一种提高流化床生产醋酸乙烯产量和质量的装置

2022-12-03韩小龙范莉莉内蒙古蒙维科技有限公司

安徽科技 2022年10期

文/韩小龙范莉莉（内蒙古蒙维科技有限公司）

醋酸乙烯是重要的有机化工原料之一，在实际生产中，主要利用醋酸乙烯自身特性，在一定环境下自聚或与其他单体聚合，生成以聚醋酸乙烯为主要单体的聚合物及衍生物。由于醋酸乙烯的特殊性能，其反应产物在建筑、医疗、薄膜、皮革加工、合成纤维、土壤改良等多个领域获得广泛的应用。

由于我国“富煤少油”的能源结构特点，目前广泛应用的生产醋酸乙烯的工艺是电石乙炔法。随着合成工序的创新发展，在20 世纪60 年代，大多数固定床工艺转化成流化床工艺[1-3]。用流化床生产醋酸乙烯过程中，存在诸多因素影响醋酸乙烯的产量和质量，如克分子比、催化剂活性、反应环境、设备结构等。但在实际生产过程中，克分子比、催化剂活性的改变往往受到客观条件限制，不能有效地提高醋酸乙烯的产量和质量，本文探讨通过改进生产装置来提高流化床生产醋酸乙烯的产量和质量。

一、醋酸乙烯合成工艺

电石乙炔法合成醋酸乙烯的工艺流程主要由清净系统、合成系统和回收系统3 个系统组成。

清净系统主要处理从乙炔生产工序送来的粗乙炔，主要包括次氯酸钠洗涤塔、综合洗涤塔和干燥塔。粗乙炔进入次氯酸钠洗涤塔，除去乙炔气中的H2S、H3P等杂质，再进入综合洗涤塔，在洗涤剂的喷淋下，除去一些酸性气体如硫酸、磷酸、CO2，以及水和少量乙醛，经过干燥塔内部的填料和棒状活性炭吸附杂质后成为精乙炔。

合成系统主要通过反应生成以醋酸乙烯为主要成分的反应液，主要设备包括气体分离塔、预热器、醋酸蒸发器、反应器和粉末分离器。清净系统送出的精乙炔与从气体分离塔分离所得的循环乙炔混合后，在乙炔鼓风机的作用下，由醋酸蒸发器下方送入，根据温度的不同分成冷热二路，热路经过双重预热器预热后与冷路气体汇合进入沸腾床反应器，在催化剂的作用下反应。反应气体中的催化剂粉末需通过粉末分离器去除，随后反应气体经过气体分离塔冷凝分离后得到反应液输送至反应液储存槽。

回收系统主要用于回收反应液中未凝反应气，从气体分离塔出来的未凝气体99%作为循环乙炔气送入合成系统利用，其余的1%经封液分离器分离后进入吸收塔，使乙炔气能最大限度地溶于反应液中，随后送入解吸塔，气体解吸出来进入冷却后，与精馏塔尾气汇合，完成水洗后的气体回到清净系统循环使用。

二、改进前存在的问题

在醋酸乙烯合成工艺中，大部分循环乙炔进入反应器，因此对循环乙炔气的成分纯度要求较高。如果混合乙炔气在气体分离塔内分离效果不佳，其中的乙醛、醋酸乙烯等杂质气体含量过高会造成气体在流化床反应器内发生副反应，如丁烯醛生成、醋酸乙烯自聚等；同时循环乙炔气中的醋酸乙烯含量高易造成催化剂与醋酸乙烯黏结封堵反应器分布板孔，使气体分布不均、流化状态差，形成恶性循环；还可能使副反应增多，如丙酮生成、醋酐生成、乙炔聚合物生成等，严重影响醋酸乙烯产品的产量和质量。

三、改进方案及应用效果

1. 改进方案

改进后的工艺流程如图1 所示，由于未凝的反应混合气主要包括乙醛、醋酸乙烯、乙炔气等，杂质气体成分含量较高，为进一步回收反应混合气中的醋酸乙烯，利用气体分离塔特殊结构和醋酸乙烯的液化特性，反应混合气进入分离塔三段自下而上流动，使反应混合气与低温反应液在分离塔中填料部位以逆向对流方式进行充分混合接触，降低混合气温度，混合气中醋酸乙烯气体被冷凝为液体，自上而下流动的混合液将混合气中醋酸乙烯产品的冷凝液洗涤出来，洗涤后反应液继续循环冷却，部分反应液进入生产回收系统。

图1 改进后工艺流程图

针对混合反应气中的轻组分杂气乙醛，将低温、高纯（温度20～22℃，浓度大于98%）的醋酸由喷淋器喷入分离塔三段上，自上而下喷淋，喷淋醋酸与分离塔三段下未洗涤完全的乙醛冷凝液及少量醋酸乙烯冷凝液在填料装置中再次以逆向对流方式进行洗涤，根据相似相融原理，反应气中乙醛冷凝液及少量醋酸乙烯冷凝液可被高纯醋酸有效洗涤，洗涤后，在分离塔顶部设置丝网填料捕沫器装置对雾沫夹带中的乙醛冷凝液、醋酸乙烯冷凝液二次补集、洗涤。

反应混合气由气体分离塔分离出乙醛、醋酸乙烯气体后得到初步提纯乙炔气，初步提纯乙炔气中仍含有少量醋酸、水蒸气及微量乙醛、醋酸乙烯冷凝液，该乙炔气继续进入液滴分离器装置进行气液分离，经导流及涡流作用，将乙炔气中未分离彻底的冷凝液汇集至液滴分离器底部的储液槽，将干燥、清净的乙炔气体送入流化床反应器装置中。

2. 应用效果

在使用气体分离塔工艺及装置改进工艺后，清净乙炔气中醋酸乙烯含量由原来的1.58%～2.09%降至0.02%～0.08%，反应液中乙醛含量由原来的1.5%～2.5%降至0.21%～0.4%，不仅高效回收了醋酸乙烯产品，而且有效地洗涤出混合乙炔气中乙醛等轻组分杂质气体，减少了循环乙炔气中杂质含量，有效地控制了副反应发生，同时延长了反应器内分布板检修周期，提高了乙炔单程转化率，显著改善醋酸乙烯产品质量。