反應(yīng)方程式 煤經(jīng)氣化產(chǎn)生CO,與醋酸甲酯羰基合成醋酐,經(jīng)分離得到產(chǎn)品,其主要反應(yīng)式如下:
① 酯化反應(yīng):
CH3COOH+CH3OH → CH3COOCH3+H2O
② 羰基合成反應(yīng):
CH3COOCH3+CO → (CH3CO)2O
③ 水合反應(yīng):
(CH3CO)2O+H2O → 2CH3COOH
④ 主要副反應(yīng):
CH3OH+CH3OH → CH3OCH3+H2O
反應(yīng)條件對生產(chǎn)的影響
① 溫度 醋酸甲酯合成醋酐的反應(yīng)為較強的放熱反應(yīng),低溫有利于正反應(yīng)的進行。
由于酯化反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度變化非常大,表明在反應(yīng)過程中控制溫度是相當重要的。這是因為在不同溫度下,反應(yīng)的標準摩爾反應(yīng)焓變均為較大負值,即反應(yīng)為較強的放熱反應(yīng),因此低溫時平衡常數(shù)較大。
溫度對平衡轉(zhuǎn)化率和平衡組成的影響也很大。低溫時(小于300K),平衡常數(shù)很大,醋酸甲酯和一氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率很高,故低溫有利于反應(yīng)的進行。高溫時則情況相反,反應(yīng)幾乎不能進行。
② 原料配比 一氧化碳與醋酸甲酯的配比越高,醋酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率越大,故溫度較高時應(yīng)選擇較高配比。
溫度較低(300K)時,由于平衡常數(shù)較大,選擇低配比(小于3)就可以達到較高的平衡轉(zhuǎn)化率,產(chǎn)品醋酐的平衡組成也較高;溫度較高時(400K),醋酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率較小,配比對醋酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率的影響較大。因此,若受實際條件限制必須在較高溫度下進行反應(yīng)時,最好選擇較高配比(大于3)。但配比過高,會使產(chǎn)品中CO比例過大,循環(huán)和使用的能耗較大。
③ 壓力 增大壓力可提高醋酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品醋酐的平衡組成,故實際生產(chǎn)中可適當增大壓力。另外,壓力增大,產(chǎn)品醋酐的平衡濃度也隨之增大,有利于產(chǎn)品與原料的分離。
④ 催化劑 在目前的工業(yè)生產(chǎn)中,醋酸甲酯合成醋酐的反應(yīng)所用催化劑為具有腐蝕性的RhCl3·3H2O及CH3I·LiI,反應(yīng)器材料為鈦材。若能采用更好的非腐蝕性催化劑,應(yīng)有可能在純氣相、更低壓力下進行反應(yīng),且可不選鈦材制造反應(yīng)器,以降低生產(chǎn)成本。
閃蒸蒸餾塔底部移出的部分催化劑液體,經(jīng)再生后,以活性狀態(tài)返回反應(yīng)器,部分失活催化劑經(jīng)特殊工藝加工成催化劑固體,進一步加工處理,返回反應(yīng)器,以保持反應(yīng)器催化劑質(zhì)量濃度;在催化劑處理過程中,同時去除有害物質(zhì)和重餾分,以使裝置運行平穩(wěn)。
由于微量游離碘的存在影響產(chǎn)品色度及質(zhì)量,需進一步反應(yīng)、精制,使產(chǎn)品符合GB/T 10668-2000優(yōu)級品標準,且游離碘小于20×10-9,以滿足工業(yè)生產(chǎn)用醋酐的需求。
⑤ 自動控制技術(shù) 生產(chǎn)工藝各環(huán)節(jié)皆可采用計算機集散程序控制技術(shù)(DCS),由此來保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
在醋酸甲酯生產(chǎn)工藝中,醋酸、甲醇、無機酸進料量全部采用比例調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖調(diào)節(jié),而羰基化反應(yīng)釜進料采用流量調(diào)節(jié),釜液位采用出料液位自控調(diào)節(jié),反應(yīng)釜壓力采取壓力自調(diào),反應(yīng)尾氣采用流量自調(diào),同時在反應(yīng)釜的進出口物料管線中,采取了緊急切斷閥,聯(lián)鎖自動切斷,從而保證反應(yīng)的安全性,各分離塔的操作,流量皆采取自調(diào),塔釜蒸汽與溫度采用串聯(lián)調(diào)節(jié),釜液位采取自控,從而保證了各產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。