醋酸产业链和生产工艺简析
醋酸为无色透明液体，有刺激性气味。与水、乙醇、甘油和乙醚互溶，不溶于二硫化碳。纯净的醋酸在15℃以下是无色透明鳞片状结晶。其稀溶液（～5%）历来用作食醋；浓溶液具有与无机酸同样的强酸性和腐蚀性，对酯类特别具有溶解性。醋酸具有酸的通性。醋酸能发生羧基的取代反应，生成醋酸衍生物。
一、醋酸产业链分析
醋酸是用途最广的有机酸之一，主要用于生产醋酸乙烯、聚乙烯醇、对苯二甲酸、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸酐、氯乙酸、醋酸纤维和醋酸盐等，还可进一步地加工成农药、医药、染料、涂料、合成纤维、塑料和粘合剂等多种产品。因此，醋酸在化工、合成纤维、医药、轻工等工业部门有广泛的用途。
醋酸在有机化学工业中的地位可与无机化学工业中的硫酸相提并论，是一种极为重要的基本有机化工原料。
醋酸的主要衍生物及用途见下图。
二、醋酸的主要生产工艺技术
1.甲醇羰基化法
美国Monsanto公司1971年将铑催化剂羰基化合成醋酸工艺工业化后，全世界90%以上的新醋酸装置都是采用该工艺。在Monsanto工艺的基础上，Celanese公司开发出了酸优化低水含量工艺(简称AO Plus工艺)，BP公司开发成功了铱催化剂工艺(简称Cative工艺)。西南化工研究设计院在在上世纪七十年代便开始进行羰基合成醋酸的研究开发工作，经过20多年的研究，最终形成了具有我国自主知识产权的专利技术“甲醇低压液相羰基合成醋酸反应方法”。
（1）工艺原理
甲醇羰基化法是目前世界上生产醋酸的主要方法。该方法以甲醇和一氧化碳为原料，在催化剂的作用下发生羰基化反应生成醋酸。其化学反应方程式为：
CH3OH + CO → CH3COOH
催化剂通常是铑基或铱基催化剂，助催化剂有氢碘酸，它们可以显著提高反应速率和选择性。甲醇可以来自煤气化CO和氢气合成反应，CO通过PSA或深冷得到，当然CO也可以来自电石炉尾气提纯。
（2）工艺过程
甲醇和一氧化碳在高压和一定温度（175 - 200℃）下，在带有搅拌装置的反应釜中进行反应。由于醋酸在高温下的腐蚀性，因此反应器选用锆材。反应后的混合物经过分离、精制等一系列步骤，得到高纯度的醋酸产品。例如，在铑基催化剂体系中，还需要添加助催化剂和稳定剂，以维持催化剂的活性和稳定性。反应生成的醋酸需要经过蒸馏等方法去除其中的杂质，如未反应的甲醇、水等。经BDO精细视界公众号研究，催化剂在反应液中均相反应，原有工艺采用搅拌器工艺，高压下机封容易泄露，会造成可能得人身风险，装置停车损失和CO气损失。因此在工艺改进过程中，已有部分企业采用新型无搅拌技术将其改造，实现了醋酸装置无搅拌安全运行生产。
2.乙醛氧化法
（1）工艺原理
乙醛氧化法是以乙醛为原料，在催化剂（如醋酸锰等）的存在下，与氧气发生氧化反应生成醋酸。反应方程式为：
2CH3CHO + O2→ 2CH3COOH。
（2）工艺特点
该工艺相对较为简单，但由于乙醛的生产成本较高且来源有限，同时该反应过程中会产生一些副反应，导致产品质量和收率受到一定影响。在工艺操作中，需要严格控制反应温度、氧气浓度等条件，以减少副产物（如过氧醋酸等）的生成。反应一般在塔式反应器中进行，通过良好的搅拌和温度控制来实现高效氧化。
3.乙烯氧化法
（1）工艺原理
乙烯在催化剂作用下先氧化生成乙醛，然后乙醛再进一步氧化生成醋酸。该工艺涉及到两个主要的反应步骤，乙烯氧化为乙醛的反应方程式为：
2CH2=CH2+O2→ 2CH3CHO
后续乙醛氧化为醋酸的反应如上述乙醛氧化法原理。
（2）工艺优势与局限
这种方法可以利用乙烯资源，但工艺流程较长，需要高效的催化剂和复杂的反应装置来实现良好的乙烯转化率和乙醛选择性。此外，整个工艺的能耗和设备投资相对较高，对生产企业的技术和经济实力有一定要求。
三、醋酸工艺技术的比较与发展趋势
1.工艺比较
目前世界上醋酸生产的工艺路线成熟、可靠，不存在技术风险。甲醇羰基化法具有较高的选择性和转化率，能够生产高质量的醋酸产品，并且原料甲醇来源广泛，生产成本相对较低，因此在现代醋酸生产中占据主导地位。乙醛氧化法由于原料受限且工艺存在一定的复杂性和副反应问题，其应用范围逐渐缩小。乙烯氧化法虽然可以利用乙烯资源，但整体工艺复杂、能耗高，应用也相对较少。
2.发展趋势
（1）催化剂改进
在甲醇羰基化法中，不断研发新型的铑基或铱基催化剂，提高其活性、稳定性和选择性，降低催化剂的用量和成本。经BDO精细视界公众号研究，铱系催化剂体系是英国BP公司基于铑系催化剂体系和塞拉尼斯锂系催化剂体系开发成功的催化剂体系。因为催化剂体系更加稳定和水含量可以更低，所以，在能耗方面具有较大的优势。铱系催化剂的主要优点是：稳定性好，具有较高的反应速率；较少依赖CO分压，提高了基于CO的产率；降低了副产物丙酸、乙醛等的生成；羰基化反应可在低水含量下完成，能耗较低等，因而铱系催化技术是目前新建醋酸装置的应用方向。
（2）工艺优化
对反应装置进行改进，提高反应的传质和传热效率，实现更高效的醋酸生产。同时，开发更先进的分离和精制技术，降低产品中的杂质含量，提高醋酸的纯度，以满足不同领域对高质量醋酸的需求。经BDO精细视界研究，在醋酸反应器改造，醋酸反应铑催化剂降低消耗，丙酸分离技术，多原料反应生成醋酸反应等方面，国内技术已成功应用于装置，大大的提升了醋酸装置的安全性和经济性。
（3）绿色环保技术发展
减少生产过程中的能源消耗和污染物排放。例如，在甲醇羰基化法中，研究如何更好地回收和利用反应过程中的余热，将醋酸废液中的丙酸进行提纯。
三、醋酸的市场供需情况
1.全球市场
全球醋酸的产量和消费量呈现出逐年增长的趋势。随着亚洲地区尤其是中国经济的快速发展，醋酸的需求增长迅速。中国已成为全球最大的醋酸生产国和消费国之一。在全球市场中，醋酸的生产主要集中在几家大型化工企业手中，这些企业通过技术优势和规模效应来占据市场份额。
2.中国市场
中国醋酸市场的需求增长主要受到国内化工、纺织、医药等行业的拉动。近年来，国内醋酸乙烯、对苯二甲酸等醋酸下游产业的发展迅速，推动了醋酸市场的繁荣。同时，国内醋酸生产企业也在不断扩大产能，提高生产技术水平，但市场竞争也日益激烈。部分企业通过技术创新和产业链延伸来提高自身的竞争力，如将醋酸生产与下游产品生产相结合，形成一体化产业链。
来源：化工产业链
