亚硝酸酯合成工艺及反应器选型.pdfVIP

第6期 (总第 157期) 煤 化 工 No6(TotalNo．157) 2011年 12月 CoalChemicalIndustry Dee．2011 亚硝酸酯合成工艺及反应器选型 吴良泉 陈 鹏 (上海焦化有限公司，上海 200241) 摘 要 简述了酯化反应原理及酯化反应动力学研究进展 ，提出了酯化反应器应设计为填料塔或板式塔较 合适 ；详细介绍了并流酯化反应工艺与反应精馏工艺流程 ，比较了两种工艺流程的优缺点及能耗 ：并流流程的操 作弹性大 ，设备制造简单 ，但需要设计水洗及干燥设备 ，蒸汽消耗量大，工艺流程较长；反应精馏工艺流程短 ，投 资减少，但反应精馏塔的设计和制造比较复杂，工艺操作条件严格。 关键词 亚硝酸酯 并流酯化 反应精馏酯化 文章编号：1005—9598(2011)一06—0037—04 中图分类号 ：TQ536 文献标识码：A 气相法制草酸酯工艺最早由日本宇部兴产公司 ROH+N204一 RONO+HNO3 (8) 提出，首先是一氧化氮 、氧气与甲醇或乙醇经过酯化 整个反应热效应明显。由于氮的氧化物的转化反 反应生成亚硝酸酯 ，然后一氧化碳与亚硝酸酯在 应是一个体积缩小的反应过程 ，且在酯化反应体系 Pd／AI20。催化剂作用下反应生成草酸酯[13。酯化反应 内，所有的反应均为强放热反应 ，从热力学角度分析， 在整个合成气制草酸酯工艺中是重要的反应之一 ，也 降低温度、增加压力有利于反应进行 。反应过程中生 是影响草酸酯合成工业化放大过程的最关键一步。酯 成的水可能会和N20。或亚硝酸酯反应生成硝酸 、亚硝 化反应不需要使用催化剂 ，常压下就很容易进行 ，但 酸等副产物 ，所以在设计反应器时，可考虑分离水和 其反应相当复杂 ，除了产物亚硝酸酯生成 以外 ，还有 亚硝酸酯或减少两者接触时间等，这是 目前大部分报 HNO。、HNO。等副产物生成。为了提高亚硝酸酯的生成 道中采取反应精馏塔技术要考虑的主要因素之一。 率 ，减少副反应的生成 ，就需要合理的设计亚硝酸酯 1．2 酯化反应动力学 合成反应器和工艺流程 ，本文就酯化反应器的选型与 我国科研工作者对 NO、0。和醇类反应生成亚硝 工艺技术进行分析探讨。 酸酯的反应动力学以及工艺条件进行了大量的研究， 如 ：陈锦文等瞳]进行过亚硝酸乙酯合成反应的动力学 1 酯化反应器的设计和选型 研究，并拟合 出了幂级数型动力学方程 ，认为酯化反 1．1 酯化反应原理 应速率主要受液膜传质控制 ，反应过程中应控制乙醇 由NO、0。和 CH。0H反应生成亚硝酸酯 ，无需催化 过量 ，以减少副反应发生 ；计扬等[33研究了亚硝酸 甲 剂，常压下，在30℃～9O℃就可以进行，主要反应有 ： 酯再生反应的动力学 ，认为反应可能是在气相中进 主反应 2NO+02— 2NO2 (1) 行，并建立了相关的动力学模型。 NO2+NO— NzO3 (2) 目前 ，学者普遍认同的是酯化反应在液相中进 2ROH+N203— 2RONO+H20 (3) 行，酯化反应速率受到传质和反应本身速率的共同影 副反应 2NO一NzO (4) 响，工艺条件的不同，控制步骤有可能不同[，所以反 H2O+3N2D