副反应：

由此可见，每生产1 t氯乙酸醋酸的消耗量为：669.8+27.7+18.0=715.5（kg）。

通过上述反应方程式，醋酐先作为催化剂，又可以继续反应，相当于又可以作原料，醋酐加入量按醋酸加入量的8%计算，需要加入醋酐的量为：715.5× 8%=57.24（kg）。

由反应（1）可知，醋酐转化成醋酸的量为33.7kg，则实际生产1 t氯乙酸需要的醋酸量为：715.5-33.7= 681.8（kg），来料醋酸含量按99.7%计算，则需量为：681.8÷99.7%=683.9（kg）。

醋酐含量按98.5%计算，则实际所需的醋酐量为：57.24÷98.5%=58.1（kg）。

1.2 醋酸单耗实际计算方法

全国氯乙酸生产企业在计算氯乙酸单耗时，采用消耗醋酸总量除以氯乙酸产量，即为醋酸单耗。例如，某企业某月生产氯乙酸一等品800 t，高沸物产品65 t，醋酸消耗583.9 t，则该月每吨氯乙酸消耗醋酸为583.9÷（800+65）=675（kg）。

在实际生产中，氯乙酸部分氯化液产品含量达不到98%，高沸物产品（一氯乙酸）含量为96%以上，达不到98%。所以，控制较好的企业实际计算出的醋酸单耗可能较理论单耗低。

2 醋酸单耗控制措施

2.1 确定适宜反应条件

在醋酸单耗的理论计算中，虽然考虑了母液等方面，氯乙酸的生成量是根据化学反应方程式计算所得。所以，保证反应条件，使醋酸最大量地转化成氯乙酸很是关键。通过对氯化反应的温度、压力、通氯量、醋酐加入量做试验，确定了适宜的反应条件，主釜温度保持为95（±5）℃，压力为0.05 MPa；通氯量依反应进行程度，前后期为20～80 m3/h，中期为120 m3/h；醋酐加入量为醋酸总量的8.5%。最终生成的氯化液中二氯乙酸含量不高，未反应完的醋酸含量为1.5%以下，氯化反应达到最佳效果。

2.2 增强氯化尾气的冷凝效果

每个氯化釜都有尾气冷凝器，最后还有尾气冷凝器，保证冷却水及冷冻盐水的量及温度，是保证将尾气中的醋酸蒸气最大量地冷凝下来的关键。要求循环水的温度越低越好，冷冻盐水分别达到-15℃和-35℃以下，压力在0.1 MPa以上。对于设计缺陷，可做改动，如尾气冷凝器冷凝后无捕集器，尾气中的醋酸液滴会进入尾气处理系统，进入工业酸。安装捕集器后，将气相中的液滴捕集下来，进入醋酸循环槽，再泵入氯化釜利用，按年开工300天计，可回收醋酸30 t以上。使醋酸单耗下降3 kg以上。