簡述醋酸生產甲醇羰基化工藝中雜質的處理
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摘 要：醋酸是一種重要的化工原材料，在多個領域都具有廣泛的用途。當前醋酸的主要的制備方法時甲醇羰基化合成法，該生產工藝是以甲醇、一氧化碳為原材料，采用銠-碘催化劑體系，在一定溫度壓力下發生化學反應而得到醋酸。在此工藝條件下，不可避免地會產生一些雜質。本文章對工業醋酸生產過程中出現的雜質及其處理方式進行介紹。
關鍵詞：醋酸生產；甲醇羰基化；雜質處理；鐵離子
醋酸是一種非常重要的有機化工原料，在化工生產中具有非常廣泛的用途，可以用以生產醋酸乙烯、醋酸酐、對苯二甲酸、醋酸鹽和醋酸酯類等多種化工產品，在紡織、醫藥、相交、引燃、農藥、電子和食品等多種領域都是不可缺少的重要原料。當前生產醋酸的主要方式是甲醇羰基法，該生產方法是以甲醇和一氧化碳為主要原料，在一定的溫度和壓力下，以銠/銥—碘作為催化劑，甲醇和一氧化碳發生反應從而生成為醋酸，之后通過閃蒸分離及精餾提純工藝而得到醋酸成品[1]。該工藝的甲醇轉化率，但是工藝中化學組分較多，因此副反應較多，導致醋酸中雜質較多。如何控制甲醇羰基化工藝生產醋酸過程中的雜質以及如何對這些雜質進行處理是當前醋酸生產過程中的一個重要課題。
1 雜質水的處理
在醋酸生產工藝出現的多種雜質中，水分是含量最多、的一種，在醋酸成品中水分越多醋酸咋總含量中的質量占比就越小，因此水分是醋酸生產中需要重點控制的一種雜質。
在傳統的甲醇羰基制備醋酸的工藝流程中，除水過程發生在三塔精餾這一工序。粗醋酸的水分含量一般在10%～15%范圍內，在三塔精餾工序中，粗醋酸由脫輕塔進入脫水塔中進行脫水處理，在脫水處理技術中，常采用加強脫水塔蒸汽量、擴大脫水塔頂采效果等方法來對醋酸進行脫水，經過脫水塔處理的粗醋酸水分含量將被降低到0.3%左右。在粗醋酸由脫水塔進入成品塔的過程中，還有一個除水過程，這一除水過程主要采用加大塔頂回流量和回流罐處采出量比例的方式進行脫水處理，經過這一脫水過程的醋酸水含量將被降低至0.1%左右[2]。
此外，降低合成體系母液中水含量也是醋酸脫水研究的一個重要方向。國外有企業通過銠—碘甲烷催化劑中引入高濃度碘化鉀的工藝，降低了制備體系母液中的水量，從而使得粗醋酸中的水含量大為降低，在經過三塔精餾工序后，醋酸水分進一步降低，最終得到水含量在0.05%以下的醋酸成品。
2 雜質鐵的處理
在醋酸的制備過程中無法避免與鐵制設備的接觸，這是醋酸中鐵離子的主要來源。當醋酸作為化工原料參與到化學反應中時，鐵離子會對反應產生很大影響，因此對于醋酸產品來說，鐵離子的含量對醋酸質量等級劃分有著至為關鍵的影響。
在當前的醋酸生產工藝中，對鐵離子的脫除處理主要發生在成品精餾塔和提餾塔中。在成品精餾塔中鐵離子以醋酸鹽的狀態存在，無法揮發的鐵離子附著在成品精餾塔的釜壁上。含有鐵離子的醋酸被打入提餾塔上部進行精餾提純，分離后的醋酸蒸汽返還到精餾塔中，使高沸點、難揮發的鐵鹽被留在提餾塔的釜液中，從而達到脫除鐵離子的目的在此基礎上，一些企業采取了進一步的措施對生產工藝進行改進，以減少鐵離子對醋酸的影響。如在成品塔中降低強腐蝕性物質的引入，以降低不銹鋼設備、管道的腐蝕程度，從而減少因設備、管道腐蝕而流入醋酸的鐵離子?；蛘邔υO備進行升級改在，將不銹鋼材料的設備、管道改用超耐腐蝕的合金材料制作，以降低工藝過程中鐵離子的引入。
3 雜質碘的處理
當前對于醋酸中碘雜質的脫除主要有兩種方法，一種是化學處理法，另一種是吸附法?；瘜W處理法是采用一定的化學試劑將烷基碘轉化為無機碘，從而降低醋酸中有機碘含量，但此方法工序復雜、成本高，實用性不強。吸附法是實用載銀分子篩、活性炭纖維、高分子碳小球及載銀離子交換樹脂等材料對碘進行吸附，是目前工業生產中脫除碘雜質的主要方法。
載銀分子篩吸附脫碘是通過含銀的可溶性鹽類溶液與分子篩進行離子交換成陰離子型分子篩而制成的，可交換的陰離子與醋酸中的碘發生反應形成碘化銀，從而達到去除碘雜質的目的。
活性炭纖維與普通的活性炭顆粒相比，具有微孔含量大、現為直徑小、表面積大、吸附能力強、吸附容量大等特點，對醋酸中碘分子、碘化氫等碘化物有良好的脫除效果。
高分子碳小球是一種新型的醋酸脫碘吸附劑，它避免了傳統載銀吸附劑銀離子易脫落的弊端，能夠將醋酸產品中碘離子含量降低到10-9級以下，具有低成本、高效率、無污染的優點。
4 總結
作為重要的化工原料，市場對醋酸的需求一直呈現增長的趨勢，隨著我國醋酸及相關產業的不斷發展，醋酸產品的質量也面對著越來越高的要。當前以銠—碘為催化劑的甲醇羰基化合法是最為成熟的醋酸生產技術，由于原料及設備的原因，在醋酸的生產過程中會產生水、鐵離子及碘等雜質，對醋酸成品的質量會造成很大影響，尋找高效、經濟、環保的雜質處理方法是所有研究者都必須面對的問題。
參考文獻：
[1]張浩.醋酸生產甲醇羰基化工藝中雜質的處理[J].化學工程與裝備，2013（7）：58-60.
[2]賀星淳，曹彬.甲醇低壓羰基合成醋酸工藝、流程及控制新進展[J].中小企業管理與科技，2017（2）：187-188.
作者簡介：
劉偉（1983- ），男，遼寧省鐵嶺市，本科，工程師，研究方向：化工生產管理。
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