2019年 08月 第08期
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浅析丙烯酸的生产工艺
张小卫
（万洲石化（江苏）有限公司 江苏 南通 226100）
[摘要]丙烯酸及其酯类可供有机合成和高分子合成，而绝大多数是用于后者，并且更多的是与其他单体，如乙酸乙烯、苯乙烯等进行共聚，制得各种性能的合成树脂、功能高分子材料和各种助剂等。
[关键词]丙烯酸；生产工艺
[中图分类号]TQ225 [文献标识码]A
引言
丙烯酸及其系列产品，主要是其酯类，近年得到了迅速的发展。如乙烯、丙烯、氯乙烯、丙烯腈等均已发展成为重要的高分子化学工业原料。丙烯酸及其酯类作为高分子化合物的单体，世界总产量已超过百万吨，而由其制成的聚合物和共聚物的产量更是接近500万吨。这些树脂的应用遍及涂料、塑料、纺织、皮革、造纸、建材，以及包装材料等众多行业。2.3 第二氧化反应器分析
2.3.1 盐浴温度与催化剂床层热点温度关系
第二氧化反应器盐浴温度越低，上层稀催化剂床层热点温度越低，下层浓催化剂床层热点温度越高。反之，第二氧化反应器盐浴温度越高，上层稀催化剂床层热点温度越高，下层浓催化剂床层热点温度越低，为防止丙烯醛在下层浓催化剂上深度氧化而形成催化剂结焦物，一般应通过增加盐浴温度将催化剂床层热点温度移至上层，保证PT1＞PT2[3]。1 丙烯酸生产基本原理
丙烯氧化法制丙烯酸反应方程式：（1）丙烯氧化成丙烯醛，化学反应过程如下：CH2=CH-CH3+O2→CH2=CH-CHO+H2O+340.8kJ/mol（2）丙烯醛氧化成丙烯酸，化学反应过程如下：CH2=CH-CHO+0.5O2→CH2=CH-COOH+254.1kJ/mol2.3.2 盐浴温度与丙烯醛余量关系
第二反应器进行的反应主要是丙烯醛在钼-钒催化剂作用下生成丙烯酸，丙烯醛的余量为第二反应器出口未反应的丙烯醛，丙烯醛余量越高，表明的二反应器催化剂的活性变差。2.3.3 丙烯醛余量与丙烯酸产率关系
丙烯醛余量与丙烯酸产率之间关系能反映出第二反应器催化剂的选择性。当丙烯醛空速一定时，随丙烯醛余量的增加，丙烯酸的收率逐渐降低。当丙烯醛余量为（0.4±0.1）%时，基本可以保证丙烯酸的收率[4]。2 丙烯酸生产工艺的基本说明
2.1 主要操作参数
本装置根据日本化药催化剂特点[1]，选择的工艺条件具体指标为：设计丙烯空速：95hr-1；原料气中丙烯浓度：8.0mol%；进料配比（mol比）：PP:O2:H2O循环尾气(包括PP, O2, H2O)：第二反应器O2=1:1.7:1:2.4:0.5；第一反应器尾气循环量：27%（总体积）；丙烯催化氧化生产丙烯醛反应温度：320～340℃；丙烯醛催化氧化生产丙烯酸反应温度：240～260℃；反应压力在0.14～0.20MPa。2.2 第一氧化反应器数据及分析
2.3.4 第二反应器不同负荷下床层温度分布
氧化反应器投丙烯时，R-1102盐浴温度TIC-1053为248℃，随丙烯流量的增加，第二氧化反应器床层的热点温度也开始上升。当丙烯负荷升至20%时，氧化反应器热量能够自立，此时H-1103电加热器全部关闭。随着丙烯负荷的增加，丙烯酸催化剂床层的热点温度开始上升，催化剂热点温度后移。与第一反应器不同的是，第二反应器在提升丙烯负荷过程中，为保证催化剂的热点温度在正常范围内（305～310℃）内，需根据丙烯醛含量的变化缓慢提高盐浴温度。试验表明：为保证丙烯醛转化率在99.58%以上，丙烯酸收率≥88mol%，第二氧化反应器的盐浴温度控制在253～261℃为最佳[5]。2.2.1 盐浴温度与催化剂床层热点温度关系
从分析可以看出，第一氧化反应器盐浴温度越低，上层稀催化剂床层热点温度越低，下层浓催化剂床层热点温度越高，且PT1＜PT2；反之第一氧化反应器盐浴温度越高，上层稀催化剂床层热点温度越高，下层浓催化剂床层热点温度越低，且PT1＞PT2。3 结语
自丙烯酸装置开车以来，通过不断探索，总结出一套通过调整反应器盐浴温度来控制丙烯转化率及丙烯酸收率的切实可行方法，获得了最佳的工艺条件：第一反应器入口气体组控制条件：氧烯比为1.7：1，下限为1.6，上限为1.8；反应气体进料：水8%（V）、丙烯8%（V）、氧气13.6%（V）；第一反应器入口温度：150～200℃；第一反应器盐浴温度范围：330～336℃，丙烯空速95hr-1,丙烯转化率在98%以上。第二反应器盐浴温度范围：253～261℃，丙烯醛空速96.5hr-1,丙烯醛转化率在99.58%以上，丙烯酸收率≥88mol%。在实际生产中优化了工艺操作，提高了产品质量，实现了装置的长周期稳定运行。2.2.2 盐浴温度与丙烯转化率关系
从分析可以看出，系列1的盐浴温度低，PT1＜PT2，导致丙烯转化率低；及时提高盐浴温度后，PT1＞PT2，丙烯转化率也随之升高[2]。因此，为提高丙烯转化率，防止丙烯在下层浓催化剂上深度氧化而形成催化剂结焦，一般在升负荷过程中应密切关注床层温度的变化，并通过适时增加盐浴温度将催化剂床层热点温度移至上层，保证PT1＞PT2。2.2.3 盐浴温度与产物关系
从丙烯空速为95hr-1条件下热气体分析数据可以看出，随着盐浴温度的升高，丙烯转化率随之增加，丙烯醛和丙烯酸的含量随之增加，丙烯深度氧化生成的CO2、CO、醋酸等副产物含量也相应地增加，且浴温太高，副反应增多生成的其它有机物容易造成R-1102催化剂床层结焦。参考文献
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王同法.关于骨胶生产工艺改进的设想[J].明胶科学与技术,2000(03):22.
2.2.4 第一反应器不同负荷下床层温度分布
氧化反应器投丙烯时，R-1101盐浴温度TIC-1020为338℃，随丙烯流量的增加，氧化反应器床层的热点温度开始上升。当丙烯负荷升至20%时，氧化反应器热量能够自立，此时H-1102电加热器关闭。随着丙烯负荷的增加，丙烯酸催化剂床层的热点温度开始上升，催化剂热点温度后移。作者简介：张小卫（1987.11-），男，江苏如东人，本科，助理工程师，研究方向：化工。
