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精餾干貨// 案例分享——醋酸甲酯的催化精餾水解

關鍵詞醋酸甲酯;反應精餾;水解;催化




案例背景




聚乙烯醇(PVA)在生產過程中會產生大量醋酸甲酯(MA)副產物,若一企業年產PVA3.3萬噸,每年將有5.4萬噸的MA產出。對于MA的利用,目前各PVA廠家均是將其通過水解反應生成醋酸和甲醇來用作生產PVA的原料。該水解過程的傳統方法是采用以陽離子交換樹脂作為催化劑的固定床水解工藝,缺點是MA的水解率僅有23%~25%,大量未水解的MA需經精餾分離后循環再水解,造成設備龐大、能耗高的問題。本案例中以MA催化精餾水解新工藝取代固定床水解老工藝,在提高水解率的小試及中試研究取得成功的基礎上進行了工業性試驗,能有效的解決上述技術難題。


催化精餾技術是把化學工程的催化反應和精餾分離兩個單元過程耦合在一起的化工新技術。反應物在進行反應的同時與產物分離,這既提高了反應物在反應區中的濃度而提高反應速率,又使產物及時離開反應區而抑制逆反應的進行。該技術應用于醋酸甲酯水解過程時,盡管酯的水解平衡常數很小,但由于反應產物被及時分離開,有利于水解反應的進行。


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技術方案




原料:醋酸甲酯(含水約8%)和工藝水


催化劑:陽離子交換樹脂


工業化試驗設備裝置:塔設備若干臺,催化劑裝填方式如圖3所示。除此之外,與塔設備相配套的儲罐,冷凝器,再沸器,泵及儀表若干套。


工藝流程

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項目實施結果




采用上述技術方案和工藝流程,對醋酸甲酯的催化精餾水解進行了實驗室小試及工業化試驗,其中工業化試驗的實施結果如下所示:


1. 蒸汽耗量:新工藝節能效果達到27.97%。由于醋酸甲酯水解過程的蒸汽消耗量占PVA生產過程能耗的大部分,以年產PVA2.3萬噸計,每年可節省蒸汽9萬噸。

2. 新工藝使醋酸甲酯水解率提高一倍以上,使反應精餾塔的處理能力均提高一倍以上。

3. 新工藝可顯著減少催化劑的用量。以年產2.3萬噸PVA計,每年需用離子交換樹脂催化劑25噸,而新工藝僅需5噸。

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技術亮點




1. 大大提高醋酸甲酯(MA)單程水解率,由23%至少提高到60%以上;

2. 催化劑裝填方式能夠在起到良好催化作用的同時提供良好的汽液接觸界面;

3. 催化精餾塔汽液負荷穩定,塔壓降小,催化劑包的使用壽命較長(4年以上);

4. 由于采用高效塔內件,整個系統操作穩定,彈性范圍大,節省能耗;

5. 可根據用戶需要,提供不同流程組成。




產業化推廣應用情況




?2006年5月承接泰國TPT石化公司處理量為4000t/a的MAH工程項目。該項目于2006年12月12日開車運行獲得成功,生產出合格的醋酸和一級品甲醇。


?2007年本成果在福建紡織化纖集團公司年產3.3萬噸擴產至6萬噸聚乙烯醇生產裝置中應用,MA的水解率由原來的23%提高到60%以上,比老工藝節能達30%以上。


?2007年本成果應用在中石化上海石化公司聚乙烯醇催化精餾改造項目。將該成果與瑞士蘇爾壽(SULZER)公司的技術進行對比后,決定采用本案例中的技術成果,2008年初建成即進入正常運行。


?2008年,承接重慶蓬威石化MA水解工程項目。


?2009年,承接浙江逸盛石化有限公司MA水解工程項目。


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