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摘要：铬酸叔丁酯是环己烷经氧化生成环己酮与环己醇反应的催化剂，铬酸和三组份（叔丁醇14.8 wt %、多磷酸辛酯1 wt %、环己烷84.2 wt %）是制备铬酸叔丁酯的原料，醇酮装置近六个月铬酸和三组份平均单耗分别为0.995*10-3Kg/Kg和17.083cm3/Kg，铬酸单耗高于设计值0.965Kg/Kg，三组分单耗高于设计值16.720cm3/Kg。基于此状况，对催化剂制备单元进行了分析研究，通过制定一系列措施并将措施逐项运用到实际生产中，使得将铬酸和三组份的单耗明显下降。
关键词：铬酸叔丁酯；反应温度；脱水操作；转化率
1优化措施
1.1控制反应温度
温度是影响化学反应速率的重要因素。酯化反应的速率会随温度升高而增大。从科学实验归纳出一个近似的规则，即温度每升高10K，反应速率大约增加2～4倍。铬酸与叔丁醇生成铬酸叔丁酯的反应是可逆反应，根据勒夏特列原理，当平衡因素发生改变时，平衡总是向着减弱这种改变的方向移动。如果温度升高，则平衡会向着吸热反应方向移动，即对吸热反应影响较大。如果温度降低，则平衡会向着放热反应方向移动，即对放热反应影响较大。提高反应温度能够增加催化剂制备的反应速率，还有利于反应产物中的水从催化剂制备塔顶部脱除，但对于可逆反应，高温有利于反应向吸热方向进行，低温有利于反应向放热方向进行，酯化反应是放热反应。反应温度过高不利于反应向正方向进行，影响催化剂质量，从而降低产品收率。笔者经过观察发现现在的情况是反应温度较低，表现情况有催化剂制备塔再沸器虹吸效果差，催化剂制备塔压力波动大，塔釜温度低。依据以往的经验，适当的反应温度是：30.5℃~31.5℃。此时塔的回流在60L/h~75L/h。
针对催化剂制备塔反应热不足的情况，笔者采取了以下措施：1、稳定催化剂制备塔的真空度，保证催化剂反应系统的温度不随压力变化；2、提高E42014的加热蒸汽量。提高催化剂制备塔反应温度，改善热虹吸效果；3、定期置换R42010中的CC水。将循环使用的CC水排出并注入新鲜的CC水以保证水浴加热过程中热量良好的传递。经过实践，通过数据采集，我们得到以下数据（表1）：
表1 措施实施后数据
注：铬酸耗量=FI2246*1.26kg/cm3(30%铬酸的密度)
通过提高催化剂塔塔釜温度，使得催化剂制备反应有了明显改善，表现是塔釜温度升高，催化剂制备塔回流量增大，塔顶压力波动范围收窄，铬酸与三组份的单耗有所降低。
1.2减少反应物浓度
化学平衡状态并不意味着反应停止进行，而只是可逆反应的正反应和逆反应速率相等时，反应物浓度和生成物浓度不再改变而已。然而，这种平衡只是相对的、暂时的，当外界条件改变时，平衡状态遭到破坏，可逆反应从暂时的平衡变为不平衡。经过一段时间，在改变了的条件下，可逆反应重新建立平衡。在新建立的平衡状态下，反应体系中各物质的浓度与原平衡状态下各物质的浓度不相等。这种当外界条件改变，可逆反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。浓度、压力（对于有气体参与的反应）和温度等因素都将对化学平衡产生不同程度的影响浓度对化学平衡的影响，在平衡的体系中增大反应物的浓度或是减少反应产物时，会使反应商Q的数值因其分母增大而减小，于是使Q<0 ，这时平衡被破坏，反应向正方向进行，重新达到平衡，也就是平衡右移。由此可见，在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动。笔者通过观察催化剂制备塔，发现催化剂制备过程中水分的脱除不及时，不彻底造成反应产物浓度高，不利于反应向正方向进行，具体表现有催化剂制备塔水浴温度与催化剂低温温差大，根据上述理论，制订措施减少反应物浓度和催化剂储罐内水含量——即加大催化剂制备塔塔底脱水频次和加大催化剂储罐R42009的切水频次，保证催化剂制备过程中无带水现象并减少催化剂在储存运输中的水解反应。
这一措施实施后，通过数据采集，我们得到以下数据（表2）：
表2 措施实施后
图1 三组分与铬酸配比关系图
在实施了三项措施后，统计数据记录
表3 措施实施后数据表
注：铬酸耗量=FI2246*1.26(30%铬酸的密度)
结论
通过对策实施和技术改进后，优化了催化剂塔的操作参数如下：
TI2253=30.5~31.5 ℃ ；FI2251=60~75L/H；PI2256=16.40KPa（A）SC4253C=2.9%~3.0%；三项措施实施后，醇酮装置脱过氧化反应器的转化率得到有效控制，产品产量更加稳定，铬酸与三组份的单耗降低，方案通过实际生产验证是可行的。
参考文献：
[1]龚建华,肖藻生. 环己烷氧化分解工艺技术的进一步研究和开发[J]. 化学工程,2010,38(02):98-102.
论文作者:王江
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/20
标签：催化剂论文; 温度论文; 浓度论文; 措施论文; 反应物论文; 可逆反应论文; 方向论文; 《防护工程》2017年第20期论文;