Startpagina > Oplossing > Nieuwe materialen en nieuwe energie
1. Overzicht van acrylzuur Acrylzuur (AA) is een belangrijk onverzadigd organisch zuur en een fundamentele chemische monomeer. De molecuulstructuur bevat zowel een carboxylgroep als een koolstof-koolstof-dubbele binding, wat het een hoge chemische reactiviteit verleent. Het ...
Deel
Acrylzuur (AA) is een belangrijk onverzadigd organisch zuur en een fundamentele chemische monomeer. De moleculaire structuur bevat zowel een carboxylgroep als een koolstof-koolstof-dubbele binding, wat het een hoge chemische reactiviteit verleent.
Het wordt veel gebruikt bij de productie van superabsorberende polymeren, acrylaatesters, kleefstoffen, coatings, emulsies en diverse functionele polymeermaterialen.
Industriële acrylzuur wordt voornamelijk geproduceerd via katalytische oxidatie van propyleen of acroleïne. Ruwe acrylzuur bevat doorgaans water, azijnzuur, mierenzuur, acetaldehyde, acroleïne en andere lage-kookpuntverontreinigingen, evenals maleïnezuur/maleïneanhydride, benzaldehyde, acrylzuurdimers en andere hoge-kookpuntbijproducten. Afhankelijk van het productieproces kunnen ook sporenverontreinigingen zoals propionzuur en furfural moeten worden gecontroleerd.
Acrylzuur heeft een atmosferisch kookpunt van ongeveer 141 °C en is tevens een sterk polymeriseerbare monomeer. Verhoogde temperaturen, onvoldoende remming, lokale oververhitting of verontreiniging door onzuiverheden kunnen allemaal het risico op ongewenste polymerisatie verhogen.
Daarom is zuivering van acrylzuur niet eenvoudigweg een kwestie van het verhogen van de productzuiverheid. Een betrouwbaar proces moet tegelijkertijd de verwijdering van lage-kookpunt-verontreinigingen, de terugwinning van acrylzuur uit zware residuen en de polymerisatiecontrole in het gehele zuiveringssysteem aanpakken.
Voor hoogzuiver ijsacrylzuur (GAA) wordt doorgaans een productzuiverheid van meer dan 99,5% nagestreefd, met strenge eisen ten aanzien van vochtgehalte, kleur en remmergehalte.
Ruwe acrylzuur kan water, azijnzuur, mierenzuur en diverse aldehydeverontreinigingen met verschillende vluchtigheid bevatten. Eenvoudige verdamping kan een deel van de lichte componenten verwijderen, maar het is moeilijk om consistent het resterende gehalte aan zuren, aldehyden en vocht in het eindproduct te beheersen.
Dit wordt met name belangrijk wanneer acrylzuur wordt gebruikt in een polymerisatiestap verderop in het proces. Zelfs sporen van onzuiverheden kunnen de zuiverheid van het product, de kleur, het polymerisatiegedrag en de kwaliteit van de eindpolymeren beïnvloeden.
YHCHEM gebruikt trapsgewijze vacuümdistillatie om water en lage-kookpunt-onzuiverheden te scheiden op basis van verschillen in vluchtigheid. Door lage-drukverliesvulling, geoptimaliseerde refluxregeling en een lage vloeistofinhoud te combineren, verbetert het systeem de scheidingsefficiëntie terwijl de verblijftijd van acrylzuur in hoge-temperatuurgebieden wordt verminderd.
Voor grondstoffen met een relatief hoog vochtgehalte of complexere onzuiverheidsprofielen kunnen ook extra ontwaterings- of voorbehandelingsunits in het proces worden opgenomen.
Bij conventionele batch-distillatieprocessen kan acrylzuur langere tijd in de herverwarmer en de bodem van de kolom blijven. Wanneer de lokale temperaturen te hoog worden of de inhibitorvoorwaarden instabiel raken, kan acrylzuur dimeriseren of polymeriseren. De resulterende polymeren kunnen zich afzetten op warmtewisselaars, vullichamen en leidingen, wat leidt tot verminderde warmteoverdrachtsefficiëntie, hogere drukval, vervuiling en zelfs verstopping.
Vacuumbedrijf wordt gebruikt om de verdampingstemperatuur van acrylzuur te verlagen, terwijl continu toeleiden en afvoeren, in combinatie met een systeemontwerp met lage inhoud, de verblijftijd in hoge-temperatuurgebieden verkort.
Het systeem kan ook dosering van inhibitor, temperatuurbewaking, vacuümregeling en interlocks bij abnormale temperaturen integreren. Door temperatuur, vacuümniveau, verblijftijd en inhibitorvoorwaarden te coördineren, vermindert het proces de risico’s op polymerisatie vanuit zowel het proces- als het apparatuurontwerp-oogpunt.
Naarmate de destillatie vordert, hopen maleïcverbindingen, acrylzuurdimeren, oligomeren en andere hoogkookende verontreinigingen zich geleidelijk op in de bodem van de kolom. Het voortdurend verwarmen van deze zware reststof verhoogt niet alleen het energieverbruik, maar kan ook de dimerisatie en polymerisatie versnellen. Directe afvoer van de reststof kan echter leiden tot een aanzienlijk verlies van herstelbaar acrylzuur.
Een gewreven-filmverdamper is geïnstalleerd stroomafwaarts van het destillatiesysteem voor diepe terugwinning van acrylzuur uit de zware reststof. De roterende wiper verdeelt het materiaal in een dunne en uniforme film over het verwarmde oppervlak. Het resterende acrylzuur kan daarom snel verdampen binnen een korte verblijftijd, terwijl dimeren, oligomeren en andere hoogkookende reststoffen continu via de uitlaat voor zware fasen worden afgevoerd.
Destillatie voor hoofdzuivering + Gewreven-filmverdamping voor reststoffenherstel
In plaats van de destillatiekolom te dwingen om het steeds geconcentreerdere bodemrestant continu te verdampen, biedt de gewreven-filmverdamper een geschiktere methode voor het terugwinnen van waardevolle acrylzuur, terwijl langdurige thermische belasting wordt geminimaliseerd.
Gezien de kenmerken van acrylzuur—zoals neiging tot polymerisatie, complexe samenstelling van verontreinigingen en moeilijke behandeling van hoogkookende restanten—stelt YHCHEM een geïntegreerd, continu zuiveringsproces voor:
Voedingvoorbehandeling → Vacuümverwijdering van lichtere fracties / ontwatering → Destillatie van acrylzuur → Terugwinning van restanten via gewreven-filmverdamping → Condensatie en stabilisatie van het product
De combinatie van vacuümdestillatie en gewreven-filmverdamping maakt het mogelijk om verschillende verontreinigingen in specifieke procesfasen te behandelen.
Vóór zuivering wordt de samenstelling van de toevoer, het vochtgehalte, de lage-kookpunt-verontreinigingen, de hoge-kookpunt-componenten en de inhibitorvoorwaarden geanalyseerd. Afhankelijk van de kenmerken van het werkelijke materiaal kunnen filtratie-, voorverwarmings- en inhibitor-doseringssystemen worden geconfigureerd om stabiele toevoervoorwaarden te garanderen voor de downstream-distillatie.
Vacuümbedrijf verlaagt de scheidings temperatuur van het systeem. Via meervoudige gas-vloeistof-massatransfer binnen de destillatiekolom kunnen water, azijnzuur en andere lage-kookpunt-componenten effectief worden verwijderd.
De terugvloedverhouding, de toevoerpositie en de interne kolombelasting worden geoptimaliseerd om een efficiënte scheiding van lichte componenten te bereiken, terwijl de tijd dat acrylzuur in hoge-temperatuurgebieden aanwezig is, tot een minimum wordt beperkt.
Na verwijdering van lichte componenten komt het materiaal in de hoofdzuiveringskolom. De zuiverheid van acrylzuur wordt verder verbeterd door gecoördineerde regeling van het vacuumniveau, de terugvloedverhouding, de vloeistofinhoud en de warmtelast van de herverwarmer.
Voor speciale grondstoffen met een relatief hoog gehalte aan bijna-kookende onzuiverheden zoals propionzuur dient de zuiveringsroute specifiek te worden ontworpen op basis van de GC-samenstelling van de toevoer en de doelspecificaties van het product, in plaats van eenvoudigweg de temperatuur of de terugvloedverhouding te verhogen.
De hoogkookbare reststof die continu uit de bodem van de destillatiekolom wordt afgevoerd, komt in de filmverdamper. De schraper vormt het materiaal tot een uniforme dunne film, wat de warmte- en stofoverdracht aanzienlijk verbetert.
Terugwinningsbaar acrylzuur in de reststof wordt snel verdampt en gecondenseerd, terwijl dimers, oligomeren, polymeren en andere hoogkookbare onzuiverheden via de uitlaat voor zware fase worden afgevoerd.
Het hoofddoel van deze fase is waardevolle acrylzuur te herwinnen uit de bodemrest van de kolom, verliezen van grondstoffen te verminderen en polymerisatierisico’s die samenhangen met langdurige verwarming in de herverwarmer tot een minimum te beperken.
Gezuiverde acrylzuur wordt gecondenseerd en overgebracht naar de productopslagtank. De remmersconcentratie en opslagomstandigheden kunnen worden afgestemd op de vereiste productspecificaties.
Het volledige systeem kan worden uitgerust met bewakings- en interlockfuncties voor temperatuur, druk, vacuüm, koeling en remtoevoer. Bij een abnormale temperatuurstijging, vacuümschommelingen of storing in het koelsysteem kunnen passende beschermende maatregelen worden geactiveerd om de veiligheid en betrouwbaarheid van continu bedrijf te verbeteren.
Voorbehandeling → vacuümlichte fractiesafvoer / ontwatering → destillatie
Het hoofddoel is de vochtigheid, azijnzuur en andere lage-kookpunt-verontreinigingen te beheersen, zodat het acrylzuur voldoet aan de eisen van downstream-esterificatie- of conventionele polymerisatieprocessen.
Fijne verwijdering van lichte fracties → vacuümzuiveringsdestillatie → terugwinning van residu via wiped-filmverdamping → productstabilisatie
Het proces kan worden ontworpen voor een acrylzuurreinheid van 99,5% of hoger, met tegelijkertijd nauwkeurigere controle op vochtigheid, lage-kookpunt-verontreinigingen en productkleur.
Voor toepassingen met strengere eisen ten aanzien van sporenverontreinigingen zoals propionzuur, aldehyden en maleïsche verbindingen, kan het zuiveringsproces worden afgestemd op basis van de GC-samenstelling van de toevoer, de gewenste zuiverheid en de vereiste verwerkingscapaciteit.
Lagere temperatuur en kortere verblijftijd. Vacuümdestillatie verlaagt de bedrijfstemperatuur, terwijl een gewreven-filmverdamping de thermische belasting van zware residuen minimaliseert. Dit helpt dimerisatie, polymerisatie en vervuiling van apparatuur te verminderen.
Trapsgewijze scheiding van lichte en zware onzuiverheden. De voorste destillatiesectie verwijdert water en lichtkookende onzuiverheden, terwijl de downstream gewreven-filmverdamper acrylzuur herwint uit hoogkookende residuen. Elke scheidingsunit voert de taak uit waarvoor deze het meest geschikt is.
Hogere acrylzuurherwinning. Waardevol acrylzuur dat nog aanwezig is in de kolombodemresiduen kan verder worden herwonnen, waardoor grondstofverliezen door afvoer van zware componenten worden verminderd.
Gespecialiseerde polymerisatie-inhibitie en veiligheidsregeling. Inhibitor-dosering, temperatuur, vacuüm en verblijftijd kunnen als een geïntegreerd systeem worden beheerd, specifiek ontworpen op basis van de polymerisatiekenmerken van acrylzuur.
Geïntegreerde continue verwerking. Destillatie, dunne-filmverdamping onder schraperwerking, condensatie, vacuüm, temperatuurregeling en automatisering kunnen worden geïntegreerd in een compleet systeem dat geschikt is voor procesontwikkeling, pilootschaalverificatie, opschaling en continue industriële productie.
Een producent van nieuwe materialen in Jiangsu ondervond problemen bij de zuivering van ruw acrylzuur dat maleïneverbindingen, acrylzuurdimeren, oligomeren en andere hoogkookende verontreinigingen bevatte.
Het oorspronkelijke proces maakte gebruik van batch-vacuümdistillatie. Om de acrylzuugewinstdoelstelling te verbeteren, moest de bodemrest van de kolom gedurende langere tijd continu worden verwarmd.
Naarmate de concentratie van zware componenten toenam, bleef acrylzuur langer onder hoge-temperatuurvoorwaarden. Dit leidde geleidelijk tot polymervorming, verminderde warmteoverdracht, vervuiling van apparatuur en verstopping van pijpleidingen. Tegelijkertijd werd een aanzienlijke hoeveelheid herstelbaar acrylzuur samen met het zware residu afgevoerd, terwijl regelmatige stilstanden nodig waren voor het reinigen van de apparatuur.
Om de problemen van lange verblijftijd bij hoge temperatuur en slechte terugwinning uit zware residuen op te lossen, heeft YHCHEM het proces geüpgraded naar:
Vacuümdistillatiekolom + Wiped Film-verdamper
De vacuümdistillatiekolom voert de hoofdscheiding van acrylzuur van water, azijnzuur en andere lage-kookpuntverontreinigingen uit. Het hoge-kookpuntresidu van de kolombodem wordt vervolgens continu overgebracht naar de wiped film-verdamper, waar resterend acrylzuur snel verdampt vanuit een dunne film en via condensatie wordt teruggewonnen.
Dimers, oligomeren en polymeerresten worden afgevoerd via de uitlaat voor zware fasen. Het systeem omvat ook remmiddelen-, temperatuur- en vacuümregeling om polymerisatiegevaren verder te verminderen.
Na procesoptimalisatie werden de risico’s op materiaalpolymerisatie en apparatuurvervuiling aanzienlijk verminderd. De zuiverheid van acrylzuur kon binnen het streefbereik van 99,5 % of hoger worden gehandhaafd. Waardevolle componenten in de zware reststof werden verder teruggewonnen, de frequentie van apparatuurreiniging werd verminderd en de stabiliteit van continu bedrijf werd verbeterd.
De sleutel tot acrylzuurreiniging is niet alleen het bereiken van een hogere productzuiverheid. Belangrijker nog is dat het proces een stabiele scheiding moet bieden van lage-kookpunt-verontreinigingen, hoge-kookpunt-reststoffen en waardevol acrylzuur, terwijl polymerisatiegevaren tot een minimum worden beperkt.
Door vacuümdestillatie, dunne-filmverdamping en specifieke veiligheidscontrole voor polymerisatie-inhibitorie te combineren, scheidt YHCHEM verschillende onzuiverheidsgroepen in specifieke verwerkingsfasen.
Deze aanpak helpt de verblijftijd bij hoge temperatuur te verkorten, verliezen van acrylzuur uit kolombodemrestanten te verminderen, de productkwaliteit te verbeteren en de continue bedrijfsduur van het gehele systeem te verhogen.
YHCHEM kan geïntegreerde proces- en apparatuuroplossingen leveren voor zuivering van acrylzuur, terugwinning van hoogkookrestanten, productie van hoogzuiver acrylzuur, proefproductie op kleinere schaal en schaalvergroting van continue processen.
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
