Влияние растворителя на выходы основных продуктов окисления н-бутана

Продукты	Содержание уксусной кислоты в оксидате через 8 часов, % масс.
	Без растворителя	50% бутана в укс. кислоте	20% бутана в укс. кислоте	50% бутана в бензине
Уксусная кислота	23	23,5	25,0	17,0
Метилэтилкетон	9,6	1,2	0,1	8,8
ацетон	1,6	0,6	Следы	0,5
СО2	1,5	3,15	2,6	2,5

В целом, процесс проводят при t=140170^оС, Р=5,05,2МПа, конверсия н-бутана за один проход составляет 30-35%. В реактор 5 (рис. 6) подают смесь свежего и возвратного н-бутана и воздуха (отдельными потоками), массовое соотношение между ними составляет 1 : (1,52) : (1012). В возвратном бутане может присутствовать до 10% продуктов окисления.

Товарными продуктами являются:

• уксусная кислота;

• муравьиная кислота;

• ацетон - метилацетатная фракция (23% и 68% основных веществ соответственно) t_выкип=56^оС;

• метилэтилкетон – этилацетатная фракция (45% и 38,3% основных веществ соответственно) t_выкип=57-88^оС;

На 1 тонну исходного н-бутана получают 1,6 тонны кислородсодержа­щих соединений. В том числе 872 кг уксусной кислоты и 190 кг метил­этилкетона. Тепловыделение в реакторе составляет около 21 МДж на килограмм окисленного н-бутана.

Рис. 6 Реакторная подсистема технологии производства уксусной кислоты жидкофазным окислением н-бутана: 1,1а–смеситель; 2,2а–подогреватель; 3,3а–холодильник; 4–рассольный холодильник-конденсатор; 5–реактор; 6,7–абсорберы; 8–отпарная колонна; 9–сепаратор пар-жидкость; I–н-бутан; II–воздух, III– водный конденсат; IV–пар; V–вода; VI– рассол; VII–раствор щелочи; VIII––солевой раствор на отпарку от органических соединений; IX–продукты на ректификацию; Х–газы.

Технологическая схема реакторной подсистемы технологии производства уксусной кислоты окислением н-бутана представлена на рис.6. Свежий и рециркулирующий (кислый) н-бутан смешиваются в смесителе 1, подогреваются до140-150^оСв теплообменнике 2а и подаются в нижнюю часть реактора 5. Свежий воздух смешивается с рециркулирующими газами в смесителе 1а, подогревается в теплообменнике 2 и также направляется в реактор 5. Ввод воздуха распределен по высоте реактора. Тепло реакции отводится за счет испарения части реакционной массы и встроенными змеевиковыми теплообменниками. Продукты испарения проходят через водяные холодильники-конденсаторы 3. Конденсированная фаза возвращается в реактор для поддержания уровня жидкости. После дополнительного охлаждения и частичной конденсации в рассольном холодильнике 4, жидкая фаза возвращается в реактор, а парогазовая фаза поступает на промывку 2-5% щелочью и водой в абсорберы 6,7. Абсорбционные газы частично возвращают в смеситель 1а, а частично отводят из системы для поддержания постоянного уровня концентрации инертов. Солевые стоки абсорберов 6,7 направляют в отпарную колонну (на схеме не показана) для очистки воды от органических соединений.

Продукты реакции отводят из нижней части реактора в жидкой фазе. В составе оксидата до 43% уксусной кислоты, около 10% метилэтилкетона, 8-9% этилацетата, метилацетат, ацетон, вода. Эта смесь охлаждается в холодильнике 3а. Затем пары из сепаратора 9а направляют в холодильник 3, а жидкость через дроссель 10 (снижение давления до 0,2 МПа) в отпарную колонну 8. Колонна 8 (t_куба=120-160^оС, t_верха=35-60^оС) служит для удаления из продуктов реакции непрореагировавшего н-бутана и углекислого газа. Парогазовый поток сепаратора 11 направляют на щелочную очистку, а затем на факельное дожигание. Жидкость сепаратора 11 – кислый бутан возвращают в смеситель 1.

Технология разделения, продуктов достаточно сложна из-за азеотропного характера смеси и требует отдельного обсуждения.