3.3. Принципы в технологии окисления н-бутана в уксусную кислоту.

Рассмотренная технология относится к непрерывным процессам и имеет одну стадию по химической составляющей. В качестве исходного сырья используются доступные вещества н-бутан и воздух. Процесс обладает невысокой конверсией за один проход, что требует организации рецикла по исходному сырью (аппараты 5,3,9,4,5; 5,3,9,4,6,7,1а,2,5; 5,3а,9а,3,9,4,5 и 5,3а,9а,3,9,4,6,7,1а,2,5) и удовлетворительной для радикально-цепных процессов селективностью и производительностью. Из реакционной смеси полностью выделяют уксусную и муравьиную кислоты, ацетон-метилацетатную и метилэтилкетон-этилацетатную фракции. Несмотря на совместное получение нескольких ценных целевых продуктов в одну стадию, не все из них выделяют в виде индивидуальных веществ, что связано со сложным азеотропным характером образующейся смеси. С точки зрения реализации принципов разработки технологии с низким энергопотреблением и полноты использования энергии системы технология обладает высокой степенью утилизации тепла реакции, поскольку, вырабатываемый при охлаждении реактора пар, может применяться для технологических нужд. Более полное использование тепла реакции может быть достигнуто, если организовать рекуперационный теплообмен между входными и выходными потоками реактора окисления. В то же время в технологии явно недостаточно используется энергия отходящих газовых потоков. Ее можно было бы утилизировать, применяя турбодетандеры для выработки электроэнергии. К недостаткам технологии следует отнести образование значительного количества водно-солевых стоков при промывке рециркуляционных потоков, сложную технологию разделения компонентов реакционной смеси, необходимость выделения из нее катализатора (из-за отвода продуктов реакции в жидкой фазе).

Использование реакционных аппаратов большой единичной мощности затруднено, т.к. барботажные реакторы имеют ограничения, связанные с проблемами распределения парогазового потока сырья при высоких производительностях. Однако возможно создание линий большой единичной мощности, в которых будет использовано ряд параллельно работающих реакторных подсистем.

4. Технология получения карбоновых кислот окислением фракции прямогонного бензина.

Использование в качестве сырья для получения уксусной и других низших карбоновых кислот прямогонного бензина долгое время считалось одним из наиболее экономичных способов производства. В настоящее время ситуация несколько изменилась. Это связано с тем, что прямогонные бензины в основном перерабатываются процессом риформинга в высокооктановые топлива и на рынке нефтепродуктов имеется существенный дефицит этой нефтяной фракции как сырья для химических процессов.

Этот процесс окисления как и рассмотренный выше базируется на свободнорадикальном цепном окислении в жидкой фазе. Конечными продуктами окисления являются различные карбоновые кислоты. С повышением молекулярной массы исходного сырья выход низкомолекулярных кислот снижается. Это приводит к тому, что для производства уксусной кислоты используют легкие бензиновые фракции, содержащие не более 0,06% масс. серы и имеющие следующий состав: не более 0,5% С₁-С₃ углеводородов, не более 4% бутанов, 78-85% С₅ и более тяжелых углеводородов, нафтенов, ароматических углеводородов и 2,2-диметилпропана не более 15%.

Механизм окисления аналогичен рассмотренному выше, однако, образуется большее число различных кислородсодержащих соединений, в том числе уксусная (80-81% масс.), муравьиная (12-15% масс.), пропионовая (5-8% масс.), янтарная (3-10% масс.) кислоты, спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры и другие кислородсодержащие продукты. Наличие такого комплекса различных соединений (более 20-ти компонентов) значительно затрудняет процесс выделения из реакционной массы индивидуальных товарных продуктов. Несколько облегчается этот процесс тем, что кислородсодержащие соединения нейтрального характера – альдегиды, кетоны, сложные эфиры имеют ограниченную растворимость в воде и, следовательно, могут быть отделены от реакционной массы гетероазеотропной ректификацией. Более того, если расценивать в качестве целевых продуктов только кислоты, то все нейтральные соединения можно возвращать в реактор для дальнейшего окисления.

Условия проведения окисления аналогичны применяемым при окислении н-бутана: температура – 160-195^оС, давление – 5,2 МПа.