羰基合成醋酸低水催化体系的研究与工业应用

本技术属于均相络合催化和化工新工艺领域。 上海华谊（集团）公司作为国内最主要的醋酸生产供应商和羰基合成醋酸技术的引领者，《国产化20万吨/年醋酸低压羰基合成工艺技术》曾获2004年度上海市科技进步一等奖。十年来世界醋酸技术飞跃发展，华谊集团对标世界最先进的技术指标，致力于技术的持续进步，开发了新一代的低水高稳定催化体系，引领醋酸的技术发展。新技术提升了催化剂的稳定性，实现了在低水条件下稳定运行；提升了反应的活性，提高了单位反应体积的生产强度；提升了反应的选择性，减少了水煤气副反应。新技术已成功应用到吴泾地区的工业生产装置，运行更加安全稳定，强化了醋酸生产过程，有利于装置节能降耗，使生产更绿色，有利于装置提升产能，使生产更高效。开发的新一代催化体系极大的提升了醋酸产业的技术水平和经济效益，提升了中国醋酸在国际市场上的竞争力。主要技术创新内容和特点如下： 1）结合羰基合成醋酸技术的发展趋势，对新一代催化体系进行了设计和广泛筛选，首次开发出以助剂金属羰基碘配合物为特征，主催化剂活性中心稳定存在的低水催化体系，解决了贵金属主催化剂易失活沉淀的技术难点。 2）利用核磁、质谱等检测手段，通过碳13一氧化碳标记的金属配合物的反应历程跟踪，证明了金属羰基碘配合物是一种活跃的CO"供体"，既能快速转移到铑的各种配合物中，减少催化剂的沉淀率；又能还原正三价惰性铑配合物为正一价活性铑配合物，并能重新溶解和活化三碘化铑沉淀物。 3）开发的新一代低水高稳定催化体系，反应选择性更好，副产杂质更少，可保持高浓度的催化剂活性中心，反应活性和时空收率更高。 4）建立连续化工艺的模试装置，评价了从原催化体系过渡到新一代催化体系进行工业应用的可行性和风险可控性；构建数学模型，优化了新技术的工艺运行参数和方案，指导了工业试验和生产。 项目实施以来，在核心关键技术方面已申请并获授权发明专利12项，具有自主知识产权，技术达到国际先进水平。 该技术已成功应用于华谊集团吴泾基地20万吨/年和40万吨/年的生产装置，实现了技术的突破和生产过程强化，降低了贵金属催化剂消耗、原料单耗和分离能耗，使工艺更绿色；提升了运行的稳定性、反应的时空收率和产品纯化的处理能力，使工艺更高效。反应的水含量从5.0-8.0%降低到4.0%以下，稳定运行超过836天。40万吨/年装置运行结果表明：催化剂消耗降低45%，中压蒸汽降低15%，原料CO单耗降低15标方/吨，装置产能提升25%，达到50万吨/年。截至2014年，累计产出优等醋酸155万吨，节约标煤3.5万吨，节约CO1500万标方，节约贵金属催化剂超过100公斤，累计减排二氧化碳10万吨，近三年新增利润9853万元，产能从60万吨/年已提升到73.5万吨/年。该技术将于2015年应用至华谊集团无为基地新建的50万吨/年的生产装置，产能可提升到60万吨/年。以华谊集团130万吨/年的醋酸总产能计算，年节约成本可达6000万。新一代的低水高稳定催化体系绿色高效，实现了醋酸技术的飞跃，为我国自主建设百万吨级醋酸生产装置提供了坚实基础。