Kwas akrylowy i jego estry są kluczowymi półproduktami chemicznymi do powłok, klejów, środków chemicznych do uzdatniania wody i tekstylnych środków pomocniczych, a propylen jest najważniejszym podstawowym surowcem do przemysłowej produkcji kwasu akrylowego. Zdecydowana większość krajowych instalacji kwasu akrylowego wykorzystuje metodę katalitycznego utleniania propylenu. Wiele przedsiębiorstw produkcyjnych koncentruje się na optymalizacji temperatury reaktora utleniania, prędkości przestrzennej i innych parametrów procesu, ale łatwo przeocza ciągły wpływ jakości monomeru propylenu. Śladowe zanieczyszczenia surowców powodują zmniejszenie selektywności katalizatora i zwiększenie ilości produktów ubocznych, co nie tylko zwiększa jednostkowe zużycie surowca, ale także łatwo prowadzi do nadmiernego zabarwienia gotowego kwasu akrylowego. W artykule tym uporządkowano scenariusze zastosowania propylenu w łańcuchu przemysłu kwasu akrylowego, przeanalizowano zalety procesowe wysokiej jakości propylenu i przedstawiono referencje dotyczące selekcji w zakresie pozyskiwania surowców przez zakłady kwasu akrylowego.
I. Scenariusze zastosowania propylenu w łańcuchu przemysłowym kwasu akrylowego i estrów
Propylen wytwarza surowy kwas akrylowy w wyniku dwuetapowego utleniania katalitycznego w fazie gazowej. Po rafinacji można go bezpośrednio sprzedać lub dalej syntetyzować w różne estry akrylowe. Cały proces jest wrażliwy na zanieczyszczenia propylenem, a stabilność surowca bezpośrednio determinuje wydajność operacyjną jednostki.
Obecnie głównym głównym szlakiem produkcji kwasu akrylowego na całym świecie jest dwustopniowa metoda utleniania propylenu z wyraźnym przebiegiem procesu:
Pierwszy etap utleniania: propylen → akroleina
Propylen i powietrze ulegają reakcji utleniania pod wpływem katalizatorów molibdenowo-bizmutowych, w wyniku czego powstaje akroleina;
Drugi etap utleniania: akroleina → kwas akrylowy
Akroleina jest dalej utleniana katalitycznie w obecności katalizatorów molibdenowo-wanadowych w celu otrzymania surowego kwasu akrylowego;
Rafinacja i dalszy rozwój
Surowy kwas akrylowy poddawany jest ekstrakcji i rektyfikacji w celu usunięcia zanieczyszczeń takich jak kwas octowy i furfural, w wyniku czego otrzymuje się rafinowany kwas akrylowy; rafinowany kwas akrylowy reaguje następnie z metanolem, etanolem i butanolem, tworząc produkty takie jak akrylan metylu, akrylan etylu i akrylan butylu.
Cały proces utleniania jest silnie egzotermiczną selektywną reakcją katalityczną. Gdy skład propylenu ulega wahaniom lub gdy zawartość zanieczyszczeń przekracza limity, niezwykle prawdopodobne jest wystąpienie migracji gorących punktów i dużych ilości produktów ubocznych. W niektórych przedsiębiorstwach po zmianie źródła gazu propylenowego wzrasta zawartość zanieczyszczeń kwasem octowym i aldehydami, a podstawową przyczyną jest nieodpowiednia kontrola surowców.
Jako przedsiębiorstwo produkujące źródło propylenu, ZL Energy optymalizuje wskaźniki kontroli wewnętrznej produktu zgodnie z charakterystyką procesu utleniania kwasu akrylowego, ściśle kontrolując propyn, propadien, siarkę całkowitą i ciężkie węglowodory. Opiera się na jednostkach do ciągłej rektyfikacji, aby zapewnić stabilność składu partii, wydaje pełny raport z testów chromatograficznych dla każdej partii, spełnia wymagania analiz przychodzących jednostek kwasu akrylowego i dostosowuje się do potrzeb długoterminowych gwarancji dostaw wielkoskalowych linii do ciągłej produkcji kwasu akrylowego.
II. Podstawowe zalety wysokiej jakości propylenu w produkcji kwasu akrylowego
Propylen o stabilnej czystości i niskiej zawartości zanieczyszczeń może chronić dwustopniowe katalizatory utleniania, tłumić reakcje uboczne, poprawiać wydajność kwasu akrylowego, zmniejszać obciążenie jednostki rafinacyjnej i wydłużać czas pracy jednostki w długim cyklu.
Katalizatory utleniania molibdenowo-bizmutowe i molibdenowo-wanadowe są wyjątkowo podatne na zatrucie siarczkami i nienasyconymi węglowodorami; jednocześnie alkiny i ciężkie składniki ulegają polimeryzacji i głębokiemu utlenianiu, tworząc kwasy organiczne i żywiczną smołę. Wysokiej jakości propylen może przynieść wiele korzyści:
Opóźnij zanik aktywności katalizatora, wydłuż cykl regeneracji
Zanieczyszczenia takie jak siarka i diolefiny w sposób ciągły niszczą miejsca aktywne katalizatora. Propylen o niskiej zawartości zanieczyszczeń może wydłużyć żywotność katalizatora i zmniejszyć koszty wymiany i regeneracji.
Popraw selektywność reakcji, zmniejsz produkcję produktów ubocznych
Zanieczyszczenia powodują głębokie utlenianie, wytwarzając kwas octowy, CO i CO₂. Stabilny kwalifikowany propylen może zmniejszyć udział produktów ubocznych, poprawić wydajność kwasu akrylowego w jednym przejściu i zmniejszyć zużycie jednostki propylenu.
Stabilizuj gorące punkty reaktora, unikaj zagrożeń bezpieczeństwa
Zanieczyszczenia powodują lokalne gwałtowne reakcje i migrację gorących punktów, zwiększając ryzyko ucieczki reaktora; propylen o jednolitym składzie ułatwia kontrolę procesu i zapewnia stabilną pracę układu utleniania.
Zmniejsz zużycie energii przez rektyfikację, popraw jakość gotowego kwasu akrylowego
Zwiększona ilość produktów ubocznych, takich jak furfural i kwasy organiczne, zwiększa trudność separacji podczas rektyfikacji, a także powoduje żółknięcie kwasu akrylowego; wysokiej jakości propylen może stabilizować kolor produktu i zmniejszać liczbę produktów niezgodnych.
| Element porównawczy | Zgodny propylen przemysłowy (odpowiedni do jednostek kwasu akrylowego) | Propylen z nadmiernymi zanieczyszczeniami | Bezpośredni wpływ na produkcję |
|---|---|---|---|
| Czystość propylenu | Większy lub równy 99,5% | Niska czystość, wzbogacenie w ciężkie składniki | Wahania obciążenia utleniającego, zwiększone zużycie propylenu |
| Propyn, Propadien | Ścisła kontrola górnego limitu | Stosunkowo wysoka zawartość | Powoduje zatykanie rurociągów smołą, pogarsza osadzanie się węgla katalizatora |
| Całkowita zawartość siarki | Niski standard kontroli wewnętrznej | Nadmierna zawartość siarki | Trwałe zatrucie katalizatora utleniania, szybki spadek selektywności |
| Poziom produktu ubocznego | Zanieczyszczenia kwasem octowym i aldehydami stabilne i niskie | Liczba produktów ubocznych stale rośnie | Zwiększone zużycie energii podczas rektyfikacji, kwas akrylowy skłonny do przebarwień |
| Stan pracy jednostki | Możliwa długoterminowa, ciągła, stabilna praca | Częste korekty procesu, częstsza regeneracja katalizatora | Zwiększone koszty utrzymania, skrócony efektywny czas produkcji |
III. Twarde wymagania dotyczące kluczowych wskaźników surowca propylenowego w jednostkach kwasu akrylowego
Dwustopniowy proces utleniania kwasu akrylowego jest wysoce selektywnym systemem katalitycznym. Nie można stosować mieszanego propylenu; należy wybrać przemysłowy propylen wytwarzany w drodze rektyfikacji, przy kluczowym monitorowaniu trzech głównych wskaźników: alkinów, siarki całkowitej i składników ciężkich.
Proces kwasu akrylowego nie jest tak rygorystyczny jak standardy metalocenu PP lub tlenku propylenu HPPO, ale jego tolerancja jest znacznie niższa niż w przypadku zwykłego paliwa gazowego. Podstawowe kierunki kontroli:
Propyn, propadien:Składniki nienasycone łatwo polimeryzują i koksują w środowisku utleniania, zatykając wymienniki ciepła i złoża katalizatorów podczas długotrwałej pracy;
Siarka całkowita:Śladowe siarczki stale gromadzą się, nieodwracalnie uszkadzając katalizator utleniania;
Ciężkie komponenty C4 i wyższe:Rozkłada się pod wpływem ciepła, tworząc ciężkie produkty uboczne, zwiększając ciśnienie w sekcji rafinacji.
Niektóre niedrogie mieszanki propylenu dostępne na rynku charakteryzują się dużymi wahaniami składu. Krótkoterminowo może wydawać się to oszczędnością w kosztach zaopatrzenia, jednak w dłuższej perspektywie przynosi ukryte straty, takie jak zużycie katalizatora i zwiększone zużycie jednostkowe surowca. Produkty propylenowe ZL Energy są niezależnie rektyfikowane i przechowywane w przegródkach, co eliminuje mieszanie składników zewnętrznych i może zapewnić długoterminowe stabilne źródła gazu dla dużych zakładów produkujących kwas akrylowy.
IV. Praktyczne podsumowanie zaleceń dotyczących zakupu i stosowania propylenu przez przedsiębiorstwa zajmujące się kwasem akrylowym
Zakupy propylenu wymagają wszechstronnego rozważenia czystości, stabilności zanieczyszczeń i możliwości długoterminowej gwarancji dostaw. Sama cena jednostkowa nie może być podstawą decyzji o zamówieniu.
Przed dodaniem nowych jednostek kwasu akrylowego lub zmianą dostawcy propylenu należy przeprowadzić etapowe serie próbne i stale śledzić zmiany w wydajności, produktach ubocznych i warunkach katalizatora;
Popraw przychodzące elementy kontroli; oprócz rutynowej czystości należy rutynowo testować siarkę całkowitą, alkiny i składniki ciężkie;
Regularnie konserwować system wstępnej obróbki propylenu, wyposażony w jednostki adsorpcyjne i filtracyjne, aby uniknąć zanieczyszczeń wtórnych wprowadzanych przez rurociągi transportowe;
Przedsiębiorstwa prowadzące stałą produkcję na dużą skalę powinny priorytetowo traktować podpisywanie długoterminowych umów na dostawy gazu, aby zapobiec ryzyku wahań dostaw na rynku.
Jeśli przedsiębiorstwa produkujące kwas akrylowy i akrylany prowadzą benchmarking surowców lub przesiewają źródła gazu propylenowego, ZL Energy może dostarczyć próbki do weryfikacji warunków pracy i opracować odpowiednie rozwiązania w zakresie dostaw gazu w oparciu o warunki procesu jednostki utleniania.
