1 装置简介
丁辛醇是合成精细化工产品的重要原料, 主要用于生产增塑剂、溶剂、脱水剂、消泡剂等等。预计2015年我国正丁醇和辛醇的市场供需缺口分别约为24.8万吨和11.2万吨, 我国仍将是世界上主要的丁辛醇进口国, 产品具有较好的市场发展潜力。惠州炼化二期项目新建25万吨/年丁辛醇装置, 其中辛醇10万吨/年。
2 反应原理
辛醇生产过程, 是利用羰基合成单元生产的正丁醛在120℃、0.2mol%Na OH碱性溶液条件下进行缩合反应, 生产辛烯醛, 然后辛烯醛进一步加氢生产辛醇产品。在正丁醛进行缩合反应的过程中, 系统中的Na OH起到催化剂的作用, 碱浓度的高低对反应效果有着显著的影响。
3 碱浓度分析
惠州炼化丁辛醇装置培训资料中提到, “补加碱以后循环液中碱的浓度为0.7wt%”, 比工艺包推荐值高, 针对这一点, 通过多渠道进行了学习。
(1) , 天津丁辛醇、四川丁辛醇开工时, 缩合系统碱浓度均控制在0.2mol% (折合0.44wt%) , 与工艺包一致。
(2) , 惠州炼化丁辛醇工艺包的英文原版, 里面提到的碱浓度也是0.2mol%。
(3) , 利用在大庆石化学习的机会, 向孙义军师傅请教。大庆丁辛醇缩合系统DCS画面上有在线分析仪AI-31201, 显示值控制在0.77左右, 此外, 在取样点S-31201处进行1次/24h的取样分析, 分析结果如下所示:
结果显示DCS上的AI-31201显示值偏高, 实际的碱浓度控制目标值为0.7wt%左右, 与惠州炼化学习资料一致。
此取样点位于循环水溶液线上的补碱管线后、反应器前, 反应器后面取样点的分析结果比这个取样点的分析结果低, 这是由于反应器中消耗了一部分Na OH形成了丁酸钠所致。
此分析值为质量分数, 换算后对应的摩尔分数如下:
孙师傅介绍, 大庆丁辛醇以前将AI-31201控制在0.45wt%~0.5wt%, 相当于摩尔浓度0.2mol%~0.256mol%, 与工艺包推荐值基本一致。后来, 由于低碱浓度条件下反应产率不好, 所以将此控制值进行了调整。虽然高的碱浓度会使反应产生更多的重组分等副产物, 但换来了高的反应产率。当然, 碱浓度也不能太高, 太高的话, 产生太多的副产物也是我们不希望发生的。经长时间的摸索, 现在将缩合碱浓度AI-31201控制在0.77左右, 折合实际的碱浓度约为0.32mol%, 高于0.2mol%的工艺包推荐值。
高的碱浓度带来更好的反应产率, 同时也带来更多的副产物, 在我们能接受的副产物生成率的前提下, 尽可能提高碱浓度, 有利于缩合反应的更好进行, 有利于提高反应产率。在以后的实际开工生产中, 通过长期的实践摸索, 相信也会找到一个适合惠州炼化丁辛醇装置的合适的碱浓度值。
4 结语
本文通过对比工艺包与大庆丁辛醇装置实际碱浓度, 并参考天津、四川等地开工实际情况, 从实际上对比了碱浓度对缩合反应的影响。化学反应的影响因素有很多, 但在实际生产中我们要抓住主要影响因素, 控制好缩合反应的碱浓度。在既能有好的转化率、又有较低的重组份生成率的前提下, 尽可能提高碱浓度, 对生产是有帮助的。这为以后装置运行参数选择提供了参考。
摘要：丁辛醇装置缩合反应在NaOH溶液碱性条件下反应, 较高的碱浓度带来较高的反应转化率, 但同时也会带来更多的副反应。本文通过对比工艺包与大庆丁辛醇装置实际碱浓度, 为以后装置运行参数选择提供参考。
关键词：丁辛醇,缩合反应,碱浓度,优化
参考文献
[1] 邢其毅, 裴伟伟, 徐瑞秋, 等.基础有机化学[M].北京:高等教育出版社, 2005:660-667.
[2] 谭露露, 钱君律, 伍艳辉.羟醛缩合催化剂研究进展[J].化学工业与工程, 2006, 23 (1) :70-73.