甲醇低壓羰基合成醋酸質量提升工藝分析

摘 要：在利用甲醇低壓羰基化法進行醋酸產品的合成生產實踐中，精餾環節的質量直接影響最終醋酸產品的質量。基于此，在對甲醇低壓羰基合成醋酸的基本原理與重要環節進行簡單說明的基礎上，以醋酸粗產品中的副產物、雜質等落實全面性剔除處理為切入點，從丙酸脫除工藝、還原性物質脫除工藝、碘脫除工藝3個方面入手，闡述了甲醇低壓羰基合成醋酸工藝優化策略，以期實現甲醇低壓羰基合成醋酸產品質量的提升。

關鍵詞：甲醇低壓羰基化法；醋酸合成；精餾提純

在當前的醋酸生產實踐中，使用甲醇低壓羰基化法進行醋酸的合成較為常見。為保證實際獲得的醋酸產品質量達到預期水平，必須要優化合成工藝，特別是要強化對醋酸粗產品的精餾提純，提升醋酸質量。

1 " 甲醇低壓羰基合成醋酸的基本原理與重要環節分析

1.1 "甲醇低壓羰基合成醋酸的基本原理

甲醇低壓羰基合成醋酸主要依托催化劑條件下一氧化碳與甲醇所發生的羥基化反應，結合一系列提純操作，獲得醋酸產品[1]。

1.2 "甲醇低壓羰基合成醋酸的重要環節

在應用甲醇低壓羰基化法進行醋酸的合成實踐中，需要重點完成以下操作。

1.2.1 "醋酸合成

投放一氧化碳與甲醇，促使其在相應催化劑條件下進行羥基化反應，以此合成醋酸。需要注意的是，此時得到的醋酸并非最終取得的醋酸產品，其中包含較多副產物、雜質，屬于粗產品。因此，必須要在后續的操作實踐中開展對醋酸粗產品的提純。

1.2.2 "精餾

提取上一階段獲得的醋酸粗產品，實施提純加工處理，獲取最終的醋酸產品。在這一階段，若是沒有對醋酸粗產品中的副產物、雜質等實現全面性剔除，會直接導致最終醋酸產品的質量下降。因此，可以從該環節入手，落實對甲醇低壓羰基合成醋酸工藝的優化，提升最終醋酸產品的質量。

1.2.3 "醋酸尾氣吸收

吸收甲醇低壓羰基合成醋酸以及精餾期間產生的醋酸氣體，保留其中有價值的部分，并確保尾氣達到相關標準要求后排放[2]。

2 " 面向產品質量提升的甲醇低壓羰基合成醋酸工藝優化策略分析

結合前期對甲醇低壓羰基合成醋酸工藝關鍵環節的分析可知，精餾環節的質量直接影響最終醋酸產品的質量。基于此，本研究以醋酸粗產品中副產物、雜質等的全面性剔除處理為切入點，探究甲醇低壓羰基合成醋酸工藝優化策略，以此提升甲醇低壓羰基合成醋酸產品的質量。

2.1 "丙酸脫除工藝的優化

2.1.1 "丙酸脫除工藝參數的優化

當生產醋酸產品的質量標準為普貨醋酸時，需要將產品內丙酸的質量分數控制在500×10-6以內，此時可以應用的最佳工藝參數優化路線為：下調原料一氧化碳中氮氣的質量分數至0.5%；下調反應釜內水的質量分數至7.5%；保持廢酸排放量在250 kg/h，大幅度開大脫重塔內回流，將其控制在70 t/h的水平，實現對丙酸質量分數的有效控制。

當生產醋酸產品的質量標準為高品質醋酸時，需要將產品內丙酸的質量分數控制在300×10-6以內，此時可以應用的最佳工藝參數優化路線為：下調原料一氧化碳中氮氣的質量分數至0.4%；下調反應釜內水的質量分數至7.0%；繼續開大廢酸排放量，控制在400 kg/h的水平；稍微開大脫重塔內回流，控制在100 t/h的水平，實現對丙酸質量分數的有效控制。

2.1.2 "丙酸回收工藝的優化

（1）蒸餾塔工藝參數的優化。蒸餾塔底部的溫度影響著醋酸生產裝置的運行，通常在蒸餾塔底部的溫度偏高時，容易出現再沸器結焦的問題，必須定期開展停車清洗操作；同時，流量計、管道容易轉入堵塞狀態，造成流量數據、液位數據虛假呈現，這就要求定期開展氮氣疏通處理，若是情況較為嚴重，會直接造成脫重塔底部的碘離子質量分數增大，導致醋酸產品質量的合格率下降。基于此，必須要重點規避蒸餾塔底部溫度偏高的現象，如果發現溫度上升情況，必須及時增大塔底排放量。但是，過度增加塔底排放量也會導致成本增加，所以必須要強化對塔底溫度的控制。同時，蒸餾塔進料量的增大會提升產品中的丙酸濃度，應將進料調節閥的開度保持在80.0%～100.0%的水平。為提升蒸餾塔處理效果并避免產生過高成本，需要將塔底溫度維持在不超過135.0 ℃的水平，將底部出料量控制在高于100 kg/h的水平。

（2）精餾塔工藝參數的優化。在精餾塔底部溫度提高的條件下，醋酸中的丙酸質量分數有所增加[3]。但是，若塔底溫度過高，會使塔底組分發生化學反應，出現酸酐、烷烴質量分數明顯上升的情況，在一定程度上阻礙丙酸的回收。在塔底溫度提升至高于150.0 ℃的水平后，溫度的提升速度會減緩，保持在平均每小時提升0.2 ℃的水平。此時可以明確的是，蒸餾塔已經轉入飽和平衡的狀態，且蒸餾塔底部的高沸點物質也呈現出逐步積累的狀態。在此條件下，要適當開大出料量，開大程度可以保持在50 kg/h，以此保證塔底溫度穩定。在塔底溫度提升至160.0 ℃后，應進一步開大出料量，開大程度可以保持在100 kg/h，以此控制塔底溫度下降，并在降溫后調整流量恢復原有水平即可。此時，塔底溫度應控制在不低于155.0 ℃的水平，底部出料量應控制在50～150 kg/h。當精餾塔底部溫度維持在160.0 ℃以上時，精餾塔頂部丙酸的質量分數通常保持在高于1.0%的水平；若精餾塔底部溫度維持在165.0 ℃以上，精餾塔頂部丙酸的質量分數會保持在高于2.0%的水平。在此條件下，若是精餾塔頂部出料轉移至脫重塔內，會造成脫重塔中醋酸產品中丙酸的質量分數明顯提高，容易出現丙酸超標問題。基于此，必須將精餾塔底部溫度控制在低于160.0 ℃的水平，以此獲得質量更好的醋酸產品。

2.2 "還原性物質脫除工藝的優化

2.2.1 "還原性物質脫除工藝參數的優化

系統中的水、原料一氧化碳氣體中的氫氣通常會對最終醋酸產品中還原性物質的質量分數產生較為明顯的影響。相關人員可以從這兩方面入手，優化還原性物質的脫除工藝參數，使最終醋酸產品中的還原性物質質量分數呈現出明顯下降的趨勢并保持在最低水平。醋酸優級品要求高錳酸鉀的反應時間不短于30 min，以此將原料一氧化碳氣體中氫氣的質量分數保持在0.4%～0.5%的水平。在此基礎上，應對加入系統中的補水進行適當減量處理，以此確保系統反應釜內水的質量分數始終保持在5.5%～7.5%的水平。同時，還要將催化劑添加至反應釜內，并將反應系統內銠催化劑的質量分數控制在不低于950×10-6的水平，以此保證催化劑活性以及反應速度長時間保持在較高水平[4]。

2.2.2 "脫醛系統工藝的優化

開展精餾與萃取兩級分離，有效脫除系統內的還原性物質，構建新的脫醛裝置，提升乙醛脫除效果。在脫醛塔負荷偏高的狀態下，難以獲得理想的精餾效果，此時可以依托管線引出脫醛塔頂部的物料，并轉移至新的乙醛脫除塔上，實現對乙醛的二次精餾，提升精餾效果[5]。在此過程中，需要將萃取壓力控制在100～200 kPa，并將萃取劑溫度控制在5.0～15.0 ℃。

將二甲醚添加至萃取塔水溶劑內，以進一步提升脫醛效果。在實踐中，需要切實參考醋酸產品不同的質量要求調整脫醛工藝[6]。如果醋酸產品質量要求偏低，可以通過降低脫重塔內回流，使精餾塔蒸汽、循環水用量隨之下降，實現對成本的有效控制。

2.3 "碘脫除工藝的優化

2.3.1 "脫水塔底部溫度參數的優化

脫水塔操作、脫重塔操作、脫烴塔操作會對最終醋酸產品中碘的質量分數產生較為明顯的影響[7]。相關人員可以從這3個方面入手，優化碘脫除工藝的參數，使最終醋酸產品中碘的質量分數呈現出明顯下降的趨勢，并保持在最低水平。在實踐中，要求切實參考裝置負荷以及系統碘質量分數的變化，調整脫水塔內氫氧化鉀、甲醇、偏磷酸等物質的添加量，靈活控制脫重塔頂部與底部的采出量[8-9]；加大在過程控制方面的投入力度，保證能在最終醋酸產品中碘的質量分數超標問題發生前及時介入，這就需要增加在線分析監測的次數，保證將最終醋酸產品中碘的質量分數控制在200×10-9以內。另外，還要定期校準脫水塔中的氫氧化鉀流量計、甲醇流量計，確保在線分析數據的準確性處于理想水平，避免儀器虛假顯示、數據不準確等造成的最終醋酸產品中碘的質量分數超標問題。在此過程中，需要始終將脫水塔底部的溫度控制在高于160.0 ℃的水平。

2.3.2 "碘脫除工藝的優化

串聯裝有活性炭以及載銀填料的脫碘罐，將操作溫度控制在30.0～50.0 ℃，構建微量組分碘脫除裝置。在實踐中，依托普通醋酸貯槽出料管引出物料，結合泵加壓，使物料轉移至主要吸附劑為活性炭以及載銀填料的裝置內，以此剔除醋酸成品中的微量碘，將最終醋酸產品中碘的質量分數降至5×10-9以內，為高品質醋酸產品的批量化生產提供有力支持[10]。

在此基礎上，可以進一步優化微量組分碘脫除裝置的工藝。在此過程中，將載銀離子填料替換為具有可再生性的非銀吸附劑，同時串聯裝有活性炭的脫碘罐，能使碘脫除效果長時間保持在理想水平，保證能將最終醋酸產品中碘的質量分數降至5×10-9以內。同時，在非銀吸附劑轉入失效狀態后，可以進行再生處理，并繼續將其與裝有活性炭的脫碘罐串聯使用，持續脫碘，且得到的碘脫除效果仍然保持在理想狀態。再生后，非銀吸附劑的使用壽命能保持在原有壽命的90.0%左右，使用價值以及操作彈性理想，能在保證碘脫除效果的同時降低處理成本。

3 " 結語

在甲醇低壓羰基合成醋酸產品的實踐中，若是沒有全面剔除醋酸粗產品中的副產物、雜質等，會直接導致最終醋酸產品的質量下降。因此，可以從精餾環節入手，落實對甲醇低壓羰基合成醋酸工藝的優化，提高丙酸脫除、還原性物質脫除、碘脫除的成效，推動醋酸產品質量的提升。

[參考文獻]

[1]劉培軍，邵守言，邱海芳，等.甲醇低壓羰基合成醋酸中醛類物質脫除技術的研究[J].安徽化工，2022（5）：77-80，84.

[2]何洋.聚乙烯醇工藝副產醋酸甲酯羰基合成醋酸工藝探討[J].天然氣化工—C1化學與化工，2022（6）：127-133.

[3]劉曉恒.甲醇羰基化合成醋酸催化劑溶液中金屬雜質離子脫除方法研究與探索[J].中氮肥，2022（5）：54-57.

[4]李志遠，李凱，趙月東.甲醇中乙醇含量對高品質醋酸產品成本的影響[J].化工生產與技術，2021（3）：41-43，53.

[5]曹有章.甲醇低壓羰基合成法制醋酸“跑碘”的原因及控制措施[J].化工管理，2021（11）：155-156.

[6]汪志杰，高文中，農韋健，等.PVA醇解廢液生產醋酸鈉及其在甲醇水溶液中溶解度[J].大眾科技，2020（10）：29-31，88.

[7]曹有章.甲醇低壓羰基合成法制醋酸合成工序生產工藝分析及改造優化[J].化工管理，2020（17）：210-211.

[8]賈凱棟，卜崇曉.煤化工甲醇聯產醋酸工藝[J].化工設計通訊，2020（3）：17，25.

[9]李志龍.甲醇低壓羰基合成醋酸銥釕催化劑研究[J].化工設計通訊，2020（2）：16，64.

[10]沈菲.醋酸甲酯羰基化合成醋酸工藝的探索與研究[D].北京：北京化工大學，2019.

Analysis of the process for improving the quality of acetic acid synthesized by methanol carbonylation under low pressure

Qi Na’na

（Shandong Hualu Hengsheng Chemical Co. Ltd.， Dezhou 253000， China）

Abstract：In the production practice of acetic acid synthesis using methanol low-pressure carbonylation， the quality of the rectification process directly affects the quality of the final acetic acid product. Based on this， on the basis of a brief explanation of the basic principles and important links of methanol low-pressure carbonylation synthesis of acetic acid， the optimization strategy of methanol low-pressure carbonylation synthesis of acetic acid was elaborated from three aspects： propionic acid removal process， reducing substance removal process， and iodine removal process， with the implementation of comprehensive removal treatment of by-products and impurities in crude acetic acid products as the starting point， with a view to improving the quality of methanol low-pressure carbonylation synthesis acetic acid products.

Key words： low-pressure carbonylation of methanol; acetic acid synthesis; purification