国内外醋酸乙烯的生产工艺分析

2022-09-11

醋酸乙烯 (VAC) 别名醋酸乙烯酯, 是一种无色透明, 气味比较弄的液体。醋酸乙烯是一种重要的化工原料, 资料显示醋酸乙烯的产量在化工原料中排名在前50名[1]。醋酸乙烯以及其衍生物在涂料、皮革制品、纤维合成以及土壤改良等领域得到广泛使用, 随着使用领域的扩大从而促进了醋酸乙烯的发展。

1 醋酸乙烯生产技术的发展过程[2]

从二十世纪60年代末采用乙烯法制备醋酸乙烯, 由于该方法具有很多优点从而得到迅速发展。到70年代时生产醋酸乙烯的方法基本采用乙烯法。醋酸乙烯的生产方法主要是从乙炔法发展, 最终向乙烯法发展。目前全球生产醋酸乙烯的方法主要有两种方法一种是乙炔法另外中是乙烯法, 乙烯法与乙炔法所占的市场份额比为7:3[3]。

1.1 乙炔法

乙烯法是制备醋酸乙烯的一种方法, 该方法主要包含乙炔液相法和乙炔气相法。乙炔液相法是由F-Klatt提出该方法, 该方法采用Hg Cl2、Hg (NO3) 2等汞盐作为催化剂, 反应温度为30-75℃, 将过量的C2H2通人CH3COOH溶液中, 经过反应制备出醋酸乙烯, 由过量的C2H2带出, 同时反应中副产物二醋酸乙叉酯通过裂解可以制备出醋酸乙烯。由于乙炔液法因催化剂选择性差、反应副产物多以及对设备的腐蚀性比较大, 该方法已被淘汰[4]。乙炔气相法是由德国公司在1921年开发CH3COOH与C2H2气相合成的方法。该方法主要以Wacker和Borden工艺为代表。Wacker方法采用固定床列管式反应器建立了乙炔气相法制备醋酸乙烯的装置, 是乙炔法经典工艺, 到后期固定床装置改为流化床装置。Borden工艺是采用将天然气进行氧化制备出乙炔, 采用副产物的合成气体制备出醋酸, 最终将醋酸和乙炔混合反应制备出醋酸乙烯。

1.2 乙烯法

乙烯法是指将氧气、乙烯以及醋酸在催化剂Pd-Au (PT) 以及醋酸甲的作用下, 在反应温度为100-200℃, 压强条件为0.6-0.8MP下, 通过固定床反应器进行反应制备出醋酸乙烯, 将反应物进行分离、精馏最终制备出醋酸乙烯产品。乙烯法制备醋酸乙烯主要有两种方法分别是乙烯液相法和乙烯气相法。

1.2.1 乙烯液相法

由前苏联开发将Bd Cl2与CH3COONa·3H2O在冰醋酸中通入乙烯通过加压经过一定时间最终可制备出醋酸乙烯。接着英国、德国等公司开始研究开发了许多制备醋酸乙烯的方法其中以ICI方法为代表。在实际中由于ICI技术中使用Bd Cl2作为催化剂, 含有Cl-这样很容易是设备发生电化学加速设备的腐蚀, 数据显示ICI技术的设备运行时间仅为2-3年。最终使得ICI技术被淘汰。

1.2.2 乙烯气相法

该方法主要工艺是以Bayer气相法和USI气相法为代表, 表1.1是Bayer法和USI法的比较。

从表1.1中可以看出Bayer具有很多优点, 其优势超过USI。因此全球以乙烯液相法制备醋酸乙烯方法多采用Bayer法。

1.3 其他方法

目前醋酸乙烯的制备新方法主要有乙醛促酐加成法、羧基合成法以及醋酸单一原料法。乙醛促酐加成法由于工艺流程比较长、副产物多以及提出过程复杂使得该方法早已被淘汰。羧基合成法是以CH3OH为原料, 有两条工艺路线, 一是CH3OH与醋酸发生酯化反应, 接着醋酸甲醋羧基化合成醋酐。另一条工艺是以煤炭制备CH3OH然后将CH3OH与醋酸进行反应制备出醋酐。羧基合成法在制备醋酸乙烯是不需要乙烯以及醋酸原料, 直接通过煤为原料制备出醋酸乙烯, 该方法实用于煤资源比较丰富地区。

2 醋酸乙烯工艺比较

乙烯法与乙炔法所制备的醋酸乙烯含量都超过99.5%。然而乙炔法中含有杂质醛类超过乙烯法, 所以乙烯法的质量要比乙炔法好。

乙炔法与乙烯法比较可以看出:天然气乙炔法在投资成本上要高于乙烯法, 并且技术难度大。以电石乙炔为原料的工艺由于技术简单、投资成本低, 使得电石乙炔法优于天然气乙炔法。但电石工业耗能高、污染严重, 电石乙炔的价格高于石油乙烯, 因而生产成本高。醋酸乙烯制备醋酸乙烯的两种路线进行比较, 可以看出乙烯生产法与石油等其他资源相关性比较大, 同时工艺要求严格。乙炔法制备醋酸乙烯操作相对容易。新建装置可据当地建设条件如水、电、交通等是否丰富便利, 原料供应是否充足、廉价等来决定采用哪种工艺路线。目前, 需比较乙烯和电石乙炔原料的价格, 再决定采用乙烯法或采用电石乙炔法生产。

摘要：醋酸乙烯以及其衍生物在涂料、皮革制品、纤维合成以及土壤改良等领域得到广泛使用, 随着使用领域的扩大从而促进了醋酸乙烯的发展。本文分析了国内外醋酸乙烯的生产工艺, 并对醋酸乙烯生产主要工艺进行了分析。

关键词：醋酸乙烯,生产工艺,分析