Axit acrylic và este của nó là chất trung gian hóa học quan trọng cho lớp phủ, chất kết dính, hóa chất xử lý nước và chất trợ dệt, và propylene là nguyên liệu thô cơ bản phổ biến nhất để sản xuất axit acrylic công nghiệp. Phần lớn các đơn vị axit acrylic trong nước sử dụng con đường oxy hóa xúc tác propylene. Nhiều doanh nghiệp sản xuất tập trung vào việc tối ưu hóa nhiệt độ lò phản ứng oxy hóa, tốc độ không gian và các thông số quy trình khác, nhưng dễ dàng bỏ qua tác động liên tục do chất lượng monome propylene mang lại. Các tạp chất dạng vết trong nguyên liệu thô làm giảm độ chọn lọc của chất xúc tác và tăng sản phẩm phụ, điều này không chỉ làm tăng mức tiêu thụ đơn vị nguyên liệu thô mà còn dễ dẫn đến hiện tượng quá màu của axit acrylic thành phẩm. Bài viết này trình bày các kịch bản ứng dụng của propylene trong chuỗi công nghiệp axit acrylic, phân tích các ưu điểm của quy trình của propylene chất lượng cao và cung cấp các tài liệu tham khảo lựa chọn cho việc thu mua nguyên liệu thô của các nhà máy axit acrylic.
I. Các kịch bản ứng dụng Propylene trong chuỗi công nghiệp axit acrylic và este
Propylene tạo ra axit acrylic thô thông qua quá trình oxy hóa xúc tác ở pha khí hai giai đoạn. Sau khi tinh chế, nó có thể được bán trực tiếp hoặc tổng hợp thêm thành các este acrylic khác nhau. Toàn bộ quá trình rất nhạy cảm với tạp chất propylene và độ ổn định của nguyên liệu thô quyết định trực tiếp đến hiệu quả vận hành của thiết bị.
Hiện nay, lộ trình sản xuất axit acrylic chính thống trên toàn cầu là phương pháp oxy hóa propylene hai giai đoạn, với quy trình rõ ràng:
Quá trình oxy hóa giai đoạn đầu: Propylene → Acrolein
Propylene và không khí thực hiện phản ứng oxy hóa dưới tác dụng của chất xúc tác molypden-bismuth để tạo ra acrolein;
Quá trình oxy hóa giai đoạn thứ hai: Acrolein → Axit acrylic
Acrolein được tiếp tục oxy hóa xúc tác dưới chất xúc tác molypden-vanadi để thu được axit acrylic thô;
Tinh chỉnh và mở rộng hạ nguồn
Axit acrylic thô trải qua quá trình chiết xuất và tinh chế để loại bỏ các tạp chất như axit axetic và furfural, thu được axit acrylic tinh chế; Axit acrylic tinh chế sau đó phản ứng với metanol, etanol và butanol để tạo ra các sản phẩm như metyl acrylat, etyl acrylat và butyl acrylat.
Toàn bộ quá trình oxy hóa là một phản ứng xúc tác chọn lọc tỏa nhiệt mạnh. Khi thành phần propylene dao động hoặc tạp chất vượt quá giới hạn, khả năng xảy ra hiện tượng di chuyển điểm nóng và lượng lớn sản phẩm phụ là rất cao. Một số doanh nghiệp gặp phải tình trạng tăng tạp chất axit axetic và aldehyd sau khi thay đổi nguồn khí propylene và nguyên nhân cơ bản nằm ở việc kiểm soát nguyên liệu thô không đầy đủ.
Là một doanh nghiệp sản xuất nguồn propylene, ZL Energy tối ưu hóa các chỉ số kiểm soát nội bộ của sản phẩm theo đặc điểm của quá trình oxy hóa axit acrylic, kiểm soát chặt chẽ các thành phần propyne, propadiene, tổng lưu huỳnh và hydrocarbon nặng. Nó dựa vào các đơn vị chỉnh lưu liên tục để đảm bảo độ ổn định của thành phần lô, đưa ra báo cáo thử nghiệm sắc ký hoàn chỉnh cho từng lô, đáp ứng các yêu cầu phân tích đầu vào của các đơn vị axit acrylic và thích ứng với nhu cầu đảm bảo cung cấp dài hạn của dây chuyền sản xuất axit acrylic liên tục quy mô lớn.
II. Hiệu suất cốt lõi Ưu điểm của Propylene chất lượng cao trong sản xuất axit acrylic
Propylene có độ tinh khiết ổn định và tạp chất thấp có thể bảo vệ các chất xúc tác oxy hóa hai giai đoạn, ngăn chặn các phản ứng phụ, cải thiện hiệu suất axit acrylic, giảm tải đơn vị tinh chế và kéo dài thời gian vận hành chu kỳ dài của thiết bị.
Các chất xúc tác oxy hóa molybdenum-bismuth và molybdenum-vanadi rất dễ bị ngộ độc bởi sunfua và hydrocacbon không bão hòa; đồng thời, alkyne và các thành phần nặng trải qua quá trình trùng hợp và oxy hóa sâu, tạo ra axit hữu cơ và nhựa đường. Propylene chất lượng cao có thể mang lại nhiều lợi ích:
Trì hoãn hoạt động của chất xúc tác Suy giảm, kéo dài chu kỳ tái sinh
Các tạp chất như lưu huỳnh và diolefin liên tục phá hủy các vị trí hoạt động của chất xúc tác. Propylene có độ tạp chất thấp có thể kéo dài tuổi thọ của chất xúc tác và giảm chi phí thay thế và tái sinh.
Cải thiện tính chọn lọc của phản ứng, giảm sản lượng phụ
Các tạp chất kích hoạt quá trình oxy hóa sâu, tạo ra axit axetic, CO và CO₂. Propylene đủ tiêu chuẩn ổn định có thể làm giảm tỷ lệ sản phẩm phụ, cải thiện năng suất axit acrylic một lần và giảm mức tiêu thụ đơn vị propylene.
Ổn định các điểm nóng của lò phản ứng, tránh rủi ro về an toàn
Các tạp chất gây ra phản ứng bạo lực cục bộ và di chuyển điểm nóng, làm tăng nguy cơ chạy trốn lò phản ứng; propylene với thành phần đồng nhất tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm soát quá trình và đảm bảo hệ thống oxy hóa hoạt động ổn định.
Giảm tiêu thụ năng lượng chỉnh lưu, cải thiện chất lượng axit acrylic thành phẩm
Các sản phẩm phụ tăng lên như axit furfural và axit hữu cơ làm tăng khó khăn trong quá trình phân tách trong quá trình chỉnh lưu và cũng gây ra hiện tượng ố vàng axit acrylic; propylene chất lượng cao có thể ổn định màu sắc sản phẩm và giảm sản phẩm không phù hợp.
| Mục so sánh | Propylene công nghiệp tuân thủ (Thích hợp cho các đơn vị axit acrylic) | Propylene có tạp chất quá mức | Tác động sản xuất trực tiếp |
|---|---|---|---|
| Độ tinh khiết của propylene | Lớn hơn hoặc bằng 99,5% | Độ tinh khiết thấp, làm giàu thành phần nặng | Biến động tải oxy hóa, tăng tiêu thụ propylene |
| Propyne, Propadien | Kiểm soát giới hạn trên nghiêm ngặt | Nội dung tương đối cao | Tạo ra nhựa đường làm tắc nghẽn đường ống, làm trầm trọng thêm quá trình lắng đọng cacbon xúc tác |
| Tổng hàm lượng lưu huỳnh | Tiêu chuẩn kiểm soát nội bộ thấp | Hàm lượng lưu huỳnh quá mức | Ngộ độc vĩnh viễn chất xúc tác oxy hóa, độ chọn lọc giảm nhanh |
| Cấp sản phẩm phụ | Tạp chất axit axetic và aldehyd ổn định và thấp | Sản phẩm phụ liên tục tăng | Tăng tiêu thụ năng lượng chỉnh lưu, axit acrylic dễ bị đổi màu |
| Trạng thái hoạt động của đơn vị | Có thể hoạt động ổn định liên tục lâu dài | Điều chỉnh quy trình thường xuyên, tái tạo chất xúc tác thường xuyên hơn | Tăng chi phí bảo trì, rút ngắn thời gian sản xuất hiệu quả |
III. Yêu cầu cứng đối với các chỉ số nguyên liệu thô propylene chính trong các đơn vị axit acrylic
Quá trình oxy hóa hai giai đoạn đối với axit acrylic là một hệ thống xúc tác có tính chọn lọc cao. Không thể sử dụng propylene đã pha trộn; Phải lựa chọn propylene công nghiệp sản xuất bằng phương pháp chỉnh lưu, trong đó giám sát chính ba chỉ tiêu chính: alkynes, tổng lưu huỳnh và các thành phần nặng.
Quy trình axit acrylic không nghiêm ngặt như tiêu chuẩn oxit propylen metallicocene PP hoặc HPPO, nhưng khả năng chịu đựng của nó thấp hơn nhiều so với khí nhiên liệu thông thường. Hướng điều khiển cốt lõi:
Propyne, Propadien:Các thành phần chưa bão hòa dễ bị polyme hóa và tạo cốc trong môi trường oxy hóa, làm tắc nghẽn bộ trao đổi nhiệt và lớp xúc tác trong quá trình vận hành lâu dài;
Tổng lưu huỳnh:Vết sunfua liên tục tích tụ, làm hỏng chất xúc tác oxy hóa không thể phục hồi;
Linh kiện nặng từ C4 trở lên:Phân hủy dưới nhiệt để tạo ra các sản phẩm phụ nặng, làm tăng áp lực lên phần tinh chế.
Một số propylene hỗn hợp giá rẻ trên thị trường có biến động lớn về thành phần. Trong ngắn hạn, nó có thể tiết kiệm chi phí mua sắm, nhưng về lâu dài nó mang lại những tổn thất tiềm ẩn như tiêu thụ chất xúc tác và tăng tiêu thụ đơn vị nguyên liệu thô. Các sản phẩm propylene của ZL Energy được tinh chỉnh và lưu trữ độc lập trong các thùng ngăn, loại bỏ sự trộn lẫn của các thành phần bên ngoài và có thể cung cấp nguồn khí ổn định lâu dài cho các nhà máy axit acrylic lớn.
IV. Tóm tắt thực tế các khuyến nghị về mua sắm và sử dụng propylene của các doanh nghiệp axit acrylic
Việc mua sắm propylene cần được xem xét toàn diện về độ tinh khiết, độ ổn định của tạp chất và khả năng đảm bảo cung cấp lâu dài. Không được chỉ sử dụng đơn giá làm cơ sở để quyết định mua sắm.
Trước khi thêm các đơn vị axit acrylic mới hoặc thay đổi nhà cung cấp propylene, hãy tiến hành chạy thử theo từng giai đoạn và liên tục theo dõi những thay đổi về năng suất, sản phẩm phụ và điều kiện xúc tác;
Cải thiện các hạng mục kiểm tra đầu vào; ngoài độ tinh khiết thường lệ, hãy thường xuyên kiểm tra tổng lượng lưu huỳnh, alkyne và các thành phần nặng;
Thường xuyên bảo trì hệ thống tiền xử lý propylene, được trang bị các bộ phận hấp phụ và lọc để tránh các tạp chất thứ cấp do đường ống vận chuyển đưa vào;
Các doanh nghiệp sản xuất quy mô lớn liên tục nên ưu tiên ký kết các thỏa thuận cung cấp khí dài hạn để chống lại rủi ro biến động nguồn cung thị trường.
Nếu các doanh nghiệp sản xuất axit acrylic và acryit đang tiến hành đo điểm chuẩn nguyên liệu thô hoặc sàng lọc các nguồn khí propylene, ZL Energy có thể cung cấp mẫu để xác minh điều kiện làm việc và xây dựng các giải pháp cung cấp khí phù hợp dựa trên các điều kiện của quá trình oxy hóa.
