1. Обща информация за акриловата киселина Акриловата киселина (AA) е важна ненаситена органична киселина и основен химичен мономер. Нейната молекулна структура съдържа както карбоксилна група, така и въглерод-въглеродна двойна връзка, което ѝ придава висока химична реактивност. Тя ...
Споделяне
Акриловата киселина (AA) е важна ненаситена органична киселина и основен химичен мономер. Молекулната ѝ структура съдържа както карбоксилна група, така и въглерод-въглеродна двойна връзка, което ѝ придава висока химична реактивност.
Тя намира широко приложение при производството на свръхабсорбиращи полимери, акрилови естери, лепила, покрития, емулсии и различни функционални полимерни материали.
Промишленият акрилов киселина се произвежда главно чрез каталитично окисление на пропилен или акролеин. Суровата акрилова киселина обикновено съдържа вода, оцетна киселина, муравейна киселина, ацеталдехид, акролеин и други примеси с ниска точка на кипене, както и малеинова киселина/малеинов анхидрид, бензалдехид, димери на акриловата киселина и други странични продукти с висока точка на кипене. В зависимост от производствения процес може да се наложи контрол върху следовите примеси като пропионова киселина и фурфурал.
Акриловата киселина има атмосферна точка на кипене от приблизително 141°C и е силнополимеризиращ мономер. Повишени температури, недостатъчен контрол върху инхибиторите, локално прегряване или замърсяване с примеси могат да увеличат риска от нежелана полимеризация.
Следователно, очистването на акриловата киселина не е просто въпрос на повишаване на чистотата на продукта. Надежден процес трябва едновременно да решава отстраняването на примеси с ниска точка на кипене, възстановяването на акриловата киселина от тежките остатъци и контрола на полимеризацията в цялата система за очистване.
За високочиста ледена акрилова киселина (GAA) целевата чистота на продукта обикновено е над 99,5 %, като се поставят строги изисквания към съдържанието на влага, цвят и инхибитор.
Суровата акрилова киселина може да съдържа вода, оцетна киселина, формиева киселина и различни алдехидни примеси с различна летливост. Простото изпаряване може да отстрани част от леките компоненти, но е трудно да се осъществи последователен контрол върху остатъчното съдържание на киселини, алдехиди и влага в крайния продукт.
Това става особено важно, когато акриловата киселина се използва в последващи полимеризационни процеси. Дори следи от примеси могат да повлияят върху чистотата на продукта, цвета му, поведението при полимеризация и крайното качество на полимера.
YHCHEM използва ступенчеста вакуумна дестилация за отделяне на вода и нискоизпаряващи се примеси въз основа на разликите в летливостта им. Чрез комбиниране на насадки с нисък перепад на налягането, оптимизиран контрол на рефлукса и ниско задържане на течност системата подобрява ефективността на отделянето, като намалява времето на престой на акриловата киселина в зоните с висока температура.
За суровини с относително високо съдържание на влага или по-сложни профили на примеси могат да бъдат включени допълнителни единици за дехидратация или предварителна обработка в процеса.
При конвенционалните процеси на дестилация на партиди акриловата киселина може да остане в ребойлера и в долната част на колоната в продължение на продължителни периоди. Когато локалните температури станат твърде високи или условията за инхибиторите се разколебаят, акриловата киселина може да претърпи димеризация или полимеризация. Получените полимери могат да се отлагат върху топлообменниците, насипните тела и тръбопроводите, което води до намаляване на ефективността на топлопреминаването, увеличаване на хидравличното съпротивление, замърсяване и дори запушване.
Вакуумната операция се използва за намаляване на температурата на изпаряване на акриловата киселина, докато непрекъснатото подаване и отвеждане заедно с проектирането на система с ниско задържане помагат да се намали времето на престой в областите с висока температура.
Системата може също така да интегрира дозиране на инхибитори, мониторинг на температурата, контрол на вакуума и блокировки при аномални температури. Чрез координиране на температурата, нивото на вакуума, времето на престой и условията за инхибиторите процесът намалява рисковете от полимеризация както от технологична, така и от конструктивна гледна точка.
По време на дестилацията малинови съединения, димери на акрилна киселина, олигомери и други високовриещи примеси постепенно се натрупват в дъното на колоната. Непрекъснатото затопляне на този тежък остатък не само увеличава енергийните разходи, но може също да ускори димеризацията и полимеризацията. В същото време директното отстраняване на остатъка може да доведе до значителна загуба на възстановима акрилна киселина.
Надолу по технологичния поток след дестилационната система е инсталиран изпарител с изтрита пленка за дълбоко възстановяване на акрилна киселина от тежкия остатък. Въртящият се скребец разпределя материала в тънка и равномерна пленка по загрята повърхност. Остатъчната акрилна киселина следователно може да изпарява бързо при кратко време на престой, докато димерите, олигомерите и другите високовриещи остатъци се отвеждат непрекъснато през изхода за тежката фаза.
Дестилация за основно пречистване + Изпаряване с изтрита пленка за възстановяване на остатъците
Вместо да принуждаваме колоната за дестилация непрекъснато да изпарява все по-концентрираното остатъчно дънно вещество, изпарителят с измит филм осигурява по-подходящ метод за възстановяване на ценна акрилова киселина при минимизиране на продължителното термично въздействие.
Като се имат предвид характеристиките на акриловата киселина – лесна полимеризация, сложен състав на примесите и трудно обработване на високовриещите остатъци – YHCHEM предлага интегриран непрекъснат процес за пречистване:
Предварителна обработка на суровината → Вакуумно отстраняване на леките фракции / дехидратация → Дестилация на акрилова киселина → Възстановяване на остатъка чрез изпарител с измит филм → Кондензация и стабилизиране на продукта
Комбинацията от вакуумна дестилация и изпарение с измит филм позволява различните примеси да се обработват в специализирани етапи на процеса.
Преди очистването се анализират съставът на суровината, съдържанието на влага, нискокипящите примеси, висококипящите компоненти и условията на инхибитора. В зависимост от характеристиките на конкретния материал могат да се конфигурират системи за филтриране, предварително загряване и дозиране на инхибитор, за да се осигурят стабилни условия на подаване към последващата дестилация.
Работата под вакуум намалява температурата на разделяне в системата. Чрез многостепенен газово-течен масов пренос вътре в колоната за дестилация водата, оцетната киселина и други нискокипящи компоненти могат да бъдат ефективно отстранени.
Съотношението на рециркулиращия поток, позицията на подаване и вътрешната товароподемност на колоната са оптимизирани, за да се постигне ефективно разделяне на леките компоненти при минимизиране на времето, през което акриловата киселина пребивава в зони с висока температура.
След отстраняване на леките компоненти материала навлиза в основната колона за почистване. Чистотата на акриловата киселина се подобрява допълнително чрез координиран контрол на вакуумното ниво, съотношението на рефлукса, задържането на течност и топлинната мощност на ребойлера.
За специални суровини, съдържащи относително високи концентрации на примеси с температура на кипене, близка до тази на целевия продукт – например пропионова киселина, маршрута за почистване трябва да се проектира специално въз основа на ГХ-състава на суровината и техническите изисквания към крайния продукт, а не чрез просто повишаване на температурата или съотношението на рефлукса.
Висококипящият остатък, извеждан непрекъснато от дъното на дестилационната колона, постъпва в изпарителя с триеща се филмова повърхност. Триещият елемент формира материала в равномерен тънък филм, което значително подобрява топлообмена и масообмена.
Възстановимата акрилова киселина в остатъка се изпарява и кондензира бързо, докато димерите, олигомерите, полимерите и другите висококипящи примеси се извеждат през изхода за тежката фаза.
Основната цел на този етап е да се възстанови ценна акрилова киселина от остатъка на дъното на колоната, да се намалят загубите на суровини и да се минимизират рисковете от полимеризация, свързани с продължително нагряване в ребойлера.
Очистената акрилова киселина се кондензира и прехвърля в резервоара за съхранение на продукта. Концентрацията на инхибитор и условията за съхранение могат да се регулират според изискванията към продукта.
Цялата система може да бъде оборудвана с функции за наблюдение и взаимно блокиране относно температурата, налягането, вакуума, охлаждането и подаването на инхибитор. При аномално повишаване на температурата, колебания на вакуума или отказ на системата за охлаждане могат да се активират съответни защитни мерки, за да се подобри безопасното и надеждно непрекъснато функциониране.
Предварителна обработка → Вакуумно отделяне на леките фракции / дехидратация → Дестилация
Основната цел е контролът върху влагата, оцетната киселина и други ниско кипящи примеси, за да отговаря акриловата киселина на изискванията за по-нататъшна естерификация или конвенционални процеси на полимеризация.
Точно отделяне на леките фракции → вакуумна дестилация за пречистване → възстановяване на остатъка чрез филмова дестилация → стабилизиране на продукта
Процесът може да се проектира за целева чистота на акриловата киселина от 99,5 % или по-висока, като осигурява по-строг контрол върху влагата, ниско кипящите примеси и цвета на продукта.
За приложения с по-строги изисквания към следови примеси като пропионова киселина, алдехиди и малеинови съединения процесът на пречистване може да се адаптира според газовата хроматографска композиция на суровината, целевата чистота и необходимата производствена мощност.
По-ниска температура и по-кратко време на престой. Вакуумната дестилация намалява работната температура, докато изпаряването с размазана филмова пленка минимизира термичното въздействие върху тежките остатъци. Това помага да се намали димеризацията, полимеризацията и замърсяването на оборудването.
Ступенчата сепарация на леки и тежки примеси. Предната дестилационна секция отстранява водата и нискокипящите примеси, докато по-нататъшният изпарител с размазана филмова пленка възстановява акриловата киселина от висококипящите остатъци. Всяка единица за сепарация изпълнява задачата, за която е най-подходяща.
По-високо възстановяване на акрилова киселина. Ценната акрилова киселина, останала в остатъка от дъното на колоната, може да бъде допълнително възстановена, което намалява загубите на суровини, свързани с отвеждането на тежките компоненти.
Специализирана инхибиция на полимеризацията и контрол на безопасното функциониране. Дозирането на инхибитор, температурата, вакуумът и времето на престой могат да се управляват като интегрирана система, специално проектирана според характеристиките на полимеризацията на акриловата киселина.
Интегрирано непрекъснато преработване. Дестилация, изпаряване с изтрита пленка, кондензация, вакуум, контрол на температурата и автоматизация могат да бъдат интегрирани в пълна система, подходяща за разработване на процеси, верификация в пилотен мащаб, мащабиране и непрекъснато промишлено производство.
Производител на нови материали в Дзянсу имаше затруднения по време на пречистването на сурова акрилова киселина, съдържаща малеинови съединения, димери на акриловата киселина, олигомери и други примеси с висока точка на кипене.
Оригиналният процес използваше периодично вакуумно дестилиране. За подобряване на възстановяването на акриловата киселина остатъкът от дъното на колоната трябваше да се нагрява непрекъснато в продължение на продължителни периоди.
С увеличаването на концентрацията на тежките компоненти акриловата киселина оставаше при високотемпературни условия по-дълго време. Това постепенно водеше до отлагане на полимери, намаляване на ефективността на топлопреминаването, замърсяване на оборудването и запушване на тръбопроводите. Едновременно с това значително количество възстановима акрилова киселина се изхвърляше заедно с тежките остатъци, а за почистване на оборудването бяха необходими чести спирания.
За решаване на проблемите, свързани с дългото престояване при висока температура и слабото възстановяване от тежките остатъци, YHCHEM модернизира процеса до:
Колона за вакуумна дестилация + Изпарител с резачки
Колоната за вакуумна дестилация осъществява основното разделяне на акриловата киселина от вода, оцетна киселина и други примеси с ниска точка на кипене. Тежкият остатък от дъното на колоната се подава непрекъснато към изпарителя с резачки, където остатъчната акрилова киселина бързо изпарява от тънка пленка и се възстановява чрез кондензация.
Димерите, олигомерите и полимерните остатъци се извеждат през изхода за тежката фаза. Системата също включва контрол на инхибитора, температурата и вакуума, за да се намали още повече риска от полимеризация.
След оптимизиране на процеса рисковете от полимеризация на материала и замърсяване на оборудването бяха значително намалени. Чистотата на акриловата киселина можеше да се поддържа в целевия диапазон от 99,5 % или по-висока. Ценни компоненти в тежкия остатък бяха допълнително възстановени, честотата на почистване на оборудването беше намалена, а стабилността на непрекъснатата експлоатация беше подобрена.
Ключът към пречистването на акриловата киселина не е само постигането на по-висока чистота на продукта. По-важно е процесът да осигурява стабилно разделяне на примеси с ниска точка на кипене, висококипящи остатъци и ценна акрилова киселина, като едновременно с това минимизира рисковете от полимеризация.
Чрез комбиниране на вакуумна дестилация, изпаряване с изтрита пленка и специализиран контрол за безопасността при инхибиране на полимеризацията YHCHEM отделя различните групи примеси в специални етапи на преработка.
Този подход помага да се намали времето на престой при висока температура, да се намалят загубите на акрилова киселина от остатъците в дъното на колоната, да се подобри качеството на продукта и да се повиши способността за непрекъснато функциониране на цялата система.
YHCHEM може да предоставя интегрирани процесни и оборудването решения за почистване на акрилова киселина, възстановяване на остатъци с висока точка на кипене, производство на високочиста акрилова киселина, пилотно тестване и мащабиране на непрекъснати процеси.
EN
AR
BG
HR
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
SR
UK
HU
TH
TR
GA
BE
BN
