贵金属催化剂在丙烯酸生产(国内贵金属催化剂厂家)
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丙烯酸的生产方法
1.丙烯腈水解法:丙烯腈先以硫酸水解生成丙烯酰胺的硫酸盐,再水解生成丙烯酸,副产硫酸氢铵。此法在美国罗姆-哈斯公司得到了很大发展。 第一步水解温度为90~100℃。向丙烯腈中加入稍稍过量的55%~85%的硫酸,1h后丙烯腈即完全转化;然后加水进行第 二次水解,并将反应温度提高到125~135℃;水解产物经减压蒸馏而得丙烯酸。此法实际上是早期氰乙醇法的发展。由于水解后生成的副产品酸性硫酸铵处理困难,原料丙烯腈的价格较贵,因而影响生产成本;
2.氰乙醇法:该法以氯乙醇和氰化钠为原料,反应生成氰乙醇,氰乙醇在硫酸存在下于175℃水解生成丙烯酸:若水解反应在甲醇中进行,则生成丙烯酸甲酯;
3. β -丙内酯法:此法原料为乙烯酮,故又称乙烯酮法,其反应如下:先将乙酸裂解为乙烯酮,然后与无水甲醛反应生成β-丙内酯;用作催化剂在140~180℃、2.5~25MPa下,丙内酯再与热 的100%磷酸接触,异构为丙烯酸。用β -丙内酯法生产丙烯酸,产品纯度高,收率亦较高,副产物和未反应物料能循环使用,并适于连续生产,但它需用乙酸为原料,特别是由于丙内酯被认为是一种致癌物质,故此法已不在工业上采用;
4.高压雷佩法:将溶于四氢呋喃中乙炔,在溴化镍和溴化铜组成的催化剂存在下,与一氧化碳和水反应,制得丙烯酸。此法的特点是:用四氢呋喃为溶剂,可以减少高压处理乙炔的危险;同时催化剂不用原雷佩法所用的羰基镍,只需用镍盐。将丙烯与空气及水蒸气按一定摩尔比混合,在钼-铋等复合催化剂存在下,反应温度310-470℃,常压氧化制得丙烯醛,收率达90%。再将丙烯醛与空气及水蒸气按一定摩尔比混合,在钼-钒等复合催化剂存在下,反应温度300-470℃,常压氧化制得丙烯酸,收率可达98%。此法分一步和两步法。一步法是丙烯在一个反应器内氧化生成丙烯酸;两步法是丙烯先在第一反应器内氧化生成丙烯醛,丙烯醛再进入第二反应器氧化生成丙烯酸。两步法根据反应器结构,又分固定床和流化床法两种。丙烯酸的工业生产方法中,氰乙醇法,高压雷佩法已经基本淘汰,以前采用的以乙酸为原料裂解为乙烯酮,然后与无水甲醛反应生成丙内酯,再与热磷酸接触异构为丙烯酸。称烯酮法或β-丙内酯法也基本淘汰,丙烯腈法只有少数老装置采用。工业上采用的主要是改良雷佩法和丙烯氧化法,而后者更为普通且最有发展前途。专利报道中,还有丙酸为原料的生产方法;
5.丙烯氧化法:丙烯与空气及水蒸气按一定摩尔比混合,在钼铋系复合催化剂存在下,氧化制得丙烯醛,再将丙烯醛与空气及水蒸气按一定摩尔比混合,在钼-钒-钨系复合催化剂存在下,氧化制得丙烯酸。此法根据反应器结构,又分固定床法和流化床法两种。除美国索亥俄法采用流化床外,其他都采用列管式固定床。
① 固定床法。制法是:第一反应器进料丙烯含量为4%~7%,水蒸气20%~50%,其余为空气,空速1300~2600h-1,反应温度320~340℃,压力0.1~0.3MPa;第二反应器空速为1800~3600h-1,反应温度280~300℃,压力0.1~0.2MPa,丙烯和丙烯醛的转化率都在95%以上,丙烯酸的选择性以丙烯计为85%~90%。工艺过程为:使丙烯、水蒸气与经过预热的空气混合后进入第一反应器。丙烯被氧化成丙烯醛。再进入第二反应器反应,得到丙烯酸。第一、第二反应器均为列管式反应 器,用熔盐作热载体,从第二反应器出来的反应气与原料空气换热后进入急冷塔,与塔顶加入的水逆向接触,获得含量为20%~30%的丙烯酸水溶液。该水溶液进入萃取塔,以乙酸丁酯或二甲苯为萃取剂,使水与丙烯酸分离。富含水的萃取液从萃取塔塔顶出来,进入溶剂回收塔,将萃取剂从塔顶蒸出,送回萃取塔循环使用。塔底排出废水。萃取塔中的萃余液进入溶剂蒸馏塔。从塔顶蒸出溶剂 (萃取剂) ,送回萃取塔循环使用;塔底得到粗丙烯酸,再经脱去轻组分和重组分后得到丙烯酸产品。丙烯经气相接触氧化反应制造丙烯酸过程中,除产物丙烯酸外,还存有微量丙烯醛、乙酸、戊酮酸、蚁酸以及其他醛类杂 质。醛类是丙烯氧化副产物或由于丙烯原料中含有的杂质氧化而生成的,如乙醛、甲醛、苯甲醛、糠醛、丙烯醛等,含有这些副产物的反应气体,经冷却、抽提蒸馏后,残留于丙烯酸产品中。采用常规方法精制的丙烯酸产品中,仍含有约 (50~500) ×10-6的醛物质。为了适应高纯丙烯酸需要,北京东方化工厂以该厂聚合级丙烯酸为原料,开发出一种制备高纯丙烯酸的方法,使其总醛含量小于5×10-6,达到或超过国外有关文献报道的数据要求 ( 国外小于10×10-6) 。其实验方法是:向烧瓶中加入一定量的聚合级丙烯酸,添加试剂DL,在常压下经10~80℃范围处理后,再进入填料塔中处理蒸馏,塔釜中温度为60~80℃,塔顶温度为50~70℃,真空93.33~99.99KPa,采用补加阻聚剂及气相阻聚剂方法,可防止丙 烯酸在精馏过程中聚合。用此法收集的蒸馏品即为高纯丙烯酸;
② 流化床法。制法是丙烯、空气、水经过第一沸腾床反应器生成丙烯醛,再进入第二沸腾床反应器生成丙烯酸,然后经喷淋、冷却、萃取蒸馏,再在减压塔中脱除乙酸而得丙烯酸。氧化混合物配比为丙烯∶空气∶水=1∶12∶8(摩尔比) 。第一沸腾床反应器温度370℃,接触时间2s;第二沸腾床反应器温度260℃,接触时间 2.25s 。丙烯转化率75%~80%,总收率40%,丙烯酸含量97%,平均含量93%。国内在第一反应器中采用七元组分(钼-钒-磷-铁-钴-镍-钾)的催化剂,丙烯氧化制丙烯醛;在第二反应器中采用三元组分(钼-钒-钨)的催化剂,丙烯醛氧化制丙烯酸,当丙烯∶空气∶水=1∶10∶6,接触时间5.5s,线速度0.6m /s反应温度:一段为370-390 ℃,二段为270~300℃时,以进料丙烯计,一段丙烯转化率为78.7%~ 87%,丙烯醛收率为 51.9%~57.2%,二段丙烯转化率 为79.3%~89.4%,丙烯酸收率为48.3%~49.8%,丙烯酸的空时收率为55~60kg/(m3催化剂·h)。
生产丙烯酸酯的原料是什么呢?简单的合成工艺是?
丙烯酸酯类主要是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯。目前产量较大的为丙烯酸正丁酯,约占总量的60~70%;丙烯酸甲酯、乙酯约占20~30%,丙烯酸异辛酯不到10%。
生产原理就是最简单的酯化反应,酸与醇催化反应生成酯。原料是丙烯酸与甲醇、乙醇、丁醇、异辛醇。甲乙酯可以在同一台装置上切换生产,一般采用交换树脂催化剂。丁辛酯可以在同一台装置上切换生产,可以采用交换树脂催化剂,也有采用硫酸做催化剂的。
工艺流程也简单,就是催化酯化反应器+萃取塔+精制塔。
丙烯法制备丙烯酸酯的生产原理和工艺
丙烯两步氧化法
第一步是前系统,即将原料丙烯、水蒸气、空气(主要是空气中的氧气)按一定配比通过反应器催化剂床层,在一定温度下进行气相氧化。首先,丙烯在反应器一段催化剂床层内氧化生成丙烯醛,然后,丙烯醛通过换热器降温,进入第二段反应器催化剂床层进一步氧化生成丙烯酸。
此技术路线的生产工艺过程简单,反应的关键是氧化反应的催化剂技术。
原理简单,丙烯+氧气=丙烯醛+水,丙烯醛+氧气=丙烯酸(自己写方程式吧)
主要工艺条件:
原料:丙烯、空气(氧气)、催化剂
反应混合物摩尔比:丙烯:氧气:水蒸气=6.5:10:l1.7
反应温度:
第一步氧化310-340℃
第二步氧化275-310℃
生成的丙烯酸通过吸收塔用水吸收成丙烯酸(49wt%-74 wt%)水溶液(不同生产装置丙烯酸的浓度不同),再通过气提塔除去在第二段未反应的丙烯醛和副产物,除去副产物的丙烯酸水溶液,送入后系统进行精制。
第二步,主要是把丙烯酸水溶液精制,生产出酯化级丙烯酸和聚合级丙烯酸(或高纯丙烯酸)。首先,丙烯酸水溶液通过共沸塔,除去水得到粗制丙烯酸,然后粗制丙烯酸经脱轻组分塔和脱重组份塔得到酯化级丙烯酸(CAA),酯化级丙烯酸再次精制得到聚合级丙烯酸(PAA)或高纯丙烯酸(HPAA)。
工艺流程特点 :反应需要的水蒸气由吸收塔顶的循环空气供给。这样可以降低反应气体中水蒸气含量,提高丙烯百分率,从而提高反应转化率,减少丙烯损失和空气污染。
丙烯酸乙酯原理:基本酯化反应,丙烯酸+乙醇=丙烯酸乙酯+水
丙烯酸乙酯工艺流程
(1)酯化反应
乙醇和丙烯酸经泵送入催化剂固定床反应器,在催化剂作用下,进行酯化反应,生成粗丙烯酸乙酯。
(2)丙烯酸分馏
酯化反应后的物料用泵送入丙烯酸分馏塔,塔釜分离出未反应的丙烯酸返回酯化反应工序回收使用。丙烯酸分馏塔塔顶馏份经冷凝后送往萃取工序,冷凝采用循环水+冷冻水二级冷凝。
(3)萃取
丙烯酸分馏塔塔顶馏份经过加水萃取除乙醇,萃取的水相进入乙醇回收塔,通过蒸馏将乙醇、水分开,塔顶得到乙醇重新送往酯化反应,塔底的水则循环到醇萃取塔,多余部分排入污水系统。萃取的有机相进入脱轻塔。
丙烯酸丁酯原理:丙烯酸+丁醇=丙烯酸丁酯+水
丙烯酸丁酯工艺流程
(1)酯化反应
通过泵将丙烯酸、丁醇以及催化剂送入酯化反应器中进行连续酯化反应。酯化反应采用蒸汽间接加热。反应产生的水蒸馏至脱水塔脱出水份,物料返回酯化反应器,水相送至丁醇回收塔回收丁醇。
(2)催化剂回收
含产品和催化剂的物料被送往催化剂回收塔,通过水萃取的方式回收催化剂。回收的催化剂循环使用。
(3)洗涤
从催化剂回收塔顶出来的物料进入洗涤塔。采用碱洗涤的方式去除残留的催化剂。洗涤塔底水相送往丁醇回收塔,通过蒸馏回收丁醇。蒸馏采用蒸汽间接加热。洗涤塔上层有机相送醇汽提塔。
(4)汽提
洗涤塔顶物料送至丁醇汽提塔,通过蒸馏的方式进一步脱醇。蒸馏采用蒸汽间接加热。塔顶的丁醇经二级冷凝进行回收后送酯化反应器。塔底物料送精馏塔。
(5)精馏
经醇汽提后的物料进入酯精馏塔。在精馏塔中将物料进行精馏提纯,塔顶出来为产品丙烯酸丁酯,塔底重组分含重丙烯酸丁酯,送往重组分分解器回收部分丙烯酸丁酯,余下的重组分送至残液储槽暂存。
丙烯酸丁酯生产的工艺流程各步操作中均有少量阻聚剂加入。产生的工艺废气全部送至现有的催化焚烧系统处理。
丙烯酸甲乙酯可以同一台装置切换生产,丁辛酯可以同一台装置切换生产。
什么是贵金属催化剂
贵金属催化剂已经有很长的历史贵金属催化剂在丙烯酸生产了贵金属催化剂在丙烯酸生产,它的工业应用可以追溯到19世纪的70年代,以铂为催化剂的接触法制造硫酸的工业。1913年,铂网催化剂用于氨氧化制硝酸;1937年Ag/Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷;1949年,Pt/Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质汽油;1959年,PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛;到上世纪60年代末,又出现了甲醇低压羰基合成醋酸用铑络合物催化剂。从上世纪70年代起,汽车排气净化用贵金属催化剂(以铂为主,辅以钯、铑)大量推广应用,并很快发展为用量最大的贵金属催化剂。 贵金属催化剂的英文名称是precious metal catalyst,它主要是以铂族金属(Platinum Group Metal )为主的铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、锇(Os)等为催化活性组分的载体类非均相催化剂和铂族金属无机化合物或有机金属配合物组成的各类均相催化剂。铂族金属由于其d电子轨道都未填满,表面易吸附反应物,且强度适中,利于形成中间“活性化合物”,具有较高的催化活性,同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性,成为最重要的催化剂材料。 按催化剂的主要活性金属分类,常用的有:铂催化剂、钯催化剂和铑催化剂、钌催化剂等。贵金属催化剂由于其无可替代的催化活性和选择性,在石油、化工、医药、农药、食品、环保、能源、电子等领域中占有极其重要的地位。在石油和化学工业中的氢化还原、氧化脱氢、催化重整、氢化裂解、加氢脱硫、还原胺化、调聚、偶联、歧化、扩环、环化、羰基化、甲酰化、脱氯以及不对称合成等反应中,贵金属均是优良的催化剂。 在环保领域贵金属催化剂被广泛应用于汽车尾气净化、有机物催化燃烧、CO、NO氧化等。在新能源方面,贵金属催化剂是新型燃料电池开发中最关键的部分。 在电子、化工等领域贵金属催化剂被用于气体净化、提纯。催化技术是当今高新技术之一,也是能产生巨大经济效益和社会效益的技术。发达国家国民经济总产值的20%~30%直接来自催化剂和催化反应。化工产品生产过程中85%以上的反应都是在催化剂作用下进行的。 据分析表明,世界上70%的铑、40%的铂和50%的钯都应用于催化剂的制备。 我相信,在不久的未来贵金属催化剂在化学新领域的研究和开发中会有着越来越广泛的应用前景。
【250分】REPPE法生产丙烯酸
在其发展历史上,丙烯酸及酯类工业生产有多种方法:如氯乙醇法,氢乙醇法,高压Reppe法,烯酮法,改良Reppe法,甲醛,乙酸法,丙烯腈水解法,乙烯法,环氧乙烷法和丙烯氧化法等. 十一种方法中,氯乙醇法,氰乙醇法,Reppe法和烯酮法因效率低,消耗大,成本高已经逐步被淘汰;乙烯法,丙烷法和环氧乙烷法也只是在近几年有人在开发,工艺尚不够成熟,尚未有大规模贵金属催化剂在丙烯酸生产的生产装置,唯有丙烯氧化法独占大规模丙烯酸贵金属催化剂在丙烯酸生产的生产工厂.时至今日,世界上所有丙烯酸的大型生产装置均采用丙烯氧化法生产.
高压Reppe法 该法为乙炔和一氧化碳的羰基合成法.
先由乙炔,一氧化碳和水在催化剂镍盐的催化作用下生成酯化级丙烯酸,再与醇反应生成丙烯酸酯.
1956年BASF公司以此法生产丙烯酸,使生产能力达到30万吨/年,但是1977年,BASF公司用丙烯直接氧化生产丙烯酸后,此法不再上新装置,以此法生产的德国路德维希工厂装置于1995年停止生产.
改良Reppe法该法在Reppe法的基础上经改进而形成的.
RohmHaas公司曾用此法于20世纪50年代中期进行工业化生产,并扩大生产能力至20万吨/年,但是该公司1978年建设了丙烯直接氧化法生产装置后,改良Reppe法生产装置逐步停产.
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