醋酸甲酯循环法制醋酸乙烯工艺模拟
作者：张瑞英 王瑶 李悦 张琦 杨宇轩 苑巍
来源：《当代化工》2020年第09期
reactor软件
        摘 要：基于醋酸甲酯羰基化和二醋酸亚乙酯（EDA）热裂解反应过程研究，利用化工流程模拟软件ASPEN PLUS进行醋酸甲酯循环法生产精制醋酸乙烯（VAC）的工艺模拟与优化。提出一种以煤制合成气为主要原料制取EDA，接着使EDA在反应流化床中裂解，最后精制生产VAC的生产流程。全程无废气排放，并且在全流程的反应中会得到大量的副产物包括醋酸和，二者皆可以与甲醇反应生成醋酸甲酯，循环到反应器起点处，作为原料重新参与生产精制醋酸乙烯。该工艺经过流程模拟和优化，进行实际工业运行关键操作变量的灵敏度分析，实现醋酸乙烯的生产和精制，所得醋酸乙烯的质量分数达到99.99%以上。
        关 键 词：醋酸甲酯;醋酸乙烯;循环经济;煤化工;模拟优化
        中图分类号：TQ225.24 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）09-1871-05
        Abstract： Based on the study of the reaction process of methyl acetate carbonylation and EDAthermal cracking， the chemical process simulation software ASPEN PLUS was used to simulate and optimize the process of producing refined vinyl acetate （VAC） by methyl acetate recycling method. A production process of VAC through preparingEDA from syngas from coal， then cracking it in a reactive fluidized bed， finally distillation and purifi
cation，was put forward. In the process， there is not exhaust emission in the whole process， a large number of by-products of acetic acid and acetic anhydride can be reacted with methanol to produce methyl acetate， which can be recycled to the reactor starting point. After the process simulation and optimization， the sensitivity analysis of the key operating variables in the actual industrial operation was carried out to realize the production and refining of vinyl acetate， and the mass fraction of vinyl acetate obtained reached 99.99%.
        Key words： Methyl acetate; Vinyl acetate; Circular economy; Coal chemical industry; Simulation and optimization
        醋酸乙烯（VAC）在化工生產中有着重要的地位，VAC及其衍生物广泛应用于航空、纺织、制药等领域[1-4]。目前，生产VAC的方法主要是乙烯法[5]和乙炔法。乙烯法的原料乙烯因原油价格的不稳定性有着波动的风险，并且装置多偏老化。乙炔法也因为高能耗和高污染问题亟待改进[6]。并且，工艺的优化改进都有局限性，同时缺乏对VAC生产工艺在循环经济方面的研究[7]。20世纪80年代，美国的Halcon科学设计公司提出醋酸甲酯与合成气经羰基合成制醋酸乙烯的路线，但是尚缺少对其工业化的研究[8]。
        近年来，国际原油价格的波动吸引了对可替代能源技术的关注，由于我国“富煤少油”的现状，煤化工得到越来越多的研究[9-11]。鉴于此，流程设计以醋酸甲酯和煤制合成气进行羰基化反应生成二醋酸亚乙酯（EDA），然后EDA经热裂解反应生产粗VAC，提纯后得到质量分数达到99.99%以上的产品VAC。副产物醋酸、与甲醇反应生成醋酸甲酯，作为原料循环。此工艺脱离了石油化工路线，有着极大的工业生产优势，并且符合“资源—产品—再生资源”的循环经济理念[12]。
        1 醋酸甲酯循环法制VAC工艺设计理念
        醋酸甲酯循环法制VAC工艺中共3个工段。第一工段是EDA合成工段中合成气的循环，塔中轻组分为未反应的合成气、醋酸甲酯将回到反应釜中继续反应。第二工段是EDA裂解，在生产过程中，有大量的产生，循环一部分用于EDA裂解过程中抑制生成。第三工段是流程中的醋酸、与甲醇反应生成醋酸甲酯原料，实现了的充分利用，同时节省了原料。以年产10万t醋酸乙烯为例，循环设计理念图如图1所示。

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