一種提高流化床生產醋酸乙烯產量和質量的裝置

文/韓小龍 范莉莉（內蒙古蒙維科技有限公司）

醋酸乙烯是重要的有機化工原料之一，在實際生產中，主要利用醋酸乙烯自身特性，在一定環境下自聚或與其他單體聚合，生成以聚醋酸乙烯為主要單體的聚合物及衍生物。由于醋酸乙烯的特殊性能，其反應產物在建筑、醫療、薄膜、皮革加工、合成纖維、土壤改良等多個領域獲得廣泛的應用。

由于我國“富煤少油”的能源結構特點，目前廣泛應用的生產醋酸乙烯的工藝是電石乙炔法。隨著合成工序的創新發展，在20 世紀60 年代，大多數固定床工藝轉化成流化床工藝[1-3]。用流化床生產醋酸乙烯過程中，存在諸多因素影響醋酸乙烯的產量和質量，如克分子比、催化劑活性、反應環境、設備結構等。但在實際生產過程中，克分子比、催化劑活性的改變往往受到客觀條件限制，不能有效地提高醋酸乙烯的產量和質量，本文探討通過改進生產裝置來提高流化床生產醋酸乙烯的產量和質量。

一、醋酸乙烯合成工藝

電石乙炔法合成醋酸乙烯的工藝流程主要由清凈系統、合成系統和回收系統3 個系統組成。

清凈系統主要處理從乙炔生產工序送來的粗乙炔，主要包括次氯酸鈉洗滌塔、綜合洗滌塔和干燥塔。粗乙炔進入次氯酸鈉洗滌塔，除去乙炔氣中的H2S、H3P等雜質，再進入綜合洗滌塔，在洗滌劑的噴淋下，除去一些酸性氣體如硫酸、磷酸、CO2，以及水和少量乙醛，經過干燥塔內部的填料和棒狀活性炭吸附雜質后成為精乙炔。

合成系統主要通過反應生成以醋酸乙烯為主要成分的反應液，主要設備包括氣體分離塔、預熱器、醋酸蒸發器、反應器和粉末分離器。清凈系統送出的精乙炔與從氣體分離塔分離所得的循環乙炔混合后，在乙炔鼓風機的作用下，由醋酸蒸發器下方送入，根據溫度的不同分成冷熱二路，熱路經過雙重預熱器預熱后與冷路氣體匯合進入沸騰床反應器，在催化劑的作用下反應。反應氣體中的催化劑粉末需通過粉末分離器去除，隨后反應氣體經過氣體分離塔冷凝分離后得到反應液輸送至反應液儲存槽。

回收系統主要用于回收反應液中未凝反應氣，從氣體分離塔出來的未凝氣體99%作為循環乙炔氣送入合成系統利用，其余的1%經封液分離器分離后進入吸收塔，使乙炔氣能最大限度地溶于反應液中，隨后送入解吸塔，氣體解吸出來進入冷卻后，與精餾塔尾氣匯合，完成水洗后的氣體回到清凈系統循環使用。

二、改進前存在的問題

在醋酸乙烯合成工藝中，大部分循環乙炔進入反應器，因此對循環乙炔氣的成分純度要求較高。如果混合乙炔氣在氣體分離塔內分離效果不佳，其中的乙醛、醋酸乙烯等雜質氣體含量過高會造成氣體在流化床反應器內發生副反應，如丁烯醛生成、醋酸乙烯自聚等；同時循環乙炔氣中的醋酸乙烯含量高易造成催化劑與醋酸乙烯黏結封堵反應器分布板孔，使氣體分布不均、流化狀態差，形成惡性循環；還可能使副反應增多，如丙酮生成、醋酐生成、乙炔聚合物生成等，嚴重影響醋酸乙烯產品的產量和質量。

三、改進方案及應用效果

1. 改進方案

改進后的工藝流程如圖1 所示，由于未凝的反應混合氣主要包括乙醛、醋酸乙烯、乙炔氣等，雜質氣體成分含量較高，為進一步回收反應混合氣中的醋酸乙烯，利用氣體分離塔特殊結構和醋酸乙烯的液化特性，反應混合氣進入分離塔三段自下而上流動，使反應混合氣與低溫反應液在分離塔中填料部位以逆向對流方式進行充分混合接觸，降低混合氣溫度，混合氣中醋酸乙烯氣體被冷凝為液體，自上而下流動的混合液將混合氣中醋酸乙烯產品的冷凝液洗滌出來，洗滌后反應液繼續循環冷卻，部分反應液進入生產回收系統。

圖1 改進后工藝流程圖

針對混合反應氣中的輕組分雜氣乙醛，將低溫、高純（溫度20～22℃，濃度大于98%）的醋酸由噴淋器噴入分離塔三段上，自上而下噴淋，噴淋醋酸與分離塔三段下未洗滌完全的乙醛冷凝液及少量醋酸乙烯冷凝液在填料裝置中再次以逆向對流方式進行洗滌，根據相似相融原理，反應氣中乙醛冷凝液及少量醋酸乙烯冷凝液可被高純醋酸有效洗滌，洗滌后，在分離塔頂部設置絲網填料捕沫器裝置對霧沫夾帶中的乙醛冷凝液、醋酸乙烯冷凝液二次補集、洗滌。

反應混合氣由氣體分離塔分離出乙醛、醋酸乙烯氣體后得到初步提純乙炔氣，初步提純乙炔氣中仍含有少量醋酸、水蒸氣及微量乙醛、醋酸乙烯冷凝液，該乙炔氣繼續進入液滴分離器裝置進行氣液分離，經導流及渦流作用，將乙炔氣中未分離徹底的冷凝液匯集至液滴分離器底部的儲液槽，將干燥、清凈的乙炔氣體送入流化床反應器裝置中。

2. 應用效果

在使用氣體分離塔工藝及裝置改進工藝后，清凈乙炔氣中醋酸乙烯含量由原來的1.58%～2.09%降至0.02%～0.08%，反應液中乙醛含量由原來的1.5%～2.5%降至0.21%～0.4%，不僅高效回收了醋酸乙烯產品，而且有效地洗滌出混合乙炔氣中乙醛等輕組分雜質氣體，減少了循環乙炔氣中雜質含量，有效地控制了副反應發生，同時延長了反應器內分布板檢修周期，提高了乙炔單程轉化率，顯著改善醋酸乙烯產品質量。

四、結語

經過近三年的實驗，設備裝置在不斷優化過程中得到改進，改進后項目運行穩定，為提高醋酸乙烯產品的產量和質量提供了有力保障。