丙烯酸转化率的讨论.doc

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1、提高丁酯生产中丙烯酸转化率的讨论许同国冯轶奇王春光摘要：通过较为全面的分析丁酯的反应条件温度、压力、催化剂等对丙烯酸和正丁醇酯化反应生成丙烯酸丁酯反应的影响，结合实际生产工艺情况，通过控制合理的反应条件，使丁酯反应能够更加稳定、高效能的长周期运行，提高装置的运行能力，增加装置的经济效益。前言丙烯酸及其酯类产品是一类重要的有机化工原料，它们可以自身均聚或与其它乙烯基单体，如苯乙烯、乙酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酰胺、氯乙烯等共聚，制成各种不同性能的丙烯酸类树酯或聚丙烯酸盐类，构成丙烯酸系列化工产品。丙烯酸类树酯主要应用于纺织、化纤、涂料、皮革、石油开采、

2、粘合剂、建材、水处理等行业。特别是丙烯酸正丁酯是重要的有机化工中间产品，广泛应用于纺织、建筑及粘合剂等行业，市场需求量大。据统计，截至2011年底，中国大陆通用丙烯酸酯产能是141.6万吨／年。因此在化工生产中确保丙烯酸单程转化率在适宜的范围内，以获得最佳的经济效益显的尤为重要。一、工艺流程简介技术原理丙烯酸与醇的酯化反应是生成有机酯类的反应，其化学计量方程式如下：主要反应：CH2=CH-COOH+C4H9OHCH2=CH-COOC4H9+H2O7这是一个平衡反应，为使反应向产品生成的方向进行，采用两种方法，一种方法是使用比化学计量过量的酸或醇；另一种方法是从

3、反应系统中移走产物。本装置采用醇过量的方法，采用的催化剂为离子交换树酯和对甲苯磺酸（PTSA）。工艺流程新鲜的原料丙烯酸、丁醇和溶于醇中少量的催化剂与循环醇一起依次引至两台串联反应器，第一酯化反应器和第二酯化反应器采用过量的醇酸分子比。为使反应达到所需的温度，原料用再沸器加热。反应所生成的水与丁醇从脱水塔蒸出，直至在最后的一台反应器中丙烯酸完全生成丙烯酸丁酯为止。上述与水一起蒸馏的丁醇通过脱水塔被循环至第一酯化反应器，含产品和催化剂的第二酯化反应器流出液被送往催化剂回收塔，用副产物——水萃取方法回收催化剂。回收得到的催化剂循环至第一酯化反应器，再次使用。萃取相

4、从塔顶抽出加至洗涤塔，用水/苛性钠，分离/中和少量的丙烯酸和催化剂。洗涤塔塔底流出物被送往醇回收塔，在此，将水中含有的少量的醇由塔顶回收，并循环至脱水塔顶部。洗涤塔塔顶物料被送往醇汽提塔，在此，未反应的丁醇从塔顶回收并循环至第一酯化反应器，而醇汽提塔塔底流出物进到酯精制塔，从塔顶采出纯度高于99.8%（wt）的丙烯酸丁酯。7二、影响丙烯酸转化率的讨论化学反应是化工生产的核心，因此化学反应效果的好坏直接影响生产能力的大小。反应效果好，单程转化率高，选择性高，收率才能提高。但在实际生产过程中我们不能片面追求过高的反应转化率。如果片面追求过高的转化率，当总转化率较高

5、而相应副反应的反应转化率也同时增加时，将增加副产物的生产量，结果是增加了原料的消耗降低了主要产品的收率，这在经济上是不划算的。在酯化反应中，除了与反应设备、催化剂的性能和用量有关外，工艺过程的控制包括温度、压力、原料配比、停留时间的长短尤为重要。而影响生产能力，提高产量的关键是如何提高化学反应速率，尤其是提高主反应的反应速率。主反应速率提高就能在设备等其他条件不变的的情况下，最有效地提高生产能力。1、催化剂的选择7在反应体系中，因加入某种少量物质而改变了化学应速率，这种加入的物质在化学反应前后的量和化学性质均不发生变化，这种物质称为催化剂。催化剂不参加化学反应

6、，没有消耗，但可以同时加快正负反应的速度，也就是说，催化剂的加入可以缩短反应时间，但不影响反应的化学平衡。根据反应速率和工业生产方式选择适宜的催化剂，对反应来说非常关键，在丁酯生产过程当中，对于连续流动床的反应，存在着生成较多正丁基醚的倾向。因此，在催化剂的选择时，既要选择丙烯酸丁酯高收率的反应条件，又要抑制正丁基醚在规定的范围内。本装置使用的对甲苯磺酸具有工艺过程简单等优点。一般来说，催化剂用量增加，酯化率增加。如图所示：2、醇酸摩尔比的影响7丙烯酸丁酯的酯化反应是可逆反应，在不同平衡条件下，具有不同的最高转化率，根据反应的实际生产情况，在酯化反应中反应物浓

7、度的提高有利于平衡向正反应方向进行。醇过量还一个目的是在反应过程中不断地用共沸蒸馏的方法随时除去反应生成水以始终保持原料过剩，使酯化反应得以持续进行下去，直至反应终了结束。确定醇酸摩尔比，反应进行的摩尔比对反应进程影响较大，在可逆反应反应中，反应物浓度的提高有利于平衡向正方向移动。理论上，反应中丁醇浓度越高，但是过量的丁醇有会与丁酯反应生成丁氧基丙酸丁酯造成最终收率降低，还会导致系统中醇过量造成醇回收塔负荷过大，影响效果，导致系统不稳定，所以经过计算选择一个合适的摩尔比是必须的。如图增大醇酸摩尔比有利于提高转化率，但摩尔比增加到一定程度，对转化率影响就不明显了

8、。3、反应停留时间的影响7由于酯化连续