催化劑的純度以及催化劑與穩(wěn)定劑的用量 催化劑中不得含有氯化鈉,因?yàn)槿菀资沽鸦芙Y(jié)垢,發(fā)生堵塞現(xiàn)象。催化劑用量一般為醋酸加入質(zhì)量的0.3%~0.35%。試驗(yàn)結(jié)果見表3-5。
表3-5 催化劑用量與醋酐生成量的關(guān)系(醋酸加入量為2kg)
催化劑用量為醋酸加入量的% | 生成醋酐量/g |
0.1 | 200 |
0.2 | 500 |
0.3 | 800 |
超過0.3 | 生成量無顯著增加 |
拉夫列斯的研究確定加入量以0.3%為宜。催化劑加入時(shí),必須均勻,不得時(shí)多時(shí)少,最好采用定量泵。實(shí)際生產(chǎn)證明,催化劑加入時(shí)以液體狀或氣體狀均可以,并不影響其和醋酸蒸氣的混合。
穩(wěn)定劑可以阻止乙烯酮與水在冷凝冷卻器中進(jìn)行可逆反應(yīng)。穩(wěn)定劑用氨和吡啶都可以。一般用30%的氨水,其加入量為醋酸加入量的0.3%,在裂化管出口4尺處加入最為適宜。如果能準(zhǔn)確計(jì)量用氨氣則更好。若采用吡啶則以催化劑的1/3量和催化劑均勻混合后,在裂化管進(jìn)口處注入。也有利用吡啶作穩(wěn)定劑,其加入方法簡單,計(jì)量較為準(zhǔn)確,但易使成品醋酐中帶有微量的吡啶,如果蒸餾控制稍有疏忽,易使醋酐帶色,所以還是使用氨水較為適宜。
氣體流速 醋酸蒸氣的流速直接決定了在裂化管內(nèi)的接觸時(shí)間,對(duì)乙烯酮的收率與管內(nèi)結(jié)炭有密切關(guān)系,接觸時(shí)間太長,增加了副反應(yīng),使管壁結(jié)炭,接觸時(shí)間太短則醋酸來不及完成轉(zhuǎn)化。一般醋酸蒸氣在裂化管內(nèi)的流速為100~200m/s,其接觸時(shí)間以1s較合適。
當(dāng)氣體流速固定在一定范圍內(nèi),則裂化管的產(chǎn)量取決于管道的直徑。管道直徑增加,勢必影響熱的傳導(dǎo),使管壁與管心的溫差增加,致使管壁結(jié)炭,根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),最大的管徑不宜超過100mm。
原料的純度 原料醋酸的成分對(duì)于裂化也有一定的影響。由含汞醋酸制得的醋酐也同樣帶有汞,不宜用于制造電影膠卷與醋酸纖維,含氯量的增加,使蒸發(fā)器內(nèi)加熱管的腐蝕加強(qiáng)。
裂化氣體的冷卻 在開始操作時(shí),由于醋酸裂解不正常,應(yīng)特別注意冷凝冷卻器的出口溫度,因?yàn)?,如果大部分醋酸未能裂解,裂化氣體中醋酸蒸氣濃度較高,將導(dǎo)致冷凝冷卻器中凍結(jié)而堵塞冷凝冷卻器管道,處理相當(dāng)困難。從表3-6中可以看出醋酸含量和凝固點(diǎn)的關(guān)系。
表3-6 醋酸含量與凝固點(diǎn)關(guān)系
水質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | 醋酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | 凝固點(diǎn)/℃ |
0 | 100 | 16.675 |
1.15 | 98.85 | 14.54 |
6.53 | 93.47 | 7.21 |
7.31 | 92.69 | 5.31 |
13.25 |
86.75 | -1.4 |
23.52 | 76.48 | -11.6 |
33.56 | 66.44 | -20.5 |
49.38 | 50.62 | -19.8 |
61.68 | 28.32 | -14.8 |
76.23 | 23.77 | -8.2 |
81.89 | 18.11 | -6.4 |
100 | 0 | 0 |
雖然裂化情況很好,乙烯酮成分很高,僅靠穩(wěn)定劑的作用,仍有乙烯酮與水進(jìn)行可逆反應(yīng)的可能,因而將乙烯酮?dú)怏w迅速冷卻是非常重要的。試驗(yàn)證明,在真空與低溫下乙烯酮的逆反應(yīng)甚少。故當(dāng)裂化氣體出口以后,立即進(jìn)入冷凝冷卻器冷卻,其間距越近越有利。在冷卻器出口,乙烯酮溫度要求在0℃以下,但不宜過低,否則影響以后醋酸吸收效率。醋酸吸收乙烯酮是化學(xué)反應(yīng)與物理吸收作用同時(shí)進(jìn)行,對(duì)于氣體吸收,溫度低吸收效率高,但從醋酸和乙烯酮反應(yīng)生成醋酸酐的角度來看,則需要一定的溫度,才會(huì)加速化學(xué)反應(yīng)。故出冷凝冷卻器的氣體溫度一般以0~3℃為宜。
雖然醋酸裂化條件非常復(fù)雜,但總體來說不外乎上述6個(gè)因素。要切實(shí)掌握這6個(gè)因素,不僅要充分理解裂化反應(yīng)的機(jī)理及各因素相互間的關(guān)系,同時(shí)還必須有熟練的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn),兩者相輔相成,缺一不可。
判斷裂化條件是否正常,可視吸收后的廢氣流量和成分而定。在正常條件下,每100kg醋酸加料量的廢氣流量為30~35m3,CO2的含量為10%~13%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。