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催化精馏技术在石油化工中的应用探析

作者:user 来源:  日期:2019-10-26 21:03
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石油化工对于国家的健康发展具有重要意义,是经济飛速发展的重要助推剂。而近些年我国正处于经济高速发展的关键时期,因此应确保石油化工业的稳定与健康发展十分关键。催化精馏技术是石油化工业最常见的科技技术,主要对该技术的应用进行探讨。 
催化精馏即基于催化剂的反应精馏技术,是目前石油化工行业应用较为普遍的科学技术。科学有效的催化精馏技术可以在催化剂的活性中心上得到反应产物及早移离,进而使得整个反应逐渐向得到目的产物慢慢靠近。除此之外,反应所得到的热为精馏进一步利用,可以大大降低损耗,为企业节省生产成本。基于该技术的诸多优势,目前国际上已经广泛将催化精馏应用于石油化工行业中。 

1 催化精馏技术概述 

催化精馏技术在实际的应用过程中需要在其反应塔内布置合理的固态催化剂,这样才能在实际的反应过程中将其作用充分发挥出来,而其实际使用价值不仅仅体现在催化反应方面,固态催化剂还能有效提升化学反应的发生速率和效率,而且合理的应用催化剂能够进一步实现反应产物的良好分离,这样就能很好的满足实际化工生产工艺的实际需求。在目前石油化工行业实际的生产过程中,催化精馏技术对催化剂的最广泛的应用就是离子交换树脂或者分子筛催化剂,这两种固体催化剂材料在实际化工生产环节起到了非常重要的作用,也因此得到了非常广泛的应用。在实际的化工反应过程中,只要能充分保证催化剂与反应原料有充分的接触时间,这样就能进一步提升化工反应的效果,对实际的化工生产工艺也能起到极大的优化作用。催化精馏技术有效地将传统的催化反应与精馏分离进行结合,并同时兼具了两者的优点,大大提高了催化的效率。纵观整个行业,催化精馏技术在选择性方面更好,转化效果更佳,能耗更低,设备总体投入也不高。就选择性角度而言,催化精馏技术可以以极短的时间清除各个反应过程所产生的中间产物,大大提高了整个反应的效率与质量 ;就转化效果而言,催化精馏技术可以大大提高难分离物质的分离效率。 

2 催化精馏技术在石油化工中的应用 

2.1 酯化反应 
乙酸甲酯的合成,主要以乙酸以及甲醇为主要原料,利用固定酸催化剂的不间断精馏萃取技术和以往形式的酯化反应相比,整个生产效率得到极大提高,同时对于能耗的需求越来越低,产品质量完全符合行业规定。催化精馏技术在得到乙酸乙酯的过程中,可以利用过量的乙酸从而确保醇得到彻底反应,得到的产物(水以及酯)则以气相混合物的方式全部由塔顶端慢慢放出,随后经过初步的冷凝操作得到水、一些液相则由特定的位置进行回流,而有机相则将其作为粗酯物,位于釜底的乙酸则可以进一步循环利用。据不完全统计,利用催化精馏技术所得到的乙酸正丁酯,通过科学有效地控制实际乙酸的转化率可以达到97%以上,乙酸的利用率达到8%左右,正丁醇的利用率为5%,乙酸正丁酯的实际回收率也得到明显提高,但整个过程对于能耗的需求则降低至原来的25%,设备成本投入以及操作复杂度等均明显降低。除此之外,该技术还可实现连串的酯化反应,极大降低了对生态环境的污染。 
2.2 异构化反应 
人们日常所用到的柴油、汽油、润滑油以及航空用煤油等均需要异构烷烃。目前烷基异构化是应用较为普遍且技术相对成熟的技术之一,基于科学有效的催化精馏工艺介入可以提高异构烷烃的回收情况。完全异构化技术(TIP)是目前较为典型的技术形式,该技术主要分为分子筛吸附分离以及异构化两个部分。整个技术所需要的原料包括直馏C5/C6馏分、裂解气又加氢拔头油等。基于特殊环境下,通过异构化后可以将研究法辛烷值(RON)从68逐步提升至79左右,随后使用分子筛吸附,从而将正构烷烃进行分离并进行往复异构化处理,此时RON可以得到进一步的提高,并稳定维持在88~89。目前UOP公司的该项技术相对比较成熟,目前已经推出了多个成熟技术方案,在投资成本控制方面、企业效益方面得到了较大提高。 
2.3 水解/水合反应 
基于催化精馏从乙酸甲酯中得到甲醇以及乙酸。在得到聚乙烯醇的过程中往往会附带得到乙酸甲酯。一般每生产1t左右的聚乙烯醇大约可以同时得到1.68t左右的乙酸甲酯。固定床阳离子交换树脂催化水解技术在得到乙酸以及甲醇方面具有较好的效果,但整个实现过程相对复杂、设备投入较大且对于能源需求较高,因此迫切需要更高的技术来克服该问题。经过国内高校与企业的多年合作研究,我国福建纺织化纤集提出了一种新型催化精馏水解新型技术,并于2000年成功地对10kt的乙酸甲酯工业附加产物进行有效处理。基于该技术催化精馏塔设计直径达200mm,塔上端填充有凝胶型阳离子交换树脂催化反应物。下端则装板波纹填料。整个塔的顶部基于全回流,水与乙酸甲酯就塔的顶部填充,得到的产物即水解液从塔的底部蒸馏釜中慢慢分离。整个水解的环境温度在55℃左右,水与乙酸甲酯的摩尔比控制为(1~6):1等。相较于传统技术,该新型技术水解率得提高了约60%,能耗需求降低了约30%。 
在石油化工生产行业应用催化精馏技术有非常大的优势,能够促进石油化工行业资源的优化利用,同时也能够为石油化工生产节约大量的成本,而且还能够有效提升石油化工实际的生产效率。但是,催化精馏技术在实际应用过程中还存在一些不足,必须要加强催化精馏技术研究,以促进其产业化的发展。 

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