1. Prezentare generală a acidului acrilic Acidul acrilic (AA) este un acid organic nesaturat important și un monomer chimic fundamental. Structura sa moleculară conține atât un grup carboxil, cât și o legătură dublă carbon-carbon, ceea ce îi conferă o reactivitate chimică ridicată. Aceasta...
Distribuie
Acidul acrilic (AA) este un acid organic nesaturat important și un monomer chimic fundamental. Structura sa moleculară conține atât un grup carboxil, cât și o legătură dublă carbon-carbon, ceea ce îi conferă o reactivitate chimică ridicată.
Este utilizat pe scară largă în producerea polimerilor superabsorbanți, esterilor acrilici, adezivilor, vopselelor, emulsiilor și diverselor materiale polimerice funcționale.
Acidul acrilic industrial se produce în principal prin oxidarea catalitică a propilenei sau a acroleinei. Acidul acrilic brut conține de obicei apă, acid acetic, acid formic, acetaldehidă, acroleină și alte impurități cu puncte de fierbere scăzute, precum și acid maleic/anhidridă maleică, benzaldehidă, dimeri ai acidului acrilic și alte subproduse cu puncte de fierbere ridicate. În funcție de procesul de producție, pot apărea, de asemenea, impurități în urme, cum ar fi acidul propionic și furfuralul, care trebuie, de asemenea, controlate.
Acidul acrilic are un punct de fierbere atmosferic de aproximativ 141 °C și este, de asemenea, un monomer extrem de polimerizabil. Temperaturile ridicate, controlul insuficient al inhibitorilor, supraîncălzirea localizată sau contaminarea cu impurități pot crește toate riscul unei polimerizări nedorite.
Prin urmare, purificarea acidului acrilic nu constă doar în creșterea purității produsului. Un proces fiabil trebuie să abordeze simultan eliminarea impurităților cu punct de fierbere scăzut, recuperarea acidului acrilic din reziduurile grele și controlul polimerizării pe întreaga durată a sistemului de purificare.
Pentru acidul acrilic glacial de înaltă puritate (GAA), puritatea produsului este, în general, stabilită la peste 99,5 %, cu cerințe stricte privind conținutul de umiditate, culoare și inhibitori.
Acidul acrilic brut poate conține apă, acid acetic, acid formic și diverse impurități sub formă de aldehide, cu volatilități diferite. Evaporarea simplă poate elimina o parte a componentelor ușoare, dar este dificil să se controleze în mod constant acizii, aldehidele și umiditatea rămase în produsul final.
Aceasta devine deosebit de importantă atunci când acidul acrilic este utilizat în polimerizarea în aval. Chiar și impuritățile în urme pot afecta puritatea produsului, culoarea acestuia, comportamentul în timpul polimerizării și calitatea finală a polimerului.
YHCHEM utilizează distilarea în vid în etape pentru separarea apei și a impurităților cu puncte de fierbere scăzute, în funcție de diferențele de volatilitate. Prin combinarea umplerii cu cădere redusă de presiune, controlului optimizat al refluxului și a retenției reduse de lichid, sistemul îmbunătățește eficiența separării, reducând în același timp timpul de ședere al acidului acrilic în zonele cu temperatură ridicată.
Pentru materiile prime cu conținut relativ ridicat de umiditate sau cu profiluri de impurități mai complexe, se pot integra, de asemenea, unități suplimentare de deshidratare sau de pretratare în proces.
În procesele convenționale de distilare în lot, acidul acrilic poate rămâne în reboiler și în partea inferioară a coloanei pentru perioade îndelungate. Atunci când temperaturile locale devin prea ridicate sau condițiile inhibitorului devin instabile, acidul acrilic poate suferi dimerizare sau polimerizare. Polimerii rezultați pot depune pe schimbătoarele de căldură, umplutura și conducte, provocând o scădere a eficienței transferului de căldură, o creștere a căderii de presiune, incrustări și chiar blocări.
Se utilizează operația în vid pentru a reduce temperatura de evaporare a acidului acrilic, în timp ce alimentarea și evacuarea continue, împreună cu o concepție de sistem cu volum redus de retenție, contribuie la scurtarea timpului de ședere în zonele cu temperaturi ridicate.
Sistemul poate integra, de asemenea, dozarea inhibitorului, monitorizarea temperaturii, controlul vidului și blocările automate la temperaturi anormale. Prin coordonarea temperaturii, nivelului de vid, a timpului de ședere și a condițiilor inhibitorului, procesul reduce riscurile de polimerizare atât din perspectiva procesului, cât și din cea a concepției echipamentelor.
Pe măsură ce distilarea avansează, compușii maleici, dimerii de acid acrilic, oligomerii și alte impurități cu punct de fierbere ridicat se acumulează treptat în partea inferioară a coloanei. Încălzirea continuă a acestui reziduu greu nu doar crește consumul de energie, ci poate accelera și dimerizarea și polimerizarea. Totuși, evacuarea directă a reziduului poate duce la o pierdere semnificativă de acid acrilic recuperabil.
Un evaporator cu film râzuit este instalat în avalul sistemului de distilare pentru recuperarea profundă a acidului acrilic din reziduul greu. Peria rotativă distribuie materialul sub formă de un film subțire și uniform pe suprafața încălzită. Acidul acrilic rezidual poate astfel evapora rapid într-un timp de ședere scurt, în timp ce dimerii, oligomerii și alte reziduuri cu punct de fierbere ridicat sunt evacuate continuu prin ieșirea pentru faza grea.
Distilare pentru purificare principală + Evaporare cu film râzuit pentru recuperarea reziduurilor
În loc să forțeze coloana de distilare să evapore continuu reziduurile din partea de jos, tot mai concentrate, evaporatorul cu film râzuit oferă o metodă mai potrivită pentru recuperarea acidului acrilic valoros, reducând în același timp expunerea termică prelungită.
Având în vedere caracteristicile acidului acrilic – inclusiv tendința ridicată de polimerizare, compoziția complexă a impurităților și dificultatea tratării reziduurilor cu punct de fierbere ridicat – YHCHEM propune un proces continuu integrat de purificare:
Prelucrarea inițială a alimentării → Eliminarea substanțelor ușoare la vid / Dehidratare → Distilarea acidului acrilic → Recuperarea reziduurilor prin evaporare cu film râzuit → Condensarea produsului final și stabilizarea acestuia
Combinarea distilării la vid cu evaporarea cu film râzuit permite tratarea diferitelor impurități în etape specifice ale procesului.
Înainte de purificare, se analizează compoziția alimentării, conținutul de umiditate, impuritățile cu punct de fierbere scăzut, componentele cu punct de fierbere ridicat și starea inhibitorului. În funcție de caracteristicile materialului real, se pot configura sisteme de filtrare, încălzire preliminară și dozare a inhibitorului pentru a asigura condiții stabile de alimentare către distilarea ulterioară.
Funcționarea în vid scade temperatura de separare a sistemului. Prin transferul multistadial de masă gaz-lichid din interiorul coloanei de distilare, apa, acidul acetic și alte componente cu punct de fierbere scăzut pot fi eliminate eficient.
Raportul de reflux, poziția de alimentare și sarcina internă a coloanei sunt optimizate pentru a obține o separare eficientă a componentelor ușoare, reducând simultan durata de menținere a acidului acrilic în zonele cu temperatură ridicată.
După eliminarea componentelor ușoare, materialul intră în coloana principală de purificare. Purețea acidului acrilic este îmbunătățită ulterior prin controlul coordonat al nivelului de vid, al raportului de reflux, al retenției lichide și al sarcinii termice a reboiler-ului.
Pentru materiile prime speciale care conțin un conținut relativ ridicat de impurități cu puncte de fierbere apropiate, cum ar fi acidul propionic, traseul de purificare trebuie proiectat în mod specific în funcție de compoziția GC a alimentării și de specificațiile produsului final țintă, nu doar prin creșterea temperaturii sau a raportului de reflux.
Reziduul cu punct ridicat de fierbere evacuat continuu din baza coloanei de distilare intră în evaporatorul cu film râzuit. Dispozitivul de râzuire formează materialul într-un film subțire și uniform, îmbunătățind în mod semnificativ transferul de căldură și de masă.
Acidul acrilic recuperabil din reziduu este evaporat rapid și condensat, în timp ce dimerii, oligomerii, polimerii și alte impurități cu punct ridicat de fierbere sunt evacuați prin ieșirea pentru fază grea.
Scopul principal al acestei etape este recuperarea acidului acrilic valoros din reziduul de la baza coloanei, reducerea pierderilor de materii prime și minimizarea riscurilor de polimerizare asociate încălzirii prelungite în reboiler.
Acidul acrilic purificat este condensat și transferat în rezervorul de stocare al produsului. Concentrația inhibitorului și condițiile de stocare pot fi controlate conform specificațiilor produsului cerute.
Întregul sistem poate fi echipat cu funcții de monitorizare și blocare pentru temperatură, presiune, vid, răcire și alimentare cu inhibitor. În cazul unei creșteri anormale a temperaturii, fluctuațiilor de vid sau a unei defecțiuni a sistemului de răcire, pot fi activate măsuri de protecție corespunzătoare pentru a îmbunătăți siguranța și fiabilitatea funcționării continue.
Prelucrare preliminară → eliminarea ușoară a fracțiunilor ușoare în vid / deshidratare → distilare
Obiectivul principal este controlul umidității, al acidului acetic și al altor impurități cu punct de fierbere scăzut, astfel încât acidul acrilic să îndeplinească cerințele proceselor ulterioare de esterificare sau de polimerizare convențională.
Eliminarea fină a componentelor ușoare → Distilarea în vid pentru purificare → Recuperarea reziduurilor prin distilare cu film răspândit → Stabilizarea produsului
Procesul poate fi proiectat pentru o țintă de puritate a acidului acrilic de 99,5 % sau mai mare, oferind în același timp un control mai riguros asupra umidității, al impurităților cu punct de fierbere scăzut și al culorii produsului.
Pentru aplicații care impun cerințe mai stricte privind impuritățile în urme, cum ar fi acidul propionic, aldehidele și compușii maleici, procesul de purificare poate fi personalizat în funcție de compoziția GC a alimentării, de puritatea țintă și de capacitatea de procesare necesară.
Temperatură mai scăzută și timp de ședere mai scurt. Distilarea în vid reduce temperatura de funcționare, iar evaporarea cu film răspândit minimizează expunerea termică a reziduurilor grele. Aceasta contribuie la reducerea dimerizării, polimerizării și încrăcării echipamentelor.
Separarea treptată a impurităților ușoare și grele. Secțiunea de distilare din partea frontală elimină apa și impuritățile cu punct de fierbere scăzut, în timp ce evaporatorul cu film răspândit din partea aval recuperează acidul acrilic din reziduurile cu punct de fierbere ridicat. Fiecare unitate de separare își îndeplinește sarcina pentru care este cel mai potrivită.
Recuperare superioară de acid acrilic. Acidul acrilic valoros rămas în reziduul de la baza coloanei poate fi recuperat suplimentar, reducând pierderile de materii prime asociate evacuării componentelor grele.
Inhibiție dedicată a polimerizării și control al siguranței. Dozarea inhibitorului, temperatura, vidul și timpul de ședere pot fi gestionate ca un sistem integrat, proiectat în mod specific în funcție de caracteristicile de polimerizare ale acidului acrilic.
Prelucrare continuă integrată. Distilarea, evaporarea în film șters, condensarea, vidul, controlul temperaturii și automatizarea pot fi integrate într-un sistem complet, potrivit pentru dezvoltarea proceselor, verificarea la scară pilot, mărirea capacității de producție și producția industrială continuă.
Un producător de materiale noi din Jiangsu întâmpina dificultăți în timpul purificării acidului acrilic brut, care conținea compuși maleici, dimeri de acid acrilic, oligomeri și alte impurități cu punct de fierbere ridicat.
Procesul inițial utiliza distilarea în vid în regim discontinuu. Pentru a îmbunătăți recuperarea acidului acrilic, reziduurile de la baza coloanei trebuiau încălzite continuu pe perioade îndelungate.
Pe măsură ce concentrația componentelor grele a crescut, acidul acrilic a rămas în condiții de temperatură ridicată pentru perioade mai lungi. Aceasta a condus treptat la depunerea de polimeri, la reducerea eficienței transferului de căldură, la îmbâcsirea echipamentelor și la blocarea conductelor. În același timp, o cantitate considerabilă de acid acrilic recuperabil a fost evacuată împreună cu reziduurile grele, iar curățarea echipamentelor a necesitat oprirea frecventă a instalației.
Pentru a remedia problemele legate de durata prelungită de ședere la temperatură ridicată și de recuperarea slabă din reziduurile grele, YHCHEM a modernizat procesul astfel:
Coloană de distilare în vid + Evaporator cu film râzuit
Coloana de distilare în vid realizează separarea principală a acidului acrilic de apă, acidul acetic și alte impurități cu puncte de fierbere scăzute. Reziduurile cu puncte de fierbere ridicate provenite din partea inferioară a coloanei sunt transferate continuu către evaporatorul cu film râzuit, unde acidul acrilic rezidual se evaporă rapid dintr-un film subțire și este recuperat prin condensare.
Dimerii, oligomerii și reziduurile polimerice sunt evacuate prin orificiul de ieșire a fazei grele. Sistemul include, de asemenea, controlul inhibitorului, al temperaturii și al vidului pentru a reduce în continuare riscurile de polimerizare.
După optimizarea procesului, riscurile de polimerizare a materialelor și de îngroșare a echipamentelor au fost reduse semnificativ. Puritatea acidului acrilic a putut fi menținută în intervalul țintă de 99,5 % sau mai mare. Componentele valoroase din reziduurile grele au fost recuperate în continuare, frecvența curățării echipamentelor a scăzut, iar stabilitatea funcționării continue s-a îmbunătățit.
Cheia purificării acidului acrilic nu constă doar în obținerea unei purități superioare a produsului. Mai important este ca procesul să asigure o separare stabilă a impurităților cu punct de fierbere scăzut, a reziduurilor cu punct de fierbere ridicat și a acidului acrilic valoros, în timp ce minimizează riscurile de polimerizare.
Prin combinarea distilării în vid, evaporării cu film răspândit și a controlului dedicat de siguranță împotriva polimerizării, YHCHEM separă diferitele grupe de impurități în etape dedicate de procesare.
Această abordare contribuie la scurtarea duratei de ținere la temperaturi ridicate, la reducerea pierderilor de acid acrilic din reziduurile de la baza coloanei, la îmbunătățirea calității produsului și la sporirea capacității sistemului global de funcționare continuă.
YHCHEM poate oferi soluții integrate de proces și echipamente pentru purificarea acidului acrilic, recuperarea reziduurilor cu punct de fierbere ridicat, producerea de acid acrilic de înaltă puritate, testarea la scară pilot și extinderea continuă a procesului la scară industrială.
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
