아세트산의 카르 보닐 합성 기술은 무엇입니까?
최근 몇 년 동안 메탄올의 카르 보 닐화에 의한 아세트산 산업 기술의 주요 발전은 BP 의 Cativa 공정, Celanese 가 개발 한 Celanese 저수준 함량 공정, UOP/Chiyoda 가 개발 한 UOP/Chiyoda Acetica 공정, Haldor Topsoe 합성 가스 메탄올/ 상술한 신기술은 이미 공업 생산 설비의 개선에 사용되었고, 어떤 것은 공업 설비의 건설이나 개조를 준비하고 있다.
1..1BP 사의 Cativa 프로세스
1986, BP 화학회사는 맹산도사로부터 메탄올카르 보닐화초산 기술을 구입해 수년 동안 이 기술을 개선하려고 노력해 왔다. 1996 에 이르러 마침내 메탄올 카르 보 닐화에 기반한 CATIVA 아세트산 신기술 개발에 성공했다고 발표했다.
Cativa 공정에서 플루토늄은 주 촉매제로 사용되며, 일부 플루토늄, 플루토늄, 텅스텐을 보조촉매제로 첨가할 수 있다. 신형 촉매제는 카르 보닐 이리듐 [Ir(CO) 12], 수소 요오드산, 아세트산 수용액이120 C 역류반응으로 만들어졌다.
전통적인 몬산토 /BP 기술에 비해 Cativa 공예는 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다. 이리듐의 가격이 로듐보다 현저히 낮기 때문에 경제적으로 경쟁력이 있습니다. 이리듐 촉매 시스템의 활성은 로듐 촉매 시스템보다 높다. 반응 부산물이 적다. 저수준 조건에서 작동할 수 있습니다 (Cativa 공정은 8% 미만, 몬산토 공정은 14% ~ 15%). 이런 기술을 기존 공장의 개조에 사용하면 낮은 투자로 공장의 생산 능력을 높일 수 있다. 또한, 낮은 수분 함량은 증기 소비의 감소와 CO 전환율의 증가로 이어진다.
1995 년 말, 이 공예는 스털링 회사 텍사스 공장에서 산업화되었다. 신기술 개조 이후 설비의 생산 능력이 28 만 t/a 에서 34 만 t/a 로 높아졌다. 추가 생산능력 확장은 아직 진행 중이며 생산능력 확장이 완료된 후 생산능력이 45 만 3600 t/a 에 이를 것으로 예상됩니다. 1997 년 3 분기에 한국 울산에 위치한 원래 BP/ 삼성합자공장의 생산능력은 이 공정을 통해 2 1000 t/a 에서 350000 t/a 로 증가했다. 또한 BP 는 영국 헬에 위치한 메탄올 카르 보닐 메이크업이 1998 년 Cativa 공정으로 변경되어 생산능력이 65438+ 만T/A 증가했다.
1.2 세라니스 저수분 함량 공정
맹산도공예에서 촉매제가 충분히 높은 활성성을 유지하고 충분한 안정성을 유지하기 위해서는 반응체계에 대량의 물이 있어야 한다. 반응기에서 고질량 분수수 (14% ~ 15%) 의 존재로 아세트산 분수를 최대 에너지 소비 단계로 만들고 장치 확장의' 병목' 이 된다. 저수 함량 조건에서 반응 속도와 촉매제 안정성의 하락을 보완할 수 있는 방법을 찾으면 저수 함량 조작은 운영 비용을 크게 낮출 수 있다.
1978 년, 현재 세라니스 화학회사인 헤스터는 미국 텍사스 주 클리어 호수에 맹산도공예로 대형 아세트산 생산 설비를 건설했다. 이를 바탕으로 회사는 1980 년대 초 세라니스 저수초산 생산의 새로운 공예를 개발하는 데 성공했다. 저수초산 기술의 핵심은 촉매제 체계의 안정성을 높이기 위해 고농도의 무기요오드화물 (주로 요오드화 리튬) 을 로듐 기반 촉매제에 첨가하는 것이다. 요오드화 리튬과 요오드 메탄을 첨가하면 높은 반응률을 유지하면서 반응기의 수분 함량을 크게 줄여 새로운 공예의 분리 비용을 크게 낮출 수 있다. 세라니스 저수초산 생산공정에서 촉매제 구성의 변화로 반응기가 저수 함량과 고초산메틸 반응 농도에서 운행되어 반응기와 정화 시스템의 처리 능력을 높였다.
세라니스 저수초산 공예는 전통적인 몬산토 /BP 공예와 유사하며, 주요 기술적 장점은 장치의 처리 능력을 높이고 단위 제품의 공공공사 소비와 투자 비용을 낮추는 것이다. 단점은 고농도의 요오드염을 사용하면 부식이 심해지고 제품에 요오드염이 남아 있는 양이 증가한다는 것이다. 제품 중 요오드염 함량이 높으면 아세트산 하류 제품 (예: 아세테이트 단량체 (VAM) 생산 중 촉매제 중독을 초래할 수 있으므로 제거해야 한다.
초산 제품 중 요오드화물의 농도가 높은 문제를 극복하기 위해 세라니스는 실버가드 공예를 개발하여 초산에서 미량의 요오드화물 불순물을 분리했다. 이 공예에서 은 금속 이온 교환 수지는 아세트산에서 요오드화물 불순물을 분리하는 데 사용된다. 처리 후 아세트산의 요오드 질량 점수는 2× 10-9 보다 낮으며 일반 공정인 10× 10-6 수준보다 훨씬 낮습니다. 이 회사는 또한 아세트산에서 요오드화물의 분리를 위한 또 다른 신기술을 발표했는데, 이 기술은 금속염과 결합된 중합체 수지와 할로겐화물 함유 액체의 할로겐화물 불순물을 사용하여 반응한다. 이 방법의 장점은 할로겐화물 불순물을 한 단계에서 효과적으로 분리할 수 있어 증류와 재활용 시스템의 증가를 피할 수 있다는 것이다.
1.3 UOP/Chiyoda Acetica 프로세스
액상 카르 보 닐화 반응의 경우 고체 촉매제는 잠재적 인 이점을 가지고 있으며, 특히 반응 모액으로부터 쉽게 분리 할 수 있습니다. 요오드화물이 촉진하는 비균일화 반응의 이치는 균일상 체계와 비슷하다. 보도에 따르면 반응 조건 하에서 이런 부하형 촉매제를 사용하면 높은 반응률을 얻을 수 있다고 한다. BP 는 다상 촉매 시스템을 개발했습니다. 새로운 촉매제 체계에서는 플루토늄, 니켈, 코발트 또는 텅스텐이 활성 숯 운반체에 함침된 다음 400 C 에서 수소로 촉매제를 환원시켜 반응성이 있는 촉매제를 얻는다. 이 촉매제를 사용하면 메탄올의 전환율은 98.4%, 아세트산의 선택성은 58% 이다. 열안정성을 지닌 중합체 전달체에는 천대다 회사가 개발한 폴리에틸렌피리딘과 폴리에틸렌피롤 (PVP) 교차 중합체와 같은 여러 가지가 있습니다. 이를 바탕으로 회사는 새로운 아세트산 생산 공정을 개발했다.
Acetica 아세트산 생산 공정은 Chiyoda 와 UOP 가 개발한 것으로, 이 공정은 다상 부하 촉매제와 버블링 탑 반응기를 사용하여 메탄올을 카르 보 닐화한다. 메탄올과 일산화탄소를 원료로 메틸 요오드를 촉진제로 하는 폴리에틸렌수지 로드 로듐 기반 촉매제를 사용한다. 비균일 촉매제는 높은 수율을 얻을 수 있고, 로듐 기반 촉매의 성능을 높일 수 있으며, 아세트산 수율은 메탄올계로 99% 를 넘는다고 한다. 이 공정의 합성반응기는 저수준 (3% ~ 8%) 조건에서 작동할 수 있습니다. 반응기에서 요오드화 수소의 농도가 낮고 부식 문제가 적다. 또 전통공예에 비해 새로운 공예의 또 다른 특징은 반응기가 드럼탑을 채택해 교반타워 반응기의 밀봉 문제를 없애고 작동 압력이 6.2Mpa 로 높아질 수 있다는 점이다. 또한 UOP 는 요오드화물분리 특허 기술을 개발해 아세트산 제품 중 요오드화물의 질량점수를1×/Kloc-로 낮출 수 있다.
국내에서 이 기술을 보급하기 위해 UOP/ 천대전은 서남화공학연구설계연구소와 * * * 개발협정을 체결하고 쓰촨 청두에서 1998 ~ 1999 의 확대 검증 실험을 실시했는데, 각 지표는 모두 설계값에 도달하거나 초과했다.
메탄올/디메틸 에테르가1.4MT 합성 가스에서 아세트산을 생산하는 방법
Haldor Topsoe 의 메탄올-아세트산 공동 생산 공정은 새로운 초산 생산 기술이다. 전통적인 카보닐화법은 아세트산을 생산하는 원료인 메탄올을 일반적으로 외부에서 구매한다. Haldor Topsoe 는 메탄올 외부 공급에 대한 수요를 취소하기 위해 메탄올 합성과 아세트산 생산을 결합하는 방법을 채택하고 메탄올 생산을 공동 생산과 병행했다. 이 방법의 주요 단점은 메틸알코올 합성의 압력이 아세틸산 합성의 압력보다 훨씬 높다는 것이다. 메탄올과 디메틸 에테르의 공동 생산은 기본적으로 이 결함을 극복했다. 이 공정은 두 단계로 나뉩니다. 첫 번째 단계는 합성가스에서 메탄올과 DME (DME) 를 생산하는 것입니다. 2 단계: 아세트산의 메탄올 및 디메틸 에테르 카르 보 닐화 생산.
메탄올 합성과 메탄올 탈수 촉매의 존재 하에서 합성 가스를 메탄올과 디메틸 에테르의 혼합물로 전환시킨다.
CO+2H2 = CH3OH
2CH3OH = CH3OCH3+H2O
반응으로 생성된 물은 수성 가스 변환 반응을 통해 CO2 와 H2 로 전환된다.
H2O+일산화탄소 = 이산화탄소+H2
수성 가스 변환 반응으로 인한 이산화탄소 양을 줄이기 위해 메탄올/디메틸 에테르 반응기로 들어가는 원료 가스는 높은 V(H2)/V(CO) 비율 (2:1~ 3:1) 에서 작동한다 합성 압력은 아세트산의 합성 부분의 압력과 같습니다. 메탄올/디메틸 에테르 반응기의 재료 흐름은 메탄올, 디메틸 에테르 및 물을 분리하기 위해 냉각된다.
아세트산 합성에서, 이갑과 메탄올은 카르 보 닐화를 촉매하여 아세트산을 생성한다. CO 에 대한 카르 보 닐화 반응의 수요를 충족시키기 위해 원료 CO 는 일반적으로 V(CO)/V (메탄올+디메틸 에테르) =1~1.5:/kloc-0 으로 과다 유지되었다
CH3OH+CO = CH3COOH
CH3OCH3+2CO+H2O = 2CH3COOH
카르 보 닐화는 액상에서 수행되며 온도는100 ~ 250 C 이고 압력은 2.5 ~ 5.0 MPa 입니다.
1.5 남서화공학연구설계원 증발공예
중국 서남화공연구설계원은 1970 년대부터 카르 보닐 합성아세트산의 연구개발을 시작해 대량의 연구 성과를 거뒀고, 결국 국가지적재산권국이 허가한' 저압 액상 메탄올합성아세트산의 반응방법' 을 형성했다. 이는 중국 자주지적재산권을 지닌 특허다. 특허는 카르 보닐 로듐 착물을 촉매 활성 물질로 사용하여 BP 로듐 촉매 기술과는 다른 반응 공학 및 분리 공학 기술을 사용하여 제 2 변환 반응기를 늘리고 반응 용액의 수분 함량을 줄이며 다른 반응 공학 방법과 함께 반응 깊이를 증가시킨다. 또한 침전물을 분해하기 쉬운 로듐 촉매를 안정적이고 가열 증발을 견딜 수있는 로듐 착물로 전환시킵니다. 따라서 이 기술은 BP 기술과는 다른 증발 기술을 채택할 수 있어 거친 제품의 아세트산 함량을 크게 높이고 증발기 모액의 순환량을 줄일 수 있다.
서남화공연구설계원에서 개발한 카르보닐합성초산공예는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
A. 전환율과 선택성이 높고 부산물이 적으며 삼폐배출량이 적고 제품 품질이 좋다. 세계 선진 수준에 접근하거나 도달하십시오.
B. 증발 공정을 채택하여 반응기의 생산 능력을 높이고 에너지 소비를 줄였다.
C, 반응조건이 온화하고 촉매제는 귀금속이지만 안정성이 향상되어 수명이 길고 사용량이 줄어든다.
D, 생산 비용은 다른 카르 보닐 합성 생산 방법보다 높지 않습니다.
E. 이 공정은 조직이 합리적이고, 통제하기 쉬우며, 운행이 안정적이고 믿을 만하다.