بررسی بازار، فنی و اقتصادی تولید انواع اسیدها (اکریلیک اسید، فنی)

1- بررسی فنی

1-1- آکریلیک اسید

 

به‌طورکلی دو گرید برای آکریلیک اسید تولیدی به شرح Glacial Acrylic Acid (GAA) و Ester Grade Acrylic Acid موجود می‌باشد. تکنولوژی BASF و Nippon Shokubai ارائه‌کنندگان فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپیلن می‌باشند. این دو فرایند از نظر فنی بسیار به یکدیگر شبیه هستند. فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپان عملاً تفاوت چندانی با فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپیلن نداشته و در واقع ابتدا پروپان به پروپیلن تبدیل می‌شود و سپس ادامه فرایند که کاملاً با فرایندهای دیگر مشابه است، اتفاق می‌افتد. BASF تنها صاحب دانش فنی تولید آکریلیک اسید از استیلن می‌باشد.

1-1-1- فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپیلن به روش BASF

1-1-1-1- خلاصه فرایند

پروپیلن با گرید شیمیایی، هوای فشرده و گاز بازگشتی با یکدیگر مخلوط شده و پیش گرم می‌شوند. سپس جریان حاصل از اختلاط وارد مرحله اول راکتور اکسیداسیون پروپیلن لوله‌ای می‌شود که در آن پروپیلن به صورت عمه به آکرولین، اکسید می‌شود. این واکنش در فشار Psia 45 و دمای 330 رخ می‌دهد. گاز خوراک راکتور حاوی حدود mol% 6.4 پروپیلن و mol% 11.6 اکسیژن است. لوله‌های راکتورهای مرحله اول اکسیداسیون با کاتالیزور مخلوط اکسید فلزی حاوی Mo-W-Bi-Fe-Co-Si-K می‌باشد. جریان گازی خروجی حاصل از راکتور مرحله اول با هوای فشرده‌شده اضافی و بخار مخلوط شده و خنک می‌شود تا از پلیمریزاسیون جلوگیری کرده و احتمال احتراق را به حداقل برساند. جریان محصول خروجی از راکتور اولیه خنک شده و سپس به راکتور اکسیداسیون ثانویه که در آن آکرولین، اکسید می‌شود تا به آکریلیک اسید منتقل می‌شود. این واکنش در دمای 260 رخ می‌دهد. کاتالیزور این راکتور ترکیبی از فلزات MoW-V-Cu می‌باشد.

جریان گازی حاصل از راکتور اکسیداسیون مرحله دوم به یک ستون خنک‌کننده منتقل می‌شود و در آنجا با تماس با دی فنیل اتر و دی فنیل تا 159 خنک می‌شود. جریان بالای برج حاوی پساب گازی غنی از حلال وارد ستون جذب می‌شود. در ستون جذب، مخلوط حلال شامل دی فنیل اتر و دی فنیل از بالای ستون اضافه می‌شود. مقدار کمی بازدارنده پلیمریزاسیون فنوتیازین نیز به همراه حلال اضافه می‌شود. حلال بسیار آب‌گریز بوده و باعث استخراج آکریلیک اسید می‌شود.

سپس محلول آکریلیک اسید به استریپر جداسازی اجزای سبک منتقل می‌شود تا آلدئیدها و آکرولین واکنش داده نشده را حذف کند. جریان پایین ستون استریپر به ستون بازیابی آکریلیک اسید منتقل می‌شود. آکریلیک اسید خام (wt% 96.5 >) به عنوان یک جریان جانبی بازیابی می‌شود.

در جدول زیر لیست مواد اولیه موردنیاز این فرایند ارائه شده است.

جدول 17مواد اولیه موردنیاز فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپیلن به روش BASF

ردیف

نام خوراک

مقدار (تن به ازای یک تن محصول)

1

دی فنیل اتر

0.00769

2

پروپیلن

0.68411

1-1-1-2- نمودار بلوکی جریان

در شکل زیر نمودار بلوکی جریان نشان داده شده است.

همان‌طور که در شکل زیر قابل‌مشاهده می‌باشد منطقه آسیا پاسیفیک با محوریت کشور چین بزرگ‌ترین تولیدکننده و همچنین بزرگ‌ترین مصرف‌کننده این محصول در جهان می‌باشد. شکل زیر میزان ظرفیت، تولید و مصرف جهانی آکریلیک اسید به تفکیک مناطق را نشان می‌دهد.

 

شکل ۱ - نمودار جریانی بلوکی فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپیلن به روش BASF

1-1-1- فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپیلن به روش NIPPON SHOKUBAI

1-1-1-1- خلاصه فرایند

این واکنش در دو راکتور بستر ثابت موازی اتفاق می‌افتد. در بخش اول واکنش، پروپیلن به‌طور کاتالیستی با اکسیژن واکنش داده و عمدتاً آکرولین و مقدار کمی آکریلیک اسید در راکتور مرحله اول در دمای 305 تشکیل می‌دهد. خوراک راکتور اول شامل mol% 8.7 پروپیلن است. کاتالیست استفاده‌شده در این بخش عمدتاً حاوی Mo-W-Bi می‌باشد. در مرحله دوم، پساب مرحله اول بیشتر اکسید می‌شود تا در دمای 245 آکرولین را به آکریلیک اسید تبدیل کند. خوراک راکتور دوم شامل mol% 4.6 آکرولین است. در هر مرحله از واکنش از یک راکتور پوسته و لوله بستر ثابت استفاده می‌شود. در بخش بازیابی آکریلیک اسید خام، گاز محصول خارج‌شده از راکتور مرحله دوم با آب خنک می‌شود. آکریلیک اسید توسط آب جذب می‌شود و محلول آبی آکریلیک اسید (wt% 70) را تشکیل می‌دهد. آکریلیک اسید خام توسط تقطیر آزئوتروپیک بازیابی می‌شود. تولوئن به عنوان حلال آزئوتروپیک اضافه می‌شود. محصول آکریلیک اسید خام (wt% 96.5) را می‌توان مستقیماً برای تولید استرهای آکریلات استفاده کرد. بازده فرایند بر حسب پروپیلن % 85 است.

در جدول زیر لیست مواد اولیه موردنیاز این فرایند ارائه شده است.

جدول 18مواد اولیه موردنیاز فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپیلن به روش NIPPON SHOKUBAI

ردیف

نام خوراک

مقدار (تن به ازای یک تن محصول)

1

هیدروکینون

0.00064

2

تولوئن

0.00422

3

پروپیلن

0.68733

1-1-1-2- نمودار بلوکی جریان

در شکل زیر نمودار بلوکی جریان نشان داده شده است.

 

شکل ۲ - نمودار جریانی بلوکی فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپیلن به روش NIPPON SHOKUBAI

1-1-1- فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپان به روش اکسیداسیون

1-1-1-1- خلاصه فرایند

پروپان با اکسیژن در دو راکتور پوسته و لوله به‌طور موازی در دمای 430 واکنش داده تا پروپیلن تشکیل شود. در لوله‌های راکتورها از کاتالیزور مخلوط اکسید فلزی حاوی Mo-Co، استفاده شده است. درصد تبدیل پروپان در حدود % 12 است. پس از آن جریان گاز داغ خروجی، فشرده شده و تا حدی متراکم می‌شود تا بیشتر آب واکنش حذف شود. گاز خشک حاوی عمدتاً پروپان و پروپیلن به راکتورهای اکسیداسیون پروپیلن تغذیه می‌شود. پروپیلن به‌طور کاتالیزوری با اکسیژن واکنش داده و به‌طور عمده آکرولین و مقدار کمی آکریلیک اسید در راکتور مرحله اول در دمای 305 تشکیل می‌دهد. خوراک راکتور اول شامل mol% 7.6 پروپیلن است. در مرحله دوم، پساب مرحله اول بیشتر اکسید می‌شود تا در 245 آکرولین را به آکریلیک اسید تبدیل کند. خوراک راکتور دوم شامل mol% 1.6 آکرولین است. در هر مرحله از یک راکتور پوسته و لوله بستر ثابت استفاده می‌شود. در بخش بازیابی آکریلیک اسید خام، گاز محصول خارج‌شده از راکتور مرحله دوم با آب، خنک می‌شود. آکریلیک اسید توسط آب جذب می‌شود و محلول آبی آکریلیک اسید (wt% 70) را تشکیل می‌دهد. آکریلیک اسید خام توسط تقطیر آزوتروپیک بازیابی می‌شود. تولوئن به عنوان حلال آزئوتروپیک اضافه می‌شود. محصول آکریلیک اسید خام (wt% 96.5) را می‌توان مستقیماً برای تولید استرهای آکریلات استفاده کرد. بازده واکنش بر حسب پروپان % 68.9 است.

در جدول زیر لیست مواد اولیه موردنیاز این فرایند ارائه شده است.

جدول 19– مواد اولیه موردنیاز فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپان به روش اکسیداسیون

ردیف

نام خوراک

مقدار (تن به ازای یک تن محصول)

1

هیدروکینون

0.00048

2

تولوئن

0.00058

3

پروپان

0.8891

4

اکسیژن

1.8494

1-1-1-2- نمودار بلوکی جریان

در شکل زیر نمودار بلوکی جریان نشان داده شده است.

شکل ۳ - نمودار جریانی بلوکی فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپان به روش اکسیداسیون

1-1-1- فرایند تولید آکریلیک اسید از استیلن به کمک کاتالیست

1-1-1-1- خلاصه فرایند

در این فرایند، استیلن تا atm 6.1 فشرده می‌شود و در جریان بازگشتی تتراهیدروفوران جذب می‌شود. پساب جاذب به راکتور کربنیلاسیون که در دمای 199 و فشار atm 82 کار می‌کند، وارد می‌شود. مونوکسید کربن و جریان بازیافتی آب حاوی کاتالیزور نیکل برومید و مس برومید نیز به راکتورها وارد می‌شوند. تقریباً % 97 استیلن با گزینش پذیری % 83.5 به آکریلیک اسید واکنش می‌دهد.

استیلن واکنش نداده از پساب راکتور خارج شده و سپس به راکتور کربنیلاسیون بازگشت داده می‌شود. مرحله بعدی بازیابی تتراهیدروفوران با کمک تقطیر است. محلول آبی باقیمانده حاوی آکریلیک اسید و کاتالیزور است. آکریلیک اسید پس تقطیر به منظور جداسازی حلال و آکریلیک اسید، با استفاده از متیل اتیل کتون بازیابی می‌شود.

بازده کلی واکنش برابر با % 87 بر حسب مونوکسید کربن و % 76 بر حسب استیلن ورودی می‌باشد.

در جدول زیر لیست مواد اولیه موردنیاز این فرایند ارائه شده است.

جدول 20– مواد اولیه موردنیاز فرایند تولید آکریلیک اسید از استیلن

ردیف

نام خوراک

مقدار (تن به ازای یک تن محصول)

1

هیدروکینون

0.003

2

متیل اتیل کتون

0.012

3

استیلن

0.416

4

کربن مونوکسید

411.3 (مترمکعب)

1-1-1-2- نمودار بلوکی جریان

در شکل زیر نمودار بلوکی جریان نشان داده شده است.

شکل ۴ - نمودار جریانی بلوکی فرایند تولید آکریلیک اسید از استیلن

1-1-1- نتیجه گیری

دو فناوری BASF و Nippon Shokubai از نظر فنی بسیار به یکدیگر شبیه هستند و در واقع فرایند  Nippon Shokubaiنسخه به‌روزرسانی شده فرایند BASF می‌باشد. فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپان عملاً تفاوت چندانی با فرایند تولید آکریلیک اسید از پروپیلن نداشته و در واقع ابتدا پروپان به پروپیلن تبدیل می‌شود و سپس ادامه فرایند که کاملاً با فرایندهای دیگر مشابه است. عدم دسترسی به خوراک استیلن در ایران باعث می‌شود این فرایند از میان گزینه‌های در دسترس خارج شود.

یک دیدگاه ارسال کنید

ایده خود را ارسال کنید

Fill in the form below to book a 30 min no-obligation consulting session.

I will reply within 24 hours.