乙酸乙酯加氢合成乙醇反应的研究 乙酸乙酯加氢合成乙醇反应的研究

乙酸乙酯加氢合成乙醇反应的研究

  • 期刊名字:煤化工
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  • 论文作者:邱峰,徐明仲,张彦
  • 作者单位:兖矿国泰化工有限公司
  • 更新时间:2020-03-23
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论文简介

第6期(总第175期)煤化工No 6(Total No 175)2014年12月Coal Chemical IndustryDec.2014乙酸乙酯加氢合成乙醇反应的研究邱峰,徐明仲,张彦(兖矿国泰化工有限公司,山东滕州277527)摘要在兖矿国泰化工有限公司100t/a乙酸乙酯中试装置上,进行了乙酸乙酯加氢合成乙醇的中试研究。通过中试试验,分别考察了反应温度、反应压力、反应物配比和乙酸乙酯空速对乙酸乙酯加氢反应活性和选择性的影响。试验结果表明,适宜的反应条件为:反应温度200℃、反应压力3.0MPa、氢酯比为30、乙酸乙酯空速1.0h,在此条件下,乙酸乙酯转化率可达到96.28%,乙醇选择性可达到96.53%关键词乙酸乙酯,加氢,乙醇,CuSi02催化剂,转化率,选择性文章编号:1005-9598(2014)-06-0036-03中图分类号:TQ223.122文献标识码:A乙醇是重要的化工原料和燃料,关于乙醇的制备2007)一级品要求;H2体积分数≥99%,H2中总S≤0.1×技术,目前主要采用食物发酵法以及乙烯水合法,也106。有采用天然气为原料制备的报道1。近年来,脂肪酸1.3工艺流程以及脂肪酸酯加氢成为目前世界上制备脂肪醇的两氢气(压力3.0MPa,常温)和乙酸乙酯一起从汽大主要工艺路线醋酸及醋酸酯加氢制备乙醇技术越化器的上部进入汽化器,变为反应混合气体。汽化器来越受到人们的重视。醋酸酯加氢制乙醇工艺路线为夹套管式加热器,夹套内为1.3Ma的蒸汽。反应短,反应条件温和、产品分离能耗低,催化剂为常规的混合气进入预热器,预热到温度200℃,再进入加氢铜基复合催化剂,成本较低。同时,由于其原料及产反应器。预热器也是夹套加热器,夹套内为3.8Ma物的腐蚀性较弱,投资额大大降低,更是成为当前研的蒸汽。加氢反应器也是夹套式,夹套内为1.3Ma究的热点。的蒸汽。反应后的气体进入冷凝器,冷凝得到液体产在兖矿国泰化工有限公司建成的100t/a乙酸乙品乙醇,进入分离器进行气液分离,液体留在储罐内酯中试装置上,采用上海交通大学制备的Cu/SiO2催气体排出反应系统,待回用。工艺流程示意图见图1。化剂,研究了加氢过程工艺参数对乙醇合成的影响乙酯脂罐以期为工业化装置设计提供有力的数据支持。蒸汽环1中试试验加氢循环水蒸汽1.1规模及反应条件汽化器预热器反应器采用模拟绝热反应器,中试规模为100分离器t/a。反应条件:温度200℃-240℃,反应压力2.0MPa-3.0MPa,乙酸乙酯空速(简称空速)0.5h~1.5h2,氢气与乙酸乙酯的摩尔比(简称氢酯比)20-60。图1乙酸乙酯加氢合成乙醇中试工艺流程示意图12主要原料规格14分析方法要求乙酸乙酯的质量符合国家标准(GB/T3728对加氢反应器的进气和出气进行气相色谱分析,收稿日期:201407-13作者简介:邱峰(1983-—),男,山东济宁,硕士,工程师,2005年本科毕业于合肥工业大学环境工程专业,主要从事煤化工生产技术管理工作,E-mai1l:qfxs307e163.com。2014年12月邱峰等:乙酸乙酯加氢合成乙醇反应的研究-37-分别确定氢酯比和乙酸乙酯的转化率。色谱型号:此大大降低了热点温度;(3)虽然乙酸乙酯的转化率Agilent7890A;色谱柱型号:HP-Ⅰ NNOWAX;检测器型下降,但液相乙醇含量却随着空速的增大而先升高再号:FDI;柱温40℃,进样器温度220℃,检测器温度逐渐减小,并在空速1.0h时,达到最高值。这是由220℃。乙酸乙酯转化率和乙醇选择性按色谱峰面积于空速太低时,原料的停留时间长,使生成的乙醇过计算(峰面积与质量浓度成正比)。度加氢而生成副产物,而空速太高时,乙酸乙酯还未1.5试验方案来得及转化为乙醇。在一定的条件下,要控制进料的本次试验主要考察空速、氢酯比、反应压力、反应空速,避免过度加氢副产物的生成,但空速也不能太温度对催化剂的活性和选择性的影响。由于参加反应高,太高则原料转化率低,循环量大,能耗增加。因此的氢气大大过量,因此将乙酸乙酯空速作为空速的考空速以1.0h为宜。察依据。为得到最佳的反应条件,每个工况下,分别经色谱分析,确定实际氢酯比,并用色谱来分析加氢反应器出口气相的组成、分离器下部液相组成及放空气签活90体的组成。运88862结果与讨论0.50.600.80.91.01.11.21.31.4.5.6乙酸乙酯空速/h21氢酯比对反应的影响液相乙醇质量分数一乙酸乙酯转化率一▲—乙醇选择性氢酯比对反应的影响见图2。由图2可以看到在氢酯比20~60的范围内,随着氢酯比增大,乙酸乙图3空速对乙酸乙酯转化率和乙醇选择性的影响酯的转化率逐渐降低。但液相乙醇含量、乙醇的选择23反应温度对反应的影响性却随着氢酯比的增大而先升高再逐渐减小,并均在反应温度对反应的影响见图4。由图4可以看氢酯比30时,达到最高值。由试验结果可见,氢酯比到,在200℃-240℃,乙酸乙酯的转化率随着反应温度太小,催化剂加氢能力不足,副产物含量较高;而氢酯的升高明显增加,而乙醇选择性、液相乙醇质量分数比过大,则导致过度加氢反应,同时,能耗也较大,成却随着温度的升高而逐渐降低。这说明温度高于200本过高。因此,氢酯比以30为宜。℃时,随着温度的升高,催化剂的加氢能力提高,高温98有利于乙酸乙酯过度加氢生成,对副产物的生成有97利。因而要控制反应温度,尽量避免副产物生成。从图4中看,温度在200℃为反应的最佳条件。50203040506070氢酯比/mol·mol注94液相乙醇质量分数報93一乙酸乙酯转化率乙醇选择性小爸9291图2氢酯比对乙酸乙酯转化率和乙醇选择性的影响20021022乙酸乙酯空速对反应的影响反应温度/℃由于反应中氢气大大过量,所以考察乙酸乙酯空液相乙醇质量分数乙酸乙酯转化率一乙醇选择性速对加氢反应的影响,乙酸乙酯空速对反应的影响见图3。由图3可以看到,在空速0.5h1-1.5h内,提图4反应温度对乙酸乙酯转化率和乙醇选择性的影响高空速即降低了乙酸乙酯在反应器中的停留时间,产24反应压力对反应的影响生了如下影响:(1)由于反应物的停留时间降低,乙反应压力对反应的影响见图5。由图5可以看酸乙酯转化率下降,但乙醇的选择性略有升高;(2)到,在2.4MPa-3.0ⅫPa,压力主要影响乙酸乙酯的转随着空速的增加,反应器内的有效径向传热系数增化率和液相乙醇质量分数。随着压力的升高,乙酸乙大,强化了传热,并且过量的反应物带走了反应热,因酯的转化率逐渐升高,而乙醇的选择性略有降低。这煤化工2014年第6期可能是高压下乙酸乙酯更易于吸附在催化剂上,导致过度加氢反应,从而导致乙醇选择性下降。同时,液相3结论乙醇的质量分数随压力升高而升高,说明较高的压力有利于提高乙醇的时空收率。从图5中看,压力在3.1通过100t/a中试试验,采用Cu/SiO2催化剂,3.0MPa为反应的最佳条件。研究了乙酸乙酯加氢合成乙醇的反应。试验结果表明,高温、高压、低氢酯摩尔比、低空速都能提高乙酸乙酯的转化率。较合适的反应条件为:反应压力3.0MPa、立N避N反应温度200℃、氢酯比30、空速1.0h1。在该条件下乙酸乙酯的转化率为96.28%、乙醇选择性为96.53%液相乙醇质量分数可达到93.68%。22.42.62.83.03.23.2通过质谱标定和色谱分析,反应副产物主要为反应压力/wPa乙烷、乙烯、乙醛、乙酸甲酯、甲醇、1-丙醇、1-丁醇、液相乙醇质量分数2-丁醇等。一乙酸乙酯转化率一▲—乙醇选择性图5反应压力对乙酸乙酯转化率和乙醇选择性的影响参考文献:2.5最佳工况下的液体产品全组分分析[1]刁春霞.我国醋酸乙烯不同工艺路线的技术经济分析根据以上试验分析,确定较合适的反应条件为:[J].石油化工技术与经济,2009,25(6):10-13反应压力3.0WPa、反应温度200℃、氢酯比30、空速[2]胡玉容,王科,李扬,等.乙酸乙酯加氢制备乙1.0h。在此条件下进行试验,得出乙酸乙酯的转化醇反应工艺流程模拟[J.化学工程师,2011,25(9)率为96.28%,乙醇选择性为96.53%,液相乙醇质量分数为93.68%。并通过质谱标定和色谱分析,确定反应[3]李扬,曾健,王科,等.醋酸酯化合成乙醇工艺副产物主要为乙烷、乙烯、乙醛、乙酸甲酯、甲醇、1及经济性分析[.精细化工原料及中间体,2011,13(11):丙醇、1-丁醇、2-丁醇等6-10From Ethyl Acetate to Ethyl Alcohol Through HydrogenationQiu Feng, Xu Mingzhong and Zhang YanYankuang Cathay Coal Chemicals Co, Ltd, Tengzhou Shandong, 277527, China)Abstract The production of ethyl alcohol from ethyl acetate through hydrogenation was investigated in a 100 t/a pilotplant which was built in Yankuang Cathay Coal Chemicals Co, Ltd. This investigation was to find out the impact oftemperature,pressure, mole ratio of H2 to ethyl acetate and LHSV of ethyl acetate on the reactivity and selectivity of thehydrogenation of ethyl acetate. The investigation result indicated that the optimized reaction conditions were: 200C(temperature),3.0 MPa(pressure), 30(mole ratio of H2 to ethyl acetate)and 1.0 h"(LHSV). Under such reaction conditions, the conversion rateof ethyl acetate and the selectivity to ethanol could be up to 96.28% and 96.53%0, respectively.Key words ethyl acetate, hydrogenation, ethyl alcohol, copper/silica catalyst, conversation rate, selectivity版权声明稿件自录用之日起,其专有出版权和信息网络传播权即授予本刊,同时许可本刊转授第丬三方使用。若作者对此有异议,请在来稿时声明,本刊将作适当处理。

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