專利名稱：一種醋酸乙烯生產方法
技術領域：
本發明涉及一種醋酸乙烯生產方法。該方法通過在循環氣體中加入惰性氣體，擴大了穩定區域，提高反應器入口氧氣濃度，降低反應溫度，延長催化劑使用壽命，提高醋酸乙烯的選擇性，降低生產成本，提高醋酸乙烯產品的市場競爭力。
背景技術：
醋酸乙烯(VAC)是一種重要的有機化工原料，通過自身聚合或與其它單體共聚， 可以生成聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯-乙烯共聚物(EVA)、聚醋酸乙烯(PVAC)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)等衍生物。這些衍生物的用途十分廣泛，一般可用于粘接劑，紙張或織物的上膠劑、油漆、墨水、皮革加工、乳化劑、水溶性膜、土壤改良劑等方面。醋酸乙烯作為中間體，隨著聚乙烯醇非纖維領域應用的拓展，使得醋酸乙烯的需求不斷增長，提高。我國醋酸乙烯生產開始于20世紀60年代。1965年北京有機化工廠從日本引進乙炔法流化床技術，之后在國內建成多套同類裝置。這些醋酸乙烯裝置均為維尼綸配套，在20 世紀70 80年代，中國醋酸乙烯約有90%用于維尼綸及聚乙烯醇。近年來隨著聚乙烯醇的發展，中國醋酸乙烯市場不斷擴大。截至到2008年底，中國醋酸乙烯總生產能力140萬噸/年，預計未來我國醋酸乙烯的需求量將以8%的速率增長。醋酸乙烯生產工藝路線有乙烯法和乙炔法兩種。乙炔污染嚴重，在國外已被淘汰， 目前只有我國等少數國家采用乙炔法。在世界范圍內乙烯法生產占主導地位。乙烯法醋酸乙烯生產過程是將原料乙烯、氧、醋酸氣體通入反應器，在反應器內與催化劑接觸，在絕對壓力0. 6-1. IMPa和130 200°C溫度下反應生成VAC、水及少量副產物。高溫反應氣體經多級冷凝，冷凝液中含有醋酸乙烯、水及未反應的醋酸等，混合液送精餾工序進行VAC的精制。未反應乙烯氣體返回壓縮機循環使用，被成為循環氣體。乙烯氣相氧化合成醋酸乙烯的生產過程中，醋酸乙烯產量的提高與系統中氧的濃度有關。適當的提高氧濃度能降低反應溫度，延長催化劑壽命、提高醋酸乙烯的選擇性，從而降低乙酸降低生產成本，提高醋酸乙烯產品的市場競爭力。但是系統中氧濃度的提高受到了爆炸極限的限制，在實際生產中往往被控制在較低的范圍(<6%m0l%)。較低的氧濃度雖然具有較高操作安全性，但反應溫度較高，乙烯單程轉化率較低，經濟上不利。因此，在合成醋酸乙烯的生產過程中，在滿足安全性的前提下，開發新的工藝過程，提高氧氣濃度， 就能夠降低反應溫度及提高醋酸乙烯的選擇性，從而降低反應成本。
發明內容
本發明的目的在于提供一種醋酸乙烯生產方法，該方法能夠提高反應器入口氧氣濃度，從而降低反應溫度，延長催化劑使用壽命，提高醋酸乙烯的選擇性，降低生產成本，提
高醋酸乙烯產量。乙烯法醋酸乙烯生產過程是將原料乙烯、氧、醋酸氣體通入反應器，在反應器內與催化劑接觸，反應生成醋酸乙烯、水及少量副產物。在催化劑使用初期，反應溫度為130°C ；在催化劑使用中期，反應溫度為170°C ；在催化劑使用后期，隨著催化劑活性的降低，反應溫度最終提高至200°C。高溫反應氣體經多級冷凝，冷凝液中含有醋酸乙烯、水及未反應的醋酸等，混合液送精餾工序進行醋酸乙烯的精制。未冷凝的氣體中含有未反應的乙烯、氧氣等，返回壓縮機循環使用，被稱為循環氣體。在氣相法醋酸乙烯的生產過程中，醋酸乙烯產量的提高與系統中氧的濃度有關。 在一定濃度范圍內，提高反應器中氧氣的濃度，能夠降低反應溫度，延長催化劑使用壽命， 提高反應選擇性。但是系統中氧濃度的提高受到了爆炸極限的限制，在實際生產中氧氣濃度往往被控制在較低范圍之內，這將導致反應溫度的增加及醋酸乙烯選擇性的降低。由于氧氣的爆炸極限是溫度、壓力及混合物組成的函數，因此可以通過改變溫度、壓力及混合物組成來改變氧氣的爆炸極限。如可以通過提高系統中醋酸的含量來提高氧氣的爆炸下限， 起到擴大穩定區的作用。但是系統中的醋酸蒸汽是通過新鮮蒸汽加熱獲得的，采用這種方法將造成體系能耗、生產成本的增加。本發明的一種醋酸乙烯生產方法，通過在循環氣體中加入惰性氣體，提高氧氣的爆炸下限，擴大反應系統的穩定區域，提高反應系統氧氣濃度，從而降低反應溫度，延長催化劑使用壽命，提高醋酸乙烯的選擇性。本發明的一種醋酸乙烯生產方法，在循環氣體中加入惰性氣體，反應器入口惰性氣體濃度為8-30mol%。所述的惰性氣體為氮氣或氮氣及甲烷的混合物。當加入的惰性氣體為氮氣及甲烷的混合物時，氮氣與甲烷體積比為4 1 4 2。通過采取上述手段，實際生產過程中反應器入口氧氣摩爾濃度可以達到 10. 5-ianol%。本發明的反應溫度為110-180°C，降低5-20°C，醋酸乙烯選擇性為93. 5-96%，提高 0. 5-3%。本發明的一種醋酸乙烯生產方法，其優點在于通過提高系統中惰性氣體濃度，提高氧氣的爆炸極限，擴大反應系統的穩定區域，從而提高生產過程中反應器入口氧氣的實際濃度。避免了通過提高系統中醋酸含量來擴大穩定區，降低了循環氣中醋酸含量，降低蒸汽消耗，降低生產成本，提高醋酸乙烯產品的市場競爭力。
圖1 醋酸乙烯生產過程流程示意圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例進一步說明本發明的實施過程。下述反應壓力為絕對壓力 0. 6-1. IMPa0實施例1 醋酸乙烯生產中氧氣通過氧氣混合器4與含有乙烯、醋酸的循環氣體混合，混合氣體進入反應器1進行反應，反應后的高溫反應氣體經冷凝系統2冷凝，未凝的氣相經循環氣體壓縮機3升壓后循環使用。在循環氣體中加入氮氣，控制反應器入口氮氣濃度為30%(m0l% )，此時反應器入口氧氣濃度提高至12% (mol% )，在催化劑使用初期，反應溫度為 110°C;在催化劑使用中期，反應溫度為150°C;在催化劑使用后期，反應溫度為180°C。較原工藝降低20°C。醋酸乙烯選擇性為96%，提高3%。實施例2 醋酸乙烯生產中氧氣通過氧氣混合器4與含有乙烯、醋酸的循環氣體混合，混合氣體進入反應器1進行反應，反應后的高溫反應氣體經冷凝系統2冷凝，未凝的氣相經循環氣體壓縮機3升壓后循環使用。在循環氣體中加入氮氣，控制反應器入口氮氣濃度為15% (mol% )，此時反應器入口氧氣濃度提高至11.4% (mol% )，在催化劑使用初期，反應溫度為120°C;在催化劑使用中期，反應溫度為160°C;在催化劑使用后期，反應溫度為190°C。較原工藝降低10°C。醋酸乙烯選擇性為95%，提高2%。實施例3 醋酸乙烯生產中氧氣通過氧氣混合器4與含有乙烯、醋酸的循環氣體混合，混合氣體進入反應器1進行反應，反應后的高溫反應氣體經冷凝系統2冷凝，未凝的氣相經循環氣體壓縮機3升壓后循環使用。在循環氣體中加入氮氣，控制反應器入口氮氣濃度為8% (mol% )，此時反應器入口氧氣濃度提高至10.5% (mol% )，在催化劑使用初期，反應溫度為125°C;在催化劑使用中期，反應溫度為165°C;在催化劑使用后期，反應溫度為195°C。較原工藝降低5°C。醋酸乙烯選擇性為93. 5%，提高0. 5%。實施例4 醋酸乙烯生產中氧氣通過氧氣混合器4與含有乙烯、醋酸的循環氣體混合，混合氣體進入反應器1進行反應，反應后的高溫反應氣體經冷凝系統2冷凝，未凝的氣相經循環氣體壓縮機3升壓后循環使用。在循環氣體中加入氮氣及甲烷的混合氣體，控制反應器入口氮氣及甲烷的混合物濃度為15% (mol% )，此時反應器入口氧氣濃度提高至11% (m0l% )，在催化劑使用初期，反應溫度為122°C ；在催化劑使用中期，反應溫度為162°C ； 在催化劑使用后期，反應溫度為192°C，較原工藝降低8°C。；醋酸乙烯選擇性為94%，提高 1%。本發明公開和提出的一種醋酸乙烯生產方法，本領域技術人員可通過借鑒本文內容，適當改變原料、工藝參數、結構設計等環節實現。本發明的方法與技術已通過較佳實施例子進行了描述，相關技術人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和范圍內對本文所述的方法和技術進行改動或適當變更與組合，來實現本發明技術。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明精神、 范圍和內容中。
權利要求
1.一種醋酸乙烯生產方法，其特征為在循環氣體中加入惰性氣體，反應器入口惰性氣體濃度為8-30mol%。
2.如權利要求1所述的醋酸乙烯生產方法，其特征是所述的惰性氣體為氮氣或氮氣及甲烷的混合物。
3.如權利要求2所述的醋酸乙烯生產方法，其特征為加入的惰性氣體為氮氣及甲烷的混合物時，氮氣與甲烷體積比為4 1 4 2。
4.如權利要求1所述的醋酸乙烯生產方法，其特征為反應器入口氧氣濃度為 10. 5-ianol%。
5.如權利要求1所述的方法，其特征是反應器的反應溫度為110-180°C。
全文摘要
本發明的一種醋酸乙烯生產方法，通過在循環氣體中加入惰性氣體，提高氧氣的爆炸極限，擴大反應系統的穩定區域，提高反應系統氧氣濃度，從而降低反應溫度，延長催化劑使用壽命，提高醋酸乙烯的選擇性。所述的惰性氣體為氮氣或氮氣及甲烷的混合物。反應器入口惰性氣體濃度為8-30mol％。反應器入口氧氣摩爾濃度為10.5-12mol％。
文檔編號C07C69/15GK102381966SQ20111035742
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者劉成, 姜浩錫, 張敏華, 李桂明, 歐陽勝利, 董秀芹, 陶敏莉, 馬靜 申請人:天津大學