Виробництво оцтової кислоти з метанолу та оксиду вуглецю - хімія

1.3.5 Виробництво оцтової кислоти з метанолу та оксиду вуглецю

Виробництво оцтової кислоти Рідкофазний карбонілюванням метанолу здійснюється при 250 ° С і 63,7 МПа в присутності як каталізатора карбонила і йодиду кобальту:

Побічними продуктами є пропіонова кислота і більш висококиплячі продукти, а також оксид і діоксид вуглецю. На 1 т оцтової кислоти витрачається 0,6 т метанолу та 620 м 3 оксиду вуглецю. Одночасно виходить 20 кг пропіонової кислоти і 20 кг висококиплячих продуктів.

Синтез оцтової кислоти з метанолу вперше був розроблений і здійснений в промисловому масштабі фірмою ВАSF.

1 - колона синтезу; 2 - сепаратор високого тиску; 3 - сепаратор низького тиску; 4, 5 і 6-ректифікаційні колони;

I - метанол + каталізатор; II - окис вуглецю; II - продукти синтезу; IV - відпрацьований газ; V - розчин каталізатора; VI - метанол; VII - кислота-сирець; VIII - товарна оцтова кислота; IX - кубовий залишок на спалювання.

Малюнок 1.5 Технологічна схема синтезу оцтової кислоти карбонілюванням метанолу

На рисунку 5 наведена технологічна схема синтезу оцтової кислоти з метанолу, освоєна в промисловому масштабі фірмою ВАSF в Людвигс-хафене. Процес проводять із застосуванням каталітичної системи кобальт + йод. Розчин каталізатора в метанолі надходить в верх колони синтезу 1, а знизу подається окис вуглецю.

Синтез здійснюється при 250 ° С і 70-75 МПа. Реакційна суміш з колони синтезу надходить спочатку в сепаратор високого тиску 2, а потім - в сепаратор низького тиску 3. непрореагировавшего окис вуглецю з сепаратора 3 знову повертається в процес. Рідкі продукти далі відокремлюються на колоні 4 від каталізатора і подаються на колону ректифікації 5. Розчин каталізатора повертається в колону синтезу. З верху колони 5 відбирається не прореагував метанол, а кислота-сирець подасться в колону б, де виділяється товарна оцтова кислота. Кубовий залишок колони 6 періодично відводиться на спалювання.

Вихід оцтової кислоти становить 90% в розрахунку на метанол

2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

2.1 Хімізм процесу

Синтез оцтової кислоти з метанолу вперше був розроблений і здійснений в промисловому масштабі фірмою ВАSF. Передбачається, що при синтезі кислот зі спиртів спочатку відбувається розщеплення зв'язку вуглець - кисень з утворенням галогеналкіл:

Галогеналкіл далі взаємодіє з гпдрокарбоннлом металу з утворенням алкілкарбонілов, ацілкарбоннлов і кислот

RCН2 Х + НМе (СО) 4 RCН2 Ме (СО) 4 + НХ

Гідрокарбон металу виходить з рівняння:

Мабуть, промотірующес вплив галогеноводородних кислот пояснюється утворенням в їх присутності галогензамещенних гідрокарбоннлов металу

НХ + Ме (СО) 4НМе (СО) 2 Х + 2СО

які мають більшу кислотністю п каталітичної активністю в порівнянні з незаміщеними гідрокарбоніламн.

Реакцію карбонилирования спиртів можуть каталізувати як кислі (фосфорна і сірчана кислоти, суміш трехфтористого бору з водою), так і лужні (алкоголяти лужних металів) агенти.

Однак найбільш ефективними каталізаторами є сполуки нікелю, кобальту, заліза, родію, рутенію і паладію. Ці елементи вводяться в реакційну зону в вигляді карбонилов, галогенідів або комплексних солей.

Як промоторів використовуються йод, йодистий метил, иодистоводородную кислота.

Особливо ефективні каталізатори на основі родію, промотованого йодом. В їх присутності синтез оцтової кислоти з метанолу успішно протікає при порівняно низьких тисках (3 МПа і нижче), причому досягається практично кількісний вихід оцтової кислоти (

99%). Каталізатор може бути використаний багаторазово.

2.2 Опис технологічної схеми

Процес отримання оцтової кислоти включає наступні основні стадії: синтез оцтової кислоти; уловлювання легких фракцій; очистку оцтової кислоти; приготування і регенерацію каталізатора. Схема потоків стадій синтезу і відгону легких фракцій приведена на малюнку 2.2.

1 - оксид вуглецю; 2 - метанол; 3 - дистилят, 4 - кубові залишки; 5, 7, 9 - отдувочние гази; 6, 8, 10 - рідка фаза;

РТ1 - реактор; АТ 1, АТ 2 - підігрівачі; АТ3 - холодильник конденсатор; С1, С2, СЗ - сепаратори; КЛ1 - колона відгону легких фракцій

Малюнок 2.1 Схема потоків стадія синтезу оцтової кислоти

У реактор синтезу барботажного типу РТ1, забезпечений пристроєм, що перемішує, насосом зі збірки подають метанол, який попередньо нагрівають водяною парою від 40 до 140-180 ° С в підігрівачі АТ1. Оксид вуглецю надходить в реактор через барботажем кільце, в результаті чого утворюється дисперсна фаза, що сприяє швидкому розчиненню газу в реакційній суміші. Час перебування речовин в реакційній зоні (0,25-0,30 год) регулюють рівнем рідини в реакторі (75-80% від його місткості), а повноту процесу синтезу при тиску 2,8 МПа і температурі 185 ° С - ретельно перемішуванням всіх потоків, що надходять в реактор, за допомогою мішалки.

Реакційна рідина (оцтова кислота і розчин каталізатора з промотором) з реактора РТ1 надходить в сепаратор С2, де за рахунок зниження тиску до 62 кПа відбувається часткове випаровування рідини і зниження температури до 116 ° С. Тут же відбувається відділення пара від рідини. Рідина, яка містить каталізатор, з нижньої частини сепаратора С2 повертають в реактор РТ1, а пари, що виходять з верхньої частини сепаратора, надходять в колонку відгону легких фракцій КЛ1. Ці пари містять оцтову кислоту, метилйодид, иодоводорода, воду і незначні кількості метанолу, Метилацетат, Несконденсировавшиеся газів.

З верхньої частини колони КЛ1 відбирають метилйодид з парами води і оцтової кислоти, конденсують в холодильнику-конденсаторі і розділяють в сепараторі СЗ на дві фази: важку і легку. Важку фазу, що містить в основному метилйодид, повертають в реактор РТ1; частина легкої фази використовують в якості флегми для зрошення колони КЛ1, а частина повертають в реактор синтезу.

З куба колони КЛ1 виводять важку фазу, що складається з метилйодиду і оцтової кислоти; цей потік самопливом надходить в сепаратор С2 і таким чином иодоводорода і родій повертають в цикл.

Сиру оцтову кислоту відбирають із середньої частини колони легких фракцій КЛ1 і направляють на стадію очищення.

З верхньої частини реактора синтезу РТ1 виводять отдувочние гази, що містять пари метилйодиду, оцтової кислоти і води. Після охолодження в холодильнику-конденсаторі АТЗ газову фазу відокремлюють від рідкої в сепараторі С1, після чого рідина повертають в реактор синтезу, а газ направляють на очищення.

Інформація про роботу «Виробництво оцтової кислоти»

оцтова кислота застосовується в хімічній, фармацевтичній і легкої промисловості, а також в харчовій промисловості як консервант. Формула СН3СООН. Синтетична харчова оцтова кислота випускається концентрованої (99.7%) і у вигляді водного розчину (80%). За фізико-хімічними показниками синтетична харчова оцтова кислота повинна відповідати наступним нормам: Таблиця.

схожих на лід; внаслідок цього безводна оцтова кислота отримала назву крижаної оцтової кислоти. Оцтова кислота має велике народногосподарське значення. Вона широко застосовується в самих різних галузях промисловості і в побуті. У хімічній промисловості оцтова кислота використовується для отримання вінілацетату, ацетату целюлози, барвників і багатьох інших речовин. У вигляді солей.

досягала 63%. [8] Розглянуто процес перетворення етиленгліколю в ацетальдегід. Запропоновано можливі варіанти механізму цього процесу [9]. СН2 - ОН СН3СНО + Н2О СН2 - ОН Запропоновано метод отримання ацетальдегіду селективним гидрированием оцтової кислоти на каталізаторі # 945; -Fe2O3, нанесеному на основу SBN-15. СН3СООН + Н2 СН3СНО + Н2О Отримано серія каталізаторів, що містять 20-60% #.