СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛАЦЕТАТА Российский патент 1998 года по МПК C07C69/15 C07C67/05 

Изобретение относится к способу получения винилацетата, в частности к усовершенствованию стадии подготовки реакционной смеси.

Известен способ получения винилацетата путем газофазного взаимодействия уксусной кислоты, этилена и кислорода на гетерогенном катализаторе с последующим выделением целевого продукта известными методами, рециркуляцией израсходованных реагентов и выводом некоторого количества циркуляционного газа из технологической системы для предотвращения накопления инертных примесей [Н. Н. Лебедев Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М. : 1988; Vinilacetate, Hydrocorbon Process, 1983, v.2, N 11]. Процесс ведется при повышенных температурах (до 200^oC) и давлениях (до 1 МПа). Для предотвращения образования взрывоопасных смесей применяют избыток этилена и уксусной кислоты, а содержание кислорода на выходе в реактор поддерживают на уровне 7,5 об.%. Необходимость ограничения содержания кислорода на выходе в реактор по условиям взрывобезопасности не позволяет повысить технико-экономические показатели способа, такие как селективность по винилацетату, степень конверсии, производительность и другие. Так, при повышении содержания кислорода на выходе в реактор выше 8,5 об.% взрывоопасные смеси образуются на участке конденсации парогазовой смеси, выходящей из реактора и на участке очистки циркуляционного газа от углекислого газа. Это связано с тем, что из парогазовой смеси выводятся избыточная уксусная кислота и углекислый газ, являющиеся эффективными флегматизаторами процессов горения, одновременно увеличивается объемное содержание кислорода из-за конденсации уксусной кислоты и вымывания винилацетата.

Задачей изобретения является повышение производительности за счет увеличения содержания кислорода на входе в реактор при сохранении взрывобезопасности на всех участках технологической системы.

Для решения поставленной задачи в способе получения винилацетата путем газофазного взаимодействия уксусной кислоты, этилена и кислорода на гетерогенном катализаторе при непрерывном подводе расходуемых компонентов в циркуляционный газ в количествах, компенсирующих их убыль в процессе, процесс ведут с частичной заменой этилена предельными углеводородами. Степень замены может меняться в широких пределах в зависимости от выбранных предельных углеводородов и содержания кислорода на входе в реактор. Предпочтительно, чтобы замещаемая часть этилена на входе в реактор во всех случаях не повышала 30 об. %, т.к. при превышении этой величины скорость целевой реакции будет снижаться. Наиболее предпочтительно использовать для замены этилена этан, пропан или их смеси. При этом нижняя граница степени замены этилена составляет 10 об. %, при использовании этана и 5 об.% при использовании пропана. При более низких степенях замены этилена влияние предельных углеводородов на взрывобезопасность технологических смесей незначительно.

Замена части этилена предельными углеводородами позволяет существенно повысить взрывобезопасность процесса, поскольку их флегматизирующая способность для горючих систем с недостатком кислорода значительно выше, чем у этилена. Ниже это качественно иллюстрируется в табл. 1, в которой приведено содержание кислорода на верхнем пределе распространения пламени в смесях различных углеводородов с кислородом при атмосферных условиях [Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справ. изд. в 2-х книгах. А.Н.Баратов, А.Я.Корольченко, Г.Н.Кравчук и др. -М.: Химия, 1990 г].

Использование предельных углеводородов не влияет существенно на целевую реакцию, поскольку этилен дается в избытке и степень его конверсии в известном процессе невелика (10%) за один проход. Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является то, что уменьшается количество этилена, теряющего безвозвратно при постоянных периодических сдувках, которые используются для предотвращения накопления в циркуляционном газе инертов. Кроме этого, более высокая, чем у этилена, теплоемкость этана и пропана облегчает задачу отвода тепла от катализатора и предотвращает возникновение в нем участков с локальным разогревом.

На чертеже приведена часть технологической схемы для осуществления способа.

Циркуляционный газ с добавлением к нему свежим этиленом, подогревают в теплообменнике 1 и насыщают в испарителе 2, смешивают со свежим кислородом и подают в реактор 3, снабженный системой теплосъема 4. Прореагировавшую смесь охлаждают в холодильнике 5 и подают на участок выделения целевого продукта и непрореагировавшей уксусной кислоты, снабженный колонной 6 для улавливания винилацетата и уксусной кислоты. Большую часть промытого газа возвращают циркуляционным компрессором 7 на синтез, а оставшуюся часть подают на блок карбонатной очистки 8 с последующим поступлением этой части газа на всас компрессора 7. Свежий этилен подают по трубопроводу 9 в количествах, компенсирующих его убыль при реакции и сдувках. Этан или пропан подают по трубопроводу 10 в количествах, компенсирующих их убыль при сдувках.

В табл. 2 приведены результаты оценки взрывоопасности отдельных наиболее взрывоопасных участков технологической схемы при содержании кислорода на входе в реактор равном 11,7 об.% для известного способа и для двух вариантов предлагаемого способа. Там же приведены критические содержания кислорода (на границе области распространения пламени при параметрах процесса).

Как видно из приведенных данных, в предлагаемом способе обеспечивается взрывобезопасность процесса при работе с повышенным содержанием кислорода на входе в реактор.

В способе непрерывного газофазного получения винилацетата из этилена, уксусной кислоты и кислорода на гетерогенном катализаторе повышают содержание кислорода на входе в реактор при сохранении взрывобезопасности на всех участках технологической схемы. Процесс ведут с частичной заменой этилена в реакционной смеси предельными углеводородами, в частности используют этан, пропан или их смесь. Замещается от 5 до 30 об.% этилена. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

1. Способ получения винилацетата путем газофазного взаимодействия уксусной кислоты, этилена и кислорода на гетерогенном катализаторе при непрерывном подводе расходуемых компонентов в циркуляционный газ в количествах, компенсирующих их убыль в процессе, отличающийся тем, что процесс ведут с частичной заменой этилена в реакционной смеси предельными углеводородами. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичную замену этилена от 10 до 30 об.% проводят этаном. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичную замену этилена от 5 до 30 об.% проводят пропаном.