Kyselina akrylová a jej estery sú kľúčové chemické medziprodukty pre nátery, lepidlá, chemikálie na úpravu vody a textilné pomocné látky a propylén je najbežnejšou základnou surovinou pre priemyselnú výrobu kyseliny akrylovej. Prevažná väčšina domácich jednotiek kyseliny akrylovej používa cestu katalytickej oxidácie propylénu. Mnohé výrobné podniky sa zameriavajú na optimalizáciu teploty oxidačného reaktora, priestorovej rýchlosti a ďalších parametrov procesu, ale ľahko prehliadajú neustály vplyv kvality propylénového monoméru. Stopové nečistoty v surovinách spôsobujú zníženú selektivitu katalyzátora a zvýšené množstvo vedľajších produktov, čo nielen zvyšuje spotrebu suroviny, ale tiež ľahko vedie k nadmernej farbe hotovej kyseliny akrylovej. Tento článok organizuje aplikačné scenáre propylénu v priemyselnom reťazci kyseliny akrylovej, analyzuje procesné výhody vysokokvalitného propylénu a poskytuje výberové referencie pre obstarávanie surovín závodmi na výrobu kyseliny akrylovej.
I. Aplikačné scenáre propylénu v priemyselnom reťazci kyseliny akrylovej a esterov
Propylén vytvára surovú kyselinu akrylovú prostredníctvom dvojstupňovej katalytickej oxidácie v plynnej fáze. Po rafinácii sa môže priamo predávať alebo ďalej syntetizovať na rôzne akrylové estery. Celý proces je citlivý na propylénové nečistoty a stabilita surovín priamo určuje prevádzkovú efektivitu jednotky.
V súčasnosti je globálnym hlavným prúdom výroby kyseliny akrylovej dvojstupňová metóda oxidácie propylénu s jasným procesom:
Prvý stupeň oxidácie: Propylén → akroleín
Propylén a vzduch podliehajú oxidačnej reakcii pôsobením molybdén-bizmutových katalyzátorov za vzniku akroleínu;
Druhý stupeň oxidácie: akroleín → kyselina akrylová
Akroleín sa ďalej katalyticky oxiduje pod molybdén-vanádovými katalyzátormi, čím sa získa surová kyselina akrylová;
Rafinácia a rozšírenie po prúde
Surová kyselina akrylová prechádza extrakciou a rektifikáciou, aby sa odstránili nečistoty, ako je kyselina octová a furfural, čím sa získa rafinovaná kyselina akrylová; rafinovaná kyselina akrylová potom reaguje s metanolom, etanolom a butanolom za vzniku produktov, ako je metylakrylát, etylakrylát a butylakrylát.
Celý oxidačný proces je silne exotermická selektívna katalytická reakcia. Akonáhle zloženie propylénu kolíše alebo nečistoty prekročia limity, je extrémne pravdepodobné, že dôjde k migrácii horúcich miest a veľkému množstvu vedľajších produktov. V niektorých podnikoch dochádza po zmene zdroja propylénového plynu k nárastu nečistôt kyseliny octovej a aldehydov a základný dôvod spočíva v nedostatočnej kontrole surovín.
Ako podnik na výrobu propylénu spoločnosť ZL Energy optimalizuje ukazovatele vnútornej kontroly produktu podľa charakteristík procesu oxidácie kyseliny akrylovej, pričom prísne kontroluje zložky propínu, propadiénu, celkovej síry a ťažkých uhľovodíkov. Spolieha sa na kontinuálne rektifikačné jednotky na zabezpečenie stability zloženia šarže, vydáva kompletnú správu o chromatografickom teste pre každú šaržu, spĺňa požiadavky na prichádzajúce analýzy jednotiek kyseliny akrylovej a prispôsobuje sa potrebám dlhodobej záruky dodávok veľkých liniek na kontinuálnu výrobu kyseliny akrylovej.
II. Základný výkon Výhody vysokokvalitného propylénu pri výrobe kyseliny akrylovej
Propylén so stabilnou čistotou a nízkymi nečistotami môže chrániť dvojstupňové oxidačné katalyzátory, potlačiť vedľajšie reakcie, zlepšiť výťažok kyseliny akrylovej, znížiť zaťaženie rafinačnej jednotky a predĺžiť prevádzkový čas jednotky s dlhým cyklom.
Oxidačné katalyzátory molybdén-bizmut a molybdén-vanád sú mimoriadne náchylné na otravu sulfidmi a nenasýtenými uhľovodíkmi; súčasne alkíny a ťažké zložky podliehajú polymerizácii a hlbokej oxidácii, pričom vznikajú organické kyseliny a živicový decht. Vysoko kvalitný propylén môže priniesť viacero výhod:
Oneskorenie poklesu aktivity katalyzátora, predĺženie cyklu regenerácie
Nečistoty ako síra a diolefíny nepretržite ničia aktívne miesta katalyzátora. Propylén s nízkym obsahom nečistôt môže predĺžiť životnosť katalyzátora a znížiť náklady na výmenu a regeneráciu.
Zlepšenie selektivity reakcie, zníženie produkcie vedľajších produktov
Nečistoty spúšťajú hlbokú oxidáciu, vytvárajúcu kyselinu octovú, CO a CO₂. Stabilný kvalifikovaný propylén môže znížiť podiel vedľajšieho produktu, zlepšiť výťažok kyseliny akrylovej v jednom priechode a znížiť spotrebu propylénovej jednotky.
Stabilizujte horúce miesta reaktora, vyhýbajte sa bezpečnostným rizikám
Nečistoty spôsobujú lokálne prudké reakcie a migráciu horúcich miest, čím sa zvyšuje riziko úniku z reaktora; propylén s jednotným zložením uľahčuje riadenie procesu a zabezpečuje stabilnú prevádzku oxidačného systému.
Znížte spotrebu rektifikačnej energie, zlepšite kvalitu hotovej kyseliny akrylovej
Zvýšené množstvo vedľajších produktov, ako je furfural a organické kyseliny, zvyšuje náročnosť rektifikačnej separácie a tiež spôsobuje žltnutie kyseliny akrylovej; vysokokvalitný propylén môže stabilizovať farbu produktu a znížiť nezhodné produkty.
| Porovnávacia položka | Vyhovujúci priemyselný propylén (vhodný pre jednotky kyseliny akrylovej) | Propylén s nadmernými nečistotami | Priamy vplyv na produkciu |
|---|---|---|---|
| Čistota propylénu | Väčšie alebo rovné 99,5 % | Nízka čistota, obohatenie ťažkými komponentmi | Kolísanie oxidačnej záťaže, zvýšená spotreba propylénu |
| Propín, propadién | Prísna kontrola hornej hranice | Relatívne vysoký obsah | Vytvára dechtové upchávanie potrubí, zhoršuje usadzovanie uhlíka v katalyzátore |
| Celkový obsah síry | Nízky štandard vnútornej kontroly | Nadmerný obsah síry | Trvalá otrava oxidačného katalyzátora, rýchly pokles selektivity |
| Úroveň vedľajších produktov | Kyselina octová a aldehydové nečistoty stabilné a nízke | Vedľajšie produkty neustále stúpajú | Zvýšená spotreba rektifikačnej energie, kyselina akrylová náchylná na zmenu farby |
| Prevádzkový stav jednotky | Možnosť dlhodobej nepretržitej stabilnej prevádzky | Časté úpravy procesu, častejšia regenerácia katalyzátora | Zvýšené náklady na údržbu, skrátený efektívny čas výroby |
III. Tvrdé požiadavky na kľúčové indikátory propylénovej suroviny v jednotkách kyseliny akrylovej
Dvojstupňový oxidačný proces kyseliny akrylovej je vysoko selektívny katalytický systém. Zmiešaný propylén nemožno použiť; priemyselný propylén vyrobený rektifikáciou musí byť vybraný s kľúčovým sledovaním troch hlavných ukazovateľov: alkíny, celková síra a ťažké zložky.
Proces kyseliny akrylovej nie je taký prísny ako štandardy metalocénového PP alebo HPPO propylénoxidu, ale jeho tolerancia je oveľa nižšia ako u bežného vykurovacieho plynu. Pokyny pre hlavné ovládanie:
Propín, propadién:Nenasýtené zložky ľahko polymerizujú a koksujú v oxidačnom prostredí, pričom pri dlhodobej prevádzke upchávajú výmenníky tepla a lôžka katalyzátora;
Celková síra:Stopové sulfidy sa neustále hromadia a nenávratne poškodzujú oxidačný katalyzátor;
C4 a vyššie ťažké komponenty:Za tepla sa rozkladá a vytvára ťažké vedľajšie produkty, čím sa zvyšuje tlak na rafinačnú časť.
Niektoré lacné zmesi propylénu na trhu majú veľké výkyvy v zložení. Z krátkodobého hľadiska sa môže zdať, že šetrí obstarávacie náklady, ale z dlhodobého hľadiska prináša skryté straty, ako je spotreba katalyzátora a zvýšená spotreba jednotky suroviny. Propylénové produkty ZL Energy sú nezávisle rektifikované a skladované v oddelených nádržiach, čím sa eliminuje externé miešanie komponentov, a môžu poskytnúť dlhodobé stabilné zdroje plynu pre veľké závody na výrobu kyseliny akrylovej.
IV. Praktické zhrnutie odporúčaní pre obstarávanie a používanie propylénu podnikmi na výrobu kyseliny akrylovej
Obstarávanie propylénu si vyžaduje komplexné posúdenie čistoty, stability nečistôt a schopnosti dlhodobej záruky dodávok. Samotná jednotková cena sa nesmie použiť ako základ pre rozhodnutia o obstarávaní.
Pred pridaním nových jednotiek kyseliny akrylovej alebo zmenou dodávateľa propylénu vykonajte fázované skúšobné prevádzky a nepretržite sledujte zmeny vo výťažku, vedľajších produktoch a podmienkach katalyzátora;
Zlepšiť prichádzajúce položky kontroly; okrem bežnej čistoty rutinne testujte celkovú síru, alkíny a ťažké zložky;
Pravidelne udržiavajte systém predúpravy propylénu vybavený adsorpčnými a filtračnými jednotkami, aby ste sa vyhli sekundárnym nečistotám vnášaným prepravnými potrubiami;
Kontinuálne veľké výrobné podniky by mali uprednostňovať podpisovanie dlhodobých dohôd o dodávkach plynu, aby odolali rizikám kolísania ponuky na trhu.
Ak podniky na výrobu kyseliny akrylovej a akrylátu vykonávajú benchmarking surovín alebo skríning zdrojov propylénového plynu, ZL Energy môže poskytnúť vzorky na overenie pracovných podmienok a formulovať vhodné riešenia dodávky plynu založené na procesných podmienkach oxidačnej jednotky.
