分析醋酸乙烯生产技术

Jannetteves

摘要：文章主要介绍了合成醋酸乙烯（VAc）生产技术的情况，包括乙炔法、乙烯法等，提出了对于不同的生产工艺路线选择的确认原则，阐述了醋酸乙烯生产技术的发展趋势。
关键词：醋酸乙烯；乙炔法；乙烯法
中图分类号：TQ325 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0048-02
1 概述
醋酸乙烯（VAc）又称醋酸乙烯酯，无色透明且具有可燃性，是一种具有强烈气味的液体，但却不溶于水，可以溶于大多数有机溶剂。醋酸乙烯可用于生产多种化合物。这些化合物广泛地应用于生产生活领域，可以说是与我们的生活息息相关。醋酸乙烯世界的需求量巨大，其生产技术也在不断地发展。
2 醋酸乙烯生产技术概况
现阶段世界上醋酸乙烯工业化生产的主要工艺路线有乙烯法、乙炔法等。早期人们制取醋酸乙烯主要采用乙炔法。随着醋酸乙烯生产技术的进步，乙炔法的弊端凸显，人们逐渐采用乙烯法。目前世界上大部分的醋酸乙烯都由这两种方法生产，其中乙烯法占据着主导地位。
2.1 乙炔法
2.1.1 电石乙炔法。这种方法是通过电石和水反应从而生成乙炔，乙炔和醋酸在特定的条件下，经过催化剂的催化，生成醋酸乙烯。这一系列的生产过程包括两大部分：一是乙炔的生成和乙炔的净化，二是醋酸乙烯的合成和醋酸乙烯的精制。
20世纪30年代，Wacher公司利用固定床反应工艺首次实现利用电石乙炔气相法工业化生产醋酸乙烯。20世纪60年代，流化床催化技术研发成功。乙炔气相法制取醋酸乙烯的工艺得到完善。然而，这种方法有一定的弊端，那就是催化剂会随着操作时间而老化，相应的反应温度也会因此而逐步升高，所以催化剂需要每三个月更换一次。使用电石乙炔法生产醋酸乙烯会造成较大的环境污染，同时这种方法成本比较高，国外已经在逐步淘汰这种技术。
2.1.2 天然气乙炔法。20世纪60年代Borden公司与Blawkeox公司共同研发出Borden生产技术。这种技术使用天然气乙炔作为制取醋酸乙烯的原料。这种技术的流程可以大致分为两部分：一是氧化天然气来制取乙炔并利用合成气制取醋酸，二是利用乙炔和醋酸生成醋酸乙烯。天然气中本身含有的乙炔的量十分有限，所以乙炔的制取需要经过天然气的氧化裂解来生成。整个生产过程首先要经过天然气脱硫和氧化裂解，然后对乙炔进行提浓与净化，最后是醋酸乙烯合成与精制。
2.2 乙烯法
2.2.1 乙烯液相法。这种方法的原理是利用钯基催化剂，让醋酸与乙烯反应并生成醋酸乙烯。20世纪60年代，有学者称氯化钯和乙酸钠在加压密封并通入乙烯的冰醋酸溶液时会发生反应并在一定时间后生成醋酸乙烯。随后英国、德国的一些公司先后进行了大量的研究并获取了各自的专利，在这些公司中以英国的ICI公司最具代表性。英国ICI等公司先后建成了利用乙烯液相法的工业装置并投产。后来因为这种方法采用的催化剂中含有大量的氯离子，会强烈腐蚀生产装置，极易造成设备毁损，以至于设备的利用时间短，生产成本偏高。从20世纪90年代末起，ICI等公司逐渐停止使用这种方法的生产装置。目前该法已被
淘汰。
2.2.2 乙烯气相法。
（1）Bayer法和USI法。20世纪60年代末期，Bayer-Hoechst公司和USI公司分别成功地研发出了Bayer法和USI法生产醋酸乙烯的工业技术。利用Bayer法和USI法生产醋酸乙烯其生产流程基本一致，不同点在于这两种方法所使用的催化剂。利用Bayer法生产醋酸乙烯，它的每台反应器的年产能在50kt/a以上。该工艺广泛应用于目前世界上绝大部分新建装置，其催化剂以Pd、Pt为主，以二氧化硅为载体。而利用USI法生产醋酸乙烯，其催化剂为Pd-Au/Al2O3。目前世界上采用这种方法的公司不多，这种方法的整个流程可以分为合成和精制两个部分。
（2）Halcon法。20世纪80年代，Halcon公司成功研发出醋酸乙烯的Halcon法。这种方法是用煤作为原料生成醋酸乙烯的。其生产工艺流程大致可以分为以下六个步骤：以煤为原料生成合成气，合成气羰基合成甲醇，甲醇与合成气羰基合成醋酸，醋酸与甲醇酯化得到醋酸甲酯，醋酸甲酯通过羰基化反应生成亚乙基二乙酸酯（EDA），然后再经热裂解生成醋酸乙烯和醋酸。这种方法实现了以单一原料煤生产醋酸乙烯的突破。
（3）Antage工艺。2001年，Celanese公司研发出了新的固定床VAn-tage工艺，这种新工艺在催化剂方面做了重大改进，醋酸乙烯的收率有了明显的提高。这一方法在随后对新加坡的生产装置进行相应的改造中体现出它的优势。改造后的生产装置在不增加额外投资的情况下，生产能力提高了两成。
3 发展趋势
3.1 催化剂的持续改进
醋酸乙烯的生产离不开催化剂，催化剂是生产的关键因素。所以一直以来有关学者对催化剂做了大量的研究和改进工作，他们在为提高催化剂的活性、使用效率等方面上做出了巨大的贡献。但是催化剂的持续改进仍然是醋酸乙烯生产技术的一个重要的发展趋势。
3.2 新的原料路线的持续优化
自从可以以单一煤为原料生产醋酸乙烯以来，人们寻找新原料制取醋酸乙烯的尝试从未停止过。比如三菱瓦斯化学公司曾经提出了以甲醇和CO反应生成乙醛，以醋酸甲酯和CO反应生成醋酐，这两种原料按Celanese法合成醋酸乙烯，虽然该法在技术上是可行的，但由于在醋酸乙烯的合成中产生大量的循环醋酸，而这又成为限制其工业化的一个瓶颈。在新的原料路线的持续优化的过程中，人们还曾把醋酸乙烯的上下游产品相结合以实现联合装置经济效益最大化的目标。所以新的原材料路线的持续优化也是提高经济效益的一个重要发展方向。
3.3 装置规模的大型化
大规模大型化的装置不但有利于降低单位产品的成本，还有利于资源和能源的综合利用，同时还能降低能耗和生产成本，进一步提高企业的竞争力。
4 结论和建议
目前，乙炔法和乙烯法是生产醋酸乙烯的主要方法，其中乙烯法占据着主导地位。虽然乙炔法采用的装置投资高、污染大，但原油价格的居高不下致使乙炔法在一定区域一定时期内仍具有很大的竞争优势。
根据我国目前的现实情况，建议在资源丰富（水、电、煤等）且生产电石的地区利用电石乙炔法生产醋酸乙烯及其下游产品，以充分发挥地方的资源优势。在考虑新建生产装置时要特别注意适当的经济规模，同时还要结合国内外醋酸乙烯发展方向，做到全面发展，以规避和减少市场风险。
参考文献
[1]姚逸民.化工百科全书（2）[M].北京：化学工业出版社，1991.
[2]李宗会，李保华，刘永杰，等.醋酸乙烯生产技术发展动向[J].化学工程师，2005，122（11）：
26-28.
[3]武金锋.醋酸乙烯技术发展[J].化学工业，2010，（8）：24-26.
作者简介：董有波（1985—），男，滕州中盛化工有限公司醋酸乙烯分厂值班长，助理工程师，研究方向：醋酸乙烯的合成。