اسید اکریلیک و استرهای آن واسطه‌های شیمیایی کلیدی برای پوشش‌ها، چسب‌ها، مواد شیمیایی تصفیه آب و مواد کمکی نساجی هستند و پروپیلن اصلی‌ترین ماده اولیه اولیه برای تولید صنعتی اسید اکریلیک است. اکثریت قریب به اتفاق واحدهای اسید اکریلیک خانگی از مسیر اکسیداسیون کاتالیزوری پروپیلن استفاده می کنند. بسیاری از شرکت‌های تولیدی بر روی بهینه‌سازی دمای راکتور اکسیداسیون، سرعت فضا و سایر پارامترهای فرآیند تمرکز می‌کنند، اما به راحتی از تأثیر مداوم کیفیت مونومر پروپیلن چشم‌پوشی می‌کنند. ناخالصی های کمیاب در مواد خام باعث کاهش انتخاب کاتالیزور و افزایش محصولات جانبی می شود که نه تنها مصرف واحد مواد خام را افزایش می دهد بلکه به راحتی منجر به رنگ بیش از حد اسید اکریلیک نهایی می شود. این مقاله سناریوهای کاربرد پروپیلن در زنجیره صنعت اسید اکریلیک را سازماندهی می‌کند، مزایای فرآیند پروپیلن با کیفیت بالا را تجزیه و تحلیل می‌کند و مراجع انتخابی برای تهیه مواد خام توسط کارخانه‌های اسید اکریلیک ارائه می‌دهد.
I. سناریوهای کاربرد پروپیلن در زنجیره صنعت اسید اکریلیک و استر
پروپیلن اسید اکریلیک خام را از طریق اکسیداسیون کاتالیزوری دو مرحله ای فاز گاز تولید می کند. پس از تصفیه، می توان آن را به طور مستقیم فروخت یا بیشتر به استرهای اکریلیک مختلف سنتز کرد. کل فرآیند به ناخالصی های پروپیلن حساس است و پایداری مواد خام مستقیماً بازده عملیاتی واحد را تعیین می کند.
در حال حاضر، مسیر اصلی تولید اسید اکریلیک در جهان، روش اکسیداسیون پروپیلن دو مرحله‌ای است، با یک جریان فرآیند واضح:
مرحله اول اکسیداسیون: پروپیلن → آکرولئین
پروپیلن و هوا تحت واکنش کاتالیزورهای مولیبدن-بیسموت برای تولید آکرولئین تحت واکنش اکسیداسیون قرار می گیرند.
مرحله دوم اکسیداسیون: آکرولئین → اسید اکریلیک
آکرولئین بیشتر تحت کاتالیزورهای مولیبدن وانادیم به صورت کاتالیزوری اکسید می شود تا اسید اکریلیک خام به دست آید.
پالایش و توسعه پایین دست
اسید اکریلیک خام برای حذف ناخالصی هایی مانند اسید استیک و فورفورال، استخراج و تصحیح می شود و اسید اکریلیک تصفیه شده به دست می آید. اسید اکریلیک تصفیه شده سپس با متانول، اتانول و بوتانول واکنش می دهد و محصولاتی مانند متیل آکریلات، اتیل آکریلات و بوتیل آکریلات را تهیه می کند.
کل فرآیند اکسیداسیون یک واکنش کاتالیزوری انتخابی شدیدا گرمازا است. هنگامی که ترکیب پروپیلن نوسان می کند یا ناخالصی ها از حد مجاز فراتر می روند، مهاجرت نقاط داغ و مقادیر زیادی از محصولات جانبی بسیار محتمل است. برخی از شرکت ها پس از تغییر منابع گاز پروپیلن، افزایش ناخالصی های اسید استیک و آلدئید را تجربه می کنند و دلیل اصلی آن در کنترل ناکافی مواد خام است.
ZL Energy به عنوان یک شرکت تولید منبع پروپیلن، شاخص‌های کنترل داخلی محصول را با توجه به ویژگی‌های فرآیند اکسیداسیون اسید اکریلیک بهینه می‌کند، پروپین، پروپادین، گوگرد کل و اجزای هیدروکربن سنگین را به شدت کنترل می‌کند. برای اطمینان از پایداری ترکیب دسته ای به واحدهای تصحیح پیوسته متکی است، یک گزارش آزمایش کروماتوگرافی کامل برای هر دسته صادر می کند، نیازهای آنالیز ورودی واحدهای اسید اکریلیک را برآورده می کند، و با نیازهای تضمین تامین طولانی مدت خطوط تولید اسید اکریلیک پیوسته در مقیاس بزرگ سازگار است.
II. مزایای عملکرد اصلی پروپیلن با کیفیت بالا در تولید اسید اکریلیک
پروپیلن با خلوص پایدار و ناخالصی کم می تواند از کاتالیزورهای اکسیداسیون دو مرحله ای محافظت کند، واکنش های جانبی را سرکوب کند، عملکرد اسید اکریلیک را بهبود بخشد، بار واحد پالایش را کاهش دهد و زمان عملیات طولانی مدت واحد را افزایش دهد.
کاتالیزورهای اکسیداسیون مولیبدن-بیسموت و مولیبدن-وانادیم به شدت مستعد مسمومیت توسط سولفیدها و هیدروکربن های غیر اشباع هستند. در همان زمان، آلکین ها و اجزای سنگین تحت پلیمریزاسیون و اکسیداسیون عمیق قرار می گیرند و اسیدهای آلی و قطران رزینی تولید می کنند. پروپیلن با کیفیت بالا می تواند مزایای متعددی را به همراه داشته باشد:
تاخیر فعالیت کاتالیزور، گسترش چرخه بازسازی
ناخالصی هایی مانند گوگرد و دیولفین ها به طور مداوم سایت های فعال کاتالیزور را از بین می برند. پروپیلن کم ناخالصی می تواند عمر مفید کاتالیزور را افزایش دهد و هزینه های جایگزینی و بازسازی را کاهش دهد.
بهبود انتخاب واکنش، کاهش خروجی محصول جانبی
ناخالصی ها باعث اکسیداسیون عمیق، تولید اسید استیک، CO و CO2 می شوند. پروپیلن واجد شرایط پایدار می تواند نسبت محصول جانبی را کاهش دهد، عملکرد اسید اکریلیک تک پاس را بهبود بخشد و مصرف واحد پروپیلن را کاهش دهد.
نقاط داغ راکتور را تثبیت کنید، از خطرات ایمنی اجتناب کنید
ناخالصی‌ها باعث واکنش‌های خشونت‌آمیز محلی و مهاجرت نقاط داغ می‌شوند و خطر فرار راکتور را افزایش می‌دهند. پروپیلن با ترکیب یکنواخت کنترل فرآیند را تسهیل می کند و عملکرد پایدار سیستم اکسیداسیون را تضمین می کند.
کاهش مصرف انرژی اصلاح، بهبود کیفیت اسید اکریلیک تمام شده
افزایش محصولات جانبی مانند فورفورال و اسیدهای آلی دشواری جداسازی اصلاح را افزایش می دهد و همچنین باعث زرد شدن اسید اکریلیک می شود. پروپیلن با کیفیت بالا می تواند رنگ محصول را تثبیت کند و محصولات ناسازگار را کاهش دهد.
| مورد مقایسه | پروپیلن صنعتی سازگار (مناسب برای واحدهای اسید اکریلیک) | پروپیلن با ناخالصی بیش از حد | تاثیر مستقیم تولید |
|---|---|---|---|
| خلوص پروپیلن | بزرگتر یا مساوی 99.5% | خلوص کم، غنی سازی اجزای سنگین | نوسان بار اکسیداسیون، افزایش مصرف پروپیلن |
| پروپین، پروپادین | کنترل حد بالایی دقیق | محتوای نسبتاً بالا | خطوط لوله مسدود کننده قطران را ایجاد می کند، رسوب کربن کاتالیزور را تشدید می کند |
| کل محتوای گوگرد | استاندارد کنترل داخلی پایین | محتوای گوگرد بیش از حد | مسمومیت دائمی کاتالیزور اکسیداسیون، کاهش سریع گزینش پذیری |
| سطح محصول جانبی | ناخالصی اسید استیک و آلدهید پایدار و کم است | محصولات جانبی به طور مداوم در حال افزایش است | افزایش مصرف انرژی اصلاح، اسید اکریلیک مستعد تغییر رنگ |
| وضعیت عملیاتی واحد | عملیات پایدار طولانی مدت امکان پذیر است | تنظیمات مکرر فرآیند، بازسازی مکرر کاتالیزور | افزایش هزینه های نگهداری، کوتاه شدن زمان تولید موثر |
III. الزامات سخت برای شاخص های کلیدی مواد خام پروپیلن در واحدهای اسید اکریلیک
فرآیند اکسیداسیون دو مرحله ای برای اسید اکریلیک یک سیستم کاتالیزوری بسیار انتخابی است. پروپیلن مخلوط را نمی توان استفاده کرد. پروپیلن صنعتی تولید شده توسط یکسوسازی باید با نظارت کلیدی از سه شاخص اصلی انتخاب شود: آلکین ها، گوگرد کل و اجزای سنگین.
فرآیند اکریلیک اسید به سختی استانداردهای متالوسن PP یا HPPO پروپیلن اکسید نیست، اما تحمل آن به مراتب کمتر از گاز سوخت معمولی است. جهت کنترل اصلی:
پروپین، پروپادین:اجزای غیراشباع به راحتی در محیط اکسیداسیون پلیمریزه و کک می شوند، مبدل های حرارتی و بستر کاتالیزور را در طول عملیات طولانی مدت مسدود می کنند.
کل گوگرد:سولفیدهای ردیابی به طور مداوم جمع می شوند و به طور غیر قابل برگشتی به کاتالیزور اکسیداسیون آسیب می رسانند.
C4 و بالاتر از اجزای سنگین:برای تولید محصولات جانبی سنگین، تحت گرما تجزیه می شود و فشار روی بخش پالایش را افزایش می دهد.
برخی از پروپیلن های مخلوط ارزان قیمت موجود در بازار دارای نوسانات ترکیبی زیادی هستند. به نظر می رسد کوتاه مدت هزینه های تدارکات را صرفه جویی کند، اما در درازمدت ضررهای پنهانی مانند مصرف کاتالیزور و افزایش مصرف واحد مواد خام را به همراه دارد. محصولات پروپیلن ZL Energy به طور مستقل تصحیح شده و در مخازن پارتیشن بندی شده ذخیره می شوند و اختلاط اجزای خارجی را حذف می کنند و می توانند منابع گاز پایدار درازمدت را برای کارخانه های بزرگ اسید اکریلیک فراهم کنند.
IV. خلاصه عملی توصیه‌ها برای تهیه و استفاده از پروپیلن توسط شرکت‌های اکریلیک اسید
تهیه پروپیلن نیاز به در نظر گرفتن جامع خلوص، پایداری ناخالصی و قابلیت تضمین عرضه طولانی مدت دارد. قیمت واحد به تنهایی نباید به عنوان مبنای تصمیمات تدارکاتی مورد استفاده قرار گیرد.
قبل از افزودن واحدهای اسید اکریلیک جدید یا تغییر تامین‌کنندگان پروپیلن، آزمایش‌های مرحله‌ای را انجام دهید و تغییرات در بازده، محصولات جانبی و شرایط کاتالیزور را به‌طور مداوم دنبال کنید.
بهبود موارد بازرسی ورودی؛ علاوه بر خلوص معمول، گوگرد کل، آلکین ها و اجزای سنگین را به طور معمول آزمایش کنید.
برای جلوگیری از ناخالصی های ثانویه وارد شده توسط خطوط لوله حمل و نقل، سیستم پیش تصفیه پروپیلن، مجهز به واحدهای جذب و فیلتر را به طور منظم حفظ کنید.
شرکت‌های تولیدی در مقیاس بزرگ مستمر باید امضای قراردادهای بلندمدت تامین گاز را برای مقاومت در برابر خطرات نوسانات عرضه در بازار در اولویت قرار دهند.
اگر شرکت‌های تولید اسید اکریلیک و آکریلات در حال انجام معیارهای مواد خام یا غربالگری منابع گاز پروپیلن باشند، ZL Energy می‌تواند نمونه‌هایی را برای تأیید شرایط کاری ارائه دهد و راه‌حل‌های مناسب تامین گاز را بر اساس شرایط فرآیند واحد اکسیداسیون فرموله کند.
