丙烯酸的生产工艺

丙烯酸的生产工艺

1、丙烯酸氧化工序

1.1丙烯氧化制丙烯酸

虽然丙烯酸的制备技术多种多样，并且大多数制备技术在工业中也得到了一定的应用。但是最主流的生产工艺仍是丙烯直接氧化成为丙烯酸。以空气中的氧气、丙烯为原料，以水蒸气、高温为氧化条件，同时借助催化剂完成氧化。从化学角度来说，丙烯的氧化可分为两个阶段:第一个阶段是丙烯被氧化成丙烯醛;第二阶段是丙烯醛继续氧化成为丙烯酸。在这两个反应过程中，还会产生醋酸、丙酸、乙酸等副产物。

1.2工艺流程

就目前而言，丙烯氧化成丙烯酸的工艺并没有统一的标准，其工艺流程也是多种多样。大致可将生产工艺流程分两类:①一次性地将反应气体通过催化剂床层，而后将产物通过分离单元进行提纯，这样副产物、未充分反应的原料等都会被分离出来，排出整个生产系统。

②将经过吸收后的气体一次性地再次引入反应器，与新进入的空气、丙烯继续反应。这种工艺流程的优点在于能够提高原材料的利用率，且吸收后的水蒸气能提供二次反应的水分，不再需要专门设置增湿设备。需要注意的是无论哪种工艺流程，丙烯酸氧化过程都会受到催化剂特性、设备等因素的影响。

2吸收、汽提工序

2.1吸收

经过氧化环节的丙烯酸还需再次经过吸收。在此过程中，可选择有机溶剂作为吸收剂。但是由于成本、工艺水平等的限制，在工艺生产中一般都是用水作为吸收剂，并借助吸收塔得到丙烯酸水溶液。另外，丙烯酸溶液浓度与氧化工艺有直接关系。通常会将其控制在40-80%。若丙烯酸溶液浓度较低，则需要在后续的分离环节中会耗费大量的萃取剂，加大生产成本。但如果丙烯酸溶液浓度太高，吸收塔吸收量不足，就会造成丙烯酸的损失，造成极大浪费。由此可见，合理控制丙烯酸溶液浓度是非常重要的。

2.2汽提

在上述氧化环节中，会产生大量的副产物。而后在吸收过程中，部分副产物也会被吸收，

比如醋酸、乙醛等。其中有些副产物会影响到后续工序的生产，为此，需要先对副产物进行脱除或是降低比重操作。这个操作过程就可称之为汽提。其具体工艺流程为:氧化后的气体经过冷却进入吸收塔。吸收塔的部分与顶部加入的吸收水、中部循环液会逆向接触。这样可凝气体就会被冷凝、吸收。而在吸收塔的上部分，未冷凝气体与丙烯酸、吸收水融合，从而形成一定浓度的丙烯酸。通过吸收塔的上卜部分反应，副产物中就会剩卜部分未吸收的不凝气体、水蒸发等被排出，进行后续的废气处理。另外，为控制冷凝、吸收的反应温度，使反应充分发生，可在吸收塔中部循环部分添加冷却器。尽可能地将塔顶温度控制在60℃。吸收塔可以在常压卜进行，但塔顶压力仍需要实际情况进行选择。也就是说，应将吸收塔的温度、压力控制在一个相对稳定的状态。通过整个汽提过程中，丙烯酸水溶液中的大部分轻组分就会被脱除，最终从吸收塔顶部排出系统，而得到的低轻组分含量的丙烯酸水溶液会进入后续的生产流程。

3、分离、粗制工序

3.1分离

分离工序是为了将丙烯酸从丙烯酸水溶液中分离出来，得到高精度的丙烯酸。在这一工序中，丙烯酸与水的分离难度最高，无法采用简单的精馏方法。通常，在工业生产中会采用萃取、共沸、结晶等方法，并以甲苯、异丁醚等有机溶剂为萃取剂、共沸剂。依据生产实际选择一种溶剂，也可以选择多种溶剂组合。

就目前而言，大部分工业生产会选择共沸法。应用这一方法不需要萃取塔，有些共沸剂甚至不需要在添加回收塔等设备，极大简化了生产流程。如选择甲苯为共沸剂，在由丙烯酸、甲苯、水、醋酸等物质组成的混合液中，甲苯、丙烯酸不共沸，通过蒸馏即可分离。水、甲苯、醋酸共沸，通过苯水共沸即可实现分离水、丙烯酸。苯、水共沸时，通过分相法即可回收溶剂。另外，在水、丙烯酸分离过程中，还需要考虑能源消耗、废物回收等问题，最重要的是还应当分析如何保证丙烯酸的性质稳定，不会发生聚合现象。

3.2粗制

之所以进行粗制是因为丙烯酸在特定的条件下会产生二聚体。而二聚体在高温条件卜容易发生分解，鉴于这一特性，在工业生产中可以采用分解回收的方式进行处理。比如设置分解罐，利用150℃的高温使二聚体分解成丙烯酸，同时利用薄腊蒸发器回收丙烯酸。经过这一系列的操作，可使丙烯酸的回收达到60%以上。

4结语

综上所述，通过上述工艺流程能够得到高精度的丙烯酸，并用于后期丙烯酸醋类的聚合，从而进一步促进我国工业的发展。同时，相信随着我国工业技术的发展，丙烯酸的生产工艺会越加成熟，丙烯酸的应用范围也会越来越广泛。