1960年俄羅斯人首先指出,在氯化鈀、乙酸鈉無(wú)水系統(tǒng)中,由乙烯合成醋酸乙烯的可能性。1965年英國(guó)ICI公司建成以乙烯、氧氣和乙酸為原料,氯化鈀-氯化銅為催化劑的液相法生產(chǎn)裝置,后因設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)不到要求而于1969年停產(chǎn)。
德國(guó)拜耳公司、赫斯特公司及美國(guó)USI公司均致力于乙烯氣相法的研究,并取得成功。1968年,第一個(gè)乙烯氣相拜耳法工廠在日本投產(chǎn),1970年,乙烯氣相USI法也開車成功。兩種方法的主要區(qū)別在于拜耳法催化劑活性高,操作條件苛刻;USI法反應(yīng)條件緩和,催化劑壽命長(zhǎng),但活性較差。目前,世界上采用拜耳法生產(chǎn)的廠家占大多數(shù),USI法只有少數(shù)幾家工廠采用。
(1)醋酸乙烯的Leap工藝 1998年BP Amoco公司公布了流化床乙烯氣相法制醋酸乙烯的Leap工藝,2001年BP公司在英國(guó)Hull地區(qū)建的一套采用Leap工藝的250kt/a的流化床醋酸乙烯裝置投入正常運(yùn)行,該工藝采用新設(shè)計(jì)的流化床反應(yīng)器系統(tǒng)和催化劑,使裝置投資費(fèi)用降低30%。該工藝在152℃、0.9MPa下反應(yīng),乙烯、氧氣、醋酸的單程轉(zhuǎn)化率分別為8.3%、30.3%和41.25%。以乙烯計(jì),醋酸乙烯總收率為96.6%;以氧氣計(jì)為91.3%。催化劑的空時(shí)收率為1858~2774g/(L·h),遠(yuǎn)優(yōu)于固定床工藝[700~1200g/(L·h)]。
(2)同時(shí)生產(chǎn)醋酸乙烯和醋酸乙酯的方法 R.J.Warner等人的專利介紹了同時(shí)生產(chǎn)醋酸乙烯和醋酸乙酯的方法。方法包括:① 乙烯,醋酸和氧反應(yīng)生成醋酸乙烯和至少少量的醋酸乙酯;② 將含有步驟①的醋酸乙烯和醋酸乙酯的粗產(chǎn)品流和醋酸加入蒸餾塔;③ 分離粗產(chǎn)品流:a.富集醋酸乙烯產(chǎn)品流;b.富集循環(huán)的醋酸流;c.混合含有醋酸乙烯和醋酸乙酯的側(cè)線餾分,混合富集的醋酸乙酯側(cè)線餾分;④ 混合的側(cè)線餾分中的醋酸乙烯加氫反應(yīng)生成醋酸乙酯產(chǎn)品流。
(3)催化蒸餾過(guò)程 美國(guó)專利介紹了發(fā)明的催化蒸餾過(guò)程,采用蒸餾塔反應(yīng),由于反應(yīng)與蒸餾并行,并且初始反應(yīng)產(chǎn)物和其它組分盡可能快地從反應(yīng)區(qū)移去,從而減少可能產(chǎn)生的副反應(yīng)。由于所有組分是沸騰的,在系統(tǒng)壓力下,反應(yīng)溫度是由混合物沸點(diǎn)控制的,反應(yīng)熱僅會(huì)使沸騰加劇,在指定壓力下的溫度不升高,因此,通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力可以完全控制反應(yīng)速度和產(chǎn)品的組成。在蒸餾塔反應(yīng)中,由于內(nèi)部回流起了洗滌作用,從而減少了在催化劑上聚合物集結(jié)和結(jié)焦。最后,由于向上流過(guò)的氧起汽提劑的作用,有助于從蒸餾反應(yīng)區(qū)移走生成的醋酸乙烯。
(4)醋酸乙烯粗產(chǎn)品的精制新方法 根據(jù)乙烯氧?;磻?yīng)制醋酸乙烯的工藝要求,反應(yīng)物醋酸和乙烯通常是過(guò)量的,加之該反應(yīng)還產(chǎn)生較多的副產(chǎn)物,這使得反應(yīng)器出口氣相產(chǎn)物中成分較為復(fù)雜,除主產(chǎn)物醋酸乙烯外,還包含大量未反應(yīng)的乙烯和醋酸,以及副產(chǎn)物水、醋酸甲酯、醋酸乙酯和乙醛等。其中醋酸乙酯由于與醋酸乙烯的結(jié)構(gòu)及分子量均非常接近,兩者的分離極為困難,因此在整個(gè)乙烯氧酰化反應(yīng)工藝生產(chǎn)醋酸乙烯的過(guò)程中,產(chǎn)品的精制是一個(gè)非常重要的部分,其難度也較高。
蔣正興等人發(fā)明提供了一種由乙烯、醋酸和含氧氣體通過(guò)氧?;瘹庀喾磻?yīng)制得的醋酸乙烯粗產(chǎn)品的精制方法,它通過(guò)對(duì)精制流程的優(yōu)化,解決了醋酸乙烯粗產(chǎn)品中醋酸乙酯難以脫除這一技術(shù)問題。精制方法包括以下步驟:醋酸乙烯粗產(chǎn)品通過(guò)酸洗塔用醋酸進(jìn)行酸洗;第一精餾塔進(jìn)行精餾以脫除副產(chǎn)的醋酸乙酯、醋酸和水,在第一精餾塔上部側(cè)線氣相出料得到富含水的物料,側(cè)線出料的出料口位于塔內(nèi)溫度為69~75℃處,該股物料經(jīng)冷凝及分層,水相物料排出界外,油相物料全回流;第二精餾塔進(jìn)行精餾以脫除副產(chǎn)的醋酸甲酯和乙醛;第三精餾塔進(jìn)行醋酸精制;第四精餾塔進(jìn)行再次精制,以脫除殘余的微量醋酸乙酯。該發(fā)明將醋酸乙酯和水在精餾的第一時(shí)間與醋酸乙烯加以分離,從而使得精制工藝的操作更容易和更穩(wěn)定,能耗也可大大降低。
(5)確保反應(yīng)氣被醋酸充分飽和的新方法 為了使過(guò)程能安全進(jìn)行,遵守循環(huán)氣體的爆炸極限規(guī)則非常重要。爆炸極限主要決定于循環(huán)氣體的醋酸含量,用醋酸飽和的情況下爆炸極限高于沒有醋酸的情況。所以,循環(huán)氣體用醋酸充分飽和對(duì)醋酸乙烯的安全生產(chǎn)十分重要。通用的抗腐蝕不銹鋼用于最小泵循環(huán),安全控制借助于至少兩臺(tái)不同原理的流量測(cè)定裝置。安全控制的特征在于定量參數(shù)(如測(cè)量裝置的數(shù)量)和定性參數(shù)(如使用的測(cè)量方法的原理)。測(cè)定流量的原理是大家所熟知的,如孔板流量測(cè)定、質(zhì)量流量測(cè)定、渦輪流量測(cè)定、超聲波流量測(cè)定、磁感應(yīng)流量測(cè)定。因?yàn)椋钚”醚h(huán)的流量控制至少根據(jù)兩種不同原理的測(cè)定裝置進(jìn)行。所以,即使一種測(cè)量裝置失靈,也能保證醋酸乙烯生產(chǎn)的安全運(yùn)行。