乙酸丙烯直接合成乙酸异丙酯工艺的研究与开发

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1、第46分会场自主创新——企业工程师曲责任与作用407乙酸／丙烯直接合成乙酸异丙酯工艺的研究与开发李华王先锋胡先念湖南省岳阳市云溪区，中国石化长炼科协，414012摘要简要介绍了乙酸／丙烯直接合成乙酸异丙酯的新工艺的优点，重点对新工艺选用的催化剂、反应条件、反应动力学厦产品质量和分析方法等进行了叙述。关键词乙酸异丙酯工艺催化剂反应条件反应动力学前言乙酸异丙酯(IPA)，又名醋酸异丙酯，英文名Isopropylacetate，为无色透明液体、有水果香味。主要用作溶剂及萃取剂，广泛应用于化工、涂料、油墨等行业。传统生产方法是以乙酸及异丙醇等原料、以硫酸为催化剂催化酯化

2、制得。这种传统工艺存在生产成本高、设备腐蚀严重、废水处理麻烦等问题。国外大部分厂家采用传统的生产工艺生产乙酸酯。由于异丙醇价格较高和硫酸造成环境污染等问题，近年来，一些国家开始研究、寻找新的工艺路线，据报道，英国BPAMOCOCHEMICALS公司已采用新工艺生产乙酸乙酯，并已进入中国市场；日本昭和电工(SHOWADENDO)1997年采用新工艺，以磷钨钼酸／硅胶为催化剂、以乙烯和乙酸为原料，在印尼建成了1套5万～7万tf年的乙酸乙酯装置。近几年来，中国石油化工股份公司长岭分公司技术研究人员立足于炼厂自身的资源，自行开发了ZH一100固体酸催化剂和上流式膨胀床反

3、应器与产品分离工艺．该工艺以炼油厂丙烯和乙酸为原料，直接合成乙酸异丙产品，填补国内外技术空白。技术经过了小试和中试，结果表明反应条件缓和，容易控制，乙酸单程转化率及烯烃选择性均较高。研究成果经过了中石化股份有限公司科技开发部组织的科技成果鉴定，专家鉴定意见为该“工艺技术先进，达到国内领先水平”，“符台绿色环保工艺要求，具有较好的环境效益、社会效益和经济效益”，并“建议抓紧进行工业化试验。”一、与传统工艺比较传统的乙酸异丙酯合成采用醋酸和异丙醇为原料，正常情况下，醋酸价格4400元／t，异丙醇7000元／t，生产成本达到8543元／t，而乙酸异丙酯市场价格仅仅90

4、00元／t。而长岭分公司开发的新工艺采用丙烯替代异丙醇作原料，仅原料成本就下降约2000元／t。传统工艺采用浓硫酸作催化剂，易造成设备易腐蚀，环境污染严重，同时操作难度大，产品质量不易控制。薪工艺以固体酸作催化荆，采用固定床方式．进料连续化，操作自动化，产品质量可得到有效保证，操作人员劳动强度低，同时减轻了设备腐蚀，三废排放少，有利于环境保护，特别是装置区污染程度降低，有利于操作人员的身体健康，由此可见，新工艺具有较好的社会效益和环境效益。408以科学发展观促进科技创新(中)表1新工艺与传统工艺生产成本及利润对比表2004年实际1000t／年预计同规模传统l-Z

5、项目费用(万元)占成本％费用(万元)占成本％费用(万元)占成本％一、成本1原料费用2燃料动力3制造费用4设备折旧总成本二，销售收人i、税费四、利润439918579531．9569．8720476102，673053165l100．0519l194815319651990064818337963012549100．0720820815328543900305153844239537100O二、乙酸／丙烯直接合成乙酸异丙酯工艺的研究(一)原料试验采用的醋酸为商品冰醋酸(见表2)，纯度>99％即可，为延氏催化剂寿命尽可能少含金属、水及卤素离子等杂质。所用的丙烯为聚合

6、级的精丙烯。衰2原料醋酸规格(二)催化剂固体酸有负载性杂多酸、负载性无机酸、负载性金属氧化物、强酸性阳离子交换树脂等。由于该反应的温度在低温下进行，乙酸为液相，负载性杂多酸随液体乙酸流失很快，因此，负载性杂多酸作为催化剂不是最好的选择；负载性金属氧化物对本合成催化活性较低；负载性无机酸不仪容易流失，而且腐蚀设备。长岭技术人员通过几年的试验，开发了特种酯化催化剂ZH一100，在中试装置上应用证明，该催化剂活性高、选择性好、寿命长。第46分会场自主刨新——企业工程师的责任与作用409*1000h的转化率。(三)反应条件1．压力对反应活性的影响图1是在温度105"(2

7、、空速10hr～、不同压力下的反应结果。由于主反应是体积减小的反应，提高压力对反应有利，反应压力在0．5MPa以上较好，但反应压力由05MPa提高到0．65MPa，产物中乙酸异丙酯浓度提高缓慢。02040608压力(MPa)图1反应压力对催化剂活性的影响鞲20厂鲥／／盏t}／辨≮焉≤岳∞舯∞帅幻。一童越榉墼聋斟门4

8、嚣k410坠翌兰苎竺里堡兰竺兰竺兰!!!：一从图2、图3、图4看，最低反应温度约为701C．随着温度升高产物中乙酸异丙酯浓度增大，到130。C时．乙酸异丙酯浓度开始降低，这与主反应是放热反应有关。图4产物中低聚物与反应温度的关系随着温度升高副产物异丙

9、醚、(26低聚物也明显增