摘要：进入21世纪以来，在社会经济稳步发展的背景下，我国工业生产水平得到了快速的进步及发展。其中，对于甲醇羰基化制醋酸产品来说，属于醋酸产品的范畴。但是，有些生产工艺会对甲醇羰基化制醋酸产品的质量产生影响，进而使所生产出来的产品质量不够理想。本课题在分析甲醇羰基化制醋酸产品质量的关键影响因素的基础上，进一步提出生产工艺的改进方案，通过对工艺流程的改进、杂质脱除方法等，确保工艺改进的有效性及科学性，然后提出能够确保产品质量的相关措施对策，以期使甲醇羰基化制醋酸产品质量能够得到全面提高。
关键词：甲醇羰基化制醋酸；产品质量；关键影响因素；生产工艺；改进方案；措施对策
前言
基于工业角度分析，对于醋酸产品，具备较多的制备工艺方法。但是传统的一些制备工艺方法容易影响醋酸产品的质量。以甲醇羰基化制醋酸产品为例，在合成过程中，可能会在工艺控制不厚严谨的条件下，出现工艺主副反应繁琐的问题，当副产物生产量增加的情况下，此类产品的质量便难以得到有效保证[1]。为了提高甲醇羰基化制醋酸产品的质量，因此本课题围绕“甲醇羰基化制醋酸产品质量的关键影响因素”进行分析研究具备一定的价值意义。
1 甲醇羰基化制醋酸产品质量的关键影响因素
从现状来看，在工业方面对于醋酸的生产方法较多，包括了：其一，乙烯-乙醛-醋酸两步合成法；其二，乙醇-乙醛-醋酸两步合成法；其三，烷烃与轻质油氧化法；其四，甲醇羰基化法。值得注意的是，对于当中的甲醇羰基化法来说，属于二十世纪六十年代末研发的在当时为最先进的一种醋酸生产工艺技术方法，当时在工业化应用占醋酸总产能达到大概80%。但是，在企业实际醋酸生产作业过程中，发现低压羰基合成醋酸工艺的应用存在主副反应繁琐的问题，这一问题便是甲醇羰基化制醋酸产品质量的关键影响因素。当出现这一影响醋酸产品质量的影响因素的情况下，倘若不能及时对生产过程采取有效优化控制措施，将会使副产物存在很高的生产量，进一步导致产品的质量受到影响。由此可见，基于生产角度考虑，便需做好醋酸产品的质量改进工作[2]。在实际改进工作过程中，需结合上述提到的相关影响因素，然后优化甲醇羰基化制醋酸产品生产工艺流程，做好杂质的脱除处理工作，比如微量碘、还原性杂质以及金属离子的脱除等等。
2 甲醇羰基化制醋酸产品生产工艺流程的改进
针对上述分析中甲醇羰基化制醋酸产品质量受到的影响，便有必要对甲醇羰基化制醋酸产品生产工艺流程进行改进。具体改进工艺方法及优势如下：（1）改进方案：在原料的选择上，选取甲醇及C0，然后通过铑-碘催化体的应用，选择具备搅拌装置的特殊材料（镐材）制作而成的反应器，将反应温度设置为185℃到190℃之间，将压力设置为2.76MPa到2.9MPa之间，然后通过气液混合反应，使醋酸得到有效生成，并通过反应器顶板将没有反应完的C0气体放出，同时一些有机蒸汽也同时放出；在通过转化釜底部气体分布器之后，转进转化釜当中，和反应液当中没有发生反应的甲醇及醋酸甲酯进行化学反应，从而使醋酸有效生成。反应釜的反应液，通过闪蒸阀减温减压后，液相重新回到闪蒸器的底部；汽相则从闪蒸器的顶部流出闪蒸器，再通过去精馏工序，在四个精馏塔的分离作用下，使的醋酸的产品质量分数达到了99.85%以上[3]。（2）改进方案优势：和改进之前的方案比较，优势体现在一方面通过转化釜的增设，使部分络合物能够向多碘羰基络合物转化，进一步使反应的深度提升；另一方面，通过加热蒸发流程的使用，使反应器的生产能力提升，同时使合成系统的负荷有效降低。
3 甲醇羰基化制醋酸产品生产过程中相关杂质的脱除方法
上述提到的改进方面目前已在其他醋酸厂进行改造实施，但对于冰醋酸的生产工艺，我国对其中的各种杂质具备相对应的指标要求。以其中的羰基化生产醋酸体系为例，主要对甲醇羰基化制醋酸产品造成质量影响的因素包括：其一，微量碘，会对产品的色度造成影响。其二，还原性杂质，其含量中主要为乙醛，会对高锰酸钾反应时间造成影响，进而影响产品的质量；其三，金属离子，其含量主要为铁离子，在金属离子含量偏高的情况下，也会影响产品的质量。针对这些影响产品质量的杂质因素，便需采取有效的脱除方法。总结起来，具体方法如下：
3.1 微量碘脱除方法
从现状来看，我国针对微量碘脱除采取的技术方法主要有两种：其一为化学处理方法；其二为物理吸附处理方法。首先，对于化学处理方法来说，在微量碘脱除过程中，需使用适量的试剂使烷基碘能够向无机碘转化，使醋酸当中的有机碘含量能够有效下降；进一步利用强有效的吸附剂，对无机碘进行吸附，最终使醋酸总碘得到有效脱除。但是这种处理工艺存在复杂的缺陷，且处理成本偏高，不符合“经济性”处理原则[4]。其次，对于物理吸附处理方法来说，则成本比较低，并且工艺流程比较简单，属于一种传统的微量碘脱除工艺处理方法，在使用物理吸附处理方法过程中，通常会使用到载银沸石以及载银离子交换树脂等吸附材料，同时使用到高分子碳小球及载银分子筛等。近年来，国内有学者提到了一类有关醋酸脱碘的精制处理方法，具体处理工艺步骤为：使用精馏塔，然后将成品醋酸置入精脱碘塔，值得注意的是该精脱碘塔具备吸附剂及离子交换树脂，这样醋酸当中的碘的质量分数便能够脱到＜10×10-9。结果显示，采取该处理工艺所获取的醋酸产品的质量得到了充分能有效的保证，因此值得借鉴及应用，达到提高微量碘脱除效果的作用[5]。
3.2 还原性杂质脱除方法
在GB/T 1628-2008中，对醋酸优等品相关工艺作出了规范要求，其中要求高锰酸钾反应的时间需在30分钟以上。但是，在具体生产过程中，确保醋酸产品的高锰酸钾反应时间在100分钟范围内，才能够使醋酸的优等品率得到有效保障。基于低压羰基合成醋酸生产过程中，一般存在一些还原性杂质，比较常见的包括：醛、酮官能团等，这样会使醋酸产品高锰酸钾反应的时间变短；值得注意的是，在羰基化还原性杂质当中，乙醛的含量最高，其化学性质非常活波，能够和系统内碘化物产生化学反应，并生产多碳烷基碘，此类杂质虽然微量，但会通过反应生产影响产品质量的杂质，所以需将羰基反应期间的乙醛含量去除。以目前主要采取的“循环流氧化处理工艺”为例，主要技术工艺为：把脱轻塔馏化物当中含量比较高的乙醛物料送至氧化釜当中，通过氧化处理使乙醛氧化成为醋酸，或者进一步通过氧化反应（此反应过程所使用的氧化剂为过氧乙酸、双阳社会以及臭氧等）氧化成为二氧化碳和水。值得注意的是，在这个处理过程中，氧化釜液可送至反应器进行有效处理，或者送至精馏段进行有效处理[6]。在利用脱还原性杂质技术的基础上，醋酸产品的高锰酸钾反应时间在2小时以上，这样能够使乙醛的含量得到大大滴降低，并且其中的丙酸及很难脱掉的长链烷烃也得到了很好的脱除。因此，该工艺方法值得借鉴及应用。
3.3 金属离子脱除方法
在甲醇羰基化制醋酸产品制作过程中，倘若期间的金属离子未能得到很好的脱除，那么将会对产品的质量造成很大程度的影响，并且还会导致催化剂的寿命大大降低。对于醋酸产品当中金属离子含量偏高总结起来具备两方面的影响因素：一方面，设备材料的等级偏低，在抗腐蚀性能上较差；另一方面，在指标控制方面不够规范，存在气液相变问题，同时在流体冲刷加剧的情况下，或者在物料温度控制偏高的情况下，会导致设备腐蚀的速度加快。此外，对于外界金属杂质置入系统问题来说，诱发因素也较多，包括了：其一，系统设备在拆除、检查过程中，细节工作落实不到位，使得焊渣及其他杂质在系统设备当中残留；进而在系统作业过程中带入生产系统当中，使得产品受到污染。其二，在系统运行过程中，设备及管道由于清洗不干净，导致残留的杂质进入系统，进而造成产品受到污染；其三，溶液回收处理不当，引发二次污染[7]。针对上述影响因素问题，便有必要采取有效的处理方法。近年来，在甲醇羰基化制醋酸产品制作过程中，为了保证产品的质量，针对金属离子脱除处理，主要利用离子交换塔，然后使用适宜的离子交换树脂，使一些金属离子得到有效吸附，比如：铬、铁、铝等金属离子。进一步通过金属催化剂保护技术及离子交换树脂硫酸两步再生法的应用，在合理选择离子交换树脂选型的基础上，得到母液金属离子脱除金属离子，使此类金属的含量得到有效分离及控制，进而使醋酸产品当中铁离子的质量分数下降到≤0.2×10-6范围内，同时其他金属离子的含量也有效降低，最终保证了醋酸产品的质量。
3.4丙酸的脱除及回收利用
根据丙酸废液各组分的物化理性质将丙酸提纯进行外售。先将提馏塔釜液和成品塔釜液加入蒸发器将丙酸废液中的丙酸、醋酸和微量的水分蒸出，分离出丙酸废液中的钾盐和焦油。蒸发器蒸出的气相混合物加入丙酸精制塔进行精馏，塔釜侧线气相采出丙酸产品进行外售；塔顶馏出醋酸和微量水分返回不合格醋酸槽，塔釜的丙酸重组分返回蒸发器。工艺流程模型图见图一。
图一 丙酸废液回收流程模型图
4 甲醇羰基化制醋酸产品质量保证对策建议
在上述分析过程中，通过对甲醇羰基化制醋酸产品生产工艺流程的改进，进一步提出相关杂质脱除的技术方法，从而确保醋酸产品的质量得到有效提高。值得注意的是，从整体层面考虑，为了使醋酸产品的质量得到更为显著的保证，还有必要采取有效质量保证措施，具体包括：（1）加强对生产原料的质量控制。对于醋酸生产原料来说，首先需确保其纯度符合标准，进而确保醋酸产品的质量得到有效保障；尤其是在生产过程中，需对各项生产原料指标进行严格控制。其次，做好溶液回收工作的强化管理，保证溶液不会受到污染；在系统开工前做好设备及管道的清洗工作，保证设备及管道不会残留杂质。（2）加强材料设备的质量控制。针对物料的指标，进行严格控制，避免设备受到腐蚀，进而使金属离子的生成量得到有效降低[8]。并且，还有必要注重设备的升级改造，选用现代化先进科学设备，注重设备材质的提升，保证设备材质不会对醋酸产品质量造成影响。（3）注重醋酸产品的分析，选取合理的杂质脱除工艺方法，并做好新型催化剂的研发工作，使催化剂的稳定性得到有效提升，进而使副产物的生成量得到最大化的控制，进而提高醋酸产品的质量。
结语
综上所述，甲醇羰基化制醋酸产品质量影响因素较多，需根据实际生产工作需求，进行生产工艺的科学改进，进一步针对微量碘、还原性杂质以及金属离子等会对醋酸产品质量造成影响的关键因素采取有效脱除工艺方法，实现最优化脱除。此外，还有必要加强对生产原料的质量控制及加强对材料设备的质量控制，注重醋酸产品的分析等，最终使醋酸产品的质量得到全面有效的提升。
参考文献
[1]徐兆瑜.回顾甲醇羰基化生产醋酸催化剂的发展[J].乙醛醋酸化工,2017(01):7-12.
[2]张志伟. 李志远. 鲁宜武. 赵月东.甲醇羰基化制醋酸产品质量的关键影响因素探讨[J].乙醛醋酸化工,2016(05):12-16.
[3]刘飞. 李志龙.浅谈甲醇羰基化制醋酸中丙酸脱除的研究[J].化工管理,2015(13):193.
[4]徐兆瑜.刍述甲醇羰基化合成醋酸催化剂的发展[J].乙醛醋酸化工,2014(12):4-8.
[5].循环未反应CO以提高甲醇羰基化制醋酸催化剂稳定性的方法[J].乙醛醋酸化工,2014(09):48.
[6]庞晓华.BP推出合成气制醋酸和乙醇制乙烯新路线[J].炼油技术与工程,2014,44(02):17.
[7]赵月东. 吴旭. 敬松. 周斌.甲醇羰基化制醋酸中丙酸含量的控制[J].化工生产与技术,2013,20(04):50-52.
[8]赵月东. 赵宗珂. 施勇. 董媛媛.甲醇羰基化制醋酸产品质量关键影响因素探讨[J].化工生产与技术,2012,19(06):55-56.
论文作者:姚新文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
标签：醋酸论文; 羰基论文; 甲醇论文; 产品论文; 杂质论文; 丙酸论文; 乙醛论文; 《基层建设》2019年第8期论文;