昭和電工的乙烯直接氧化法
很久以來,不飽和烴氣相催化氧化一直被認為是一種可行的制醋酸工藝路線。然而,直到1997年末日本昭和電工公司在千葉啟動一套乙烯制醋酸裝置,一步法才用于工業(yè)生產。以前只有多步法,即乙烯先氧化成乙醛,然后在貴金屬催化劑存在下,在第二步烯烴氧化中才將乙醛氧化成醋酸。
昭和電工公司開發(fā)了一種乙烯直接氧化制醋酸的一步法氣相工藝,并于1997年末實現工業(yè)化。據稱,由于需要的投資費用相對縮減(避免了生產一氧化碳所需的基礎設施),這種基于乙烯的昭和電工工藝,對于相對小的醋酸裝置,頗具經濟性。
昭和電工工藝是基于負載鈀的催化劑,氣相乙烯和氧氣的混合物在160~210℃下通過催化劑高選擇性地制得醋酸,主要的副反應是乙烯的燃燒和乙醛的生成,其化學反應式如下:
C2H4+O2 → CH3COOH
在按專利資料采用的反應條件下,獲得醋酸、乙醛和二氧化碳的單程選擇性分別為85.5%、8.9%和5.2%。主要的副產物乙醛再循環(huán)至反應器,以減少乙烯燃燒,增加醋酸總收率。因為反應過程中生成大量的水,所以醋酸提純通常是強能耗過程。為解決這一問題,昭和電工開發(fā)了一種把萃取與蒸餾操作相結合的節(jié)能工藝,其中水可以從醋酸中有效地分離出來。昭和電工還稱,該工藝環(huán)境友好,因為由于反應的高選擇性它僅產生少量的廢水。
SABIC乙烷直接氧化制醋酸工藝
SABIC公司開發(fā)了一種乙烷催化氣相氧化制醋酸的新工藝,該項新成果在整個石化工業(yè)引起了高度的關注。一套初始規(guī)模為3萬噸/年的醋酸生產半工業(yè)裝置,于2004年投入運轉。按照SABIC公司的專利,乙烷與純氧或空氣在150~450℃、1~50bar下可發(fā)生氧化反應生成醋酸,還可生成不期望的副產物CO、CO2和乙烯,其化學反應方程式:
C2H6+3/2O2 → CH3COOH+H2O
該新型SABIC催化劑體系由Mo、V、Nb與Pd的氧化混合物焙燒制成,有助于減少不期望的副產物的生成,提供單程醋酸高選擇性和高收率。
當采用乙烷-氧氣系統(tǒng)時,醋酸的選擇性可以高達71%,乙烷和氧氣單程轉化率分別為13.6%和100%。當采用乙烷-空氣系統(tǒng)時,醋酸的選擇性略低,為67%,但乙烷單程轉化率較高,為49.6%,而氧氣轉化率還是為100%。
由于該工藝的乙烷費用低,其生產經濟性可與甲醇羰基法技術相競爭。 SABIC醋酸技術工藝包括一套工藝化裝置的催化劑、新型氧化反應器設計、一體化的工藝流程及基礎的設計。 SABIC公司將繼續(xù)改進此技術以提高性能,希望進入世界規(guī)模的生產,并考慮建一套20萬噸/年裝置。