年產10萬噸醋酸工藝設計-文庫吧
2025-06-12 03:17 本頁面
【正文】 碳或乙烯酮和水。 5．鑒別乙酸可以通過其氣味進行鑒別。若加入氯化鐵，生成產物為深紅色并且會在酸化后消失，通過此顏色反應也能鑒別乙酸。乙酸與三氧化砷反應生成氧化二甲砷，通過產物的惡臭可以鑒別乙酸 。（四）醋酸的主要生產方法及比較1．甲醇羰基化法 大部分乙酸是通過甲基羰基化合成的。此反應中，甲醇和一氧化碳反應生成乙酸，方程式如下 CH3OH + CO → CH3COOH 這個過程是以碘代甲烷為中間體，分三個步驟完成，并且需要一個一般由多種金屬構成的催化劑。 (1) CH3OH + HI → CH3I + H2O(2) CH3I + CO → CH3COI(3) CH3COI + H2O → CH3COOH + HI通過控制反應條件，也可以通過同樣的反應生成乙酸酐。因為一氧化碳和甲醇均是常用的化工原料，所以甲基羰基化一直以來備受青睞。[3]早在1925年，英國塞拉尼斯公司的Henry Drefyus已經開發(fā)出第一個甲基羰基化制乙酸的試點裝置。然而，由于缺少能耐高壓（200atm或更高）和耐腐蝕的容器，此法一度受到抑制。直到1963年，德國巴斯夫化學公司用鈷作催化劑，開發(fā)出第一個適合工業(yè)生產的辦法。到了1968年，以銠為基礎的催化劑的(cis?[Rh(CO)2I2]?)被發(fā)現(xiàn)，使得反映所需壓力減到一個較低的水平并且?guī)缀鯖]有副產物。1970年，美國孟山都公司建造了首個使用此催化劑的設備，此后，銠催化甲基羰基化制乙酸逐漸成為支配性的方法（孟山都法）。90年代后期，BP化學成功的將Cativa催化法商業(yè)化，此法是基于釕，使用([Ir(CO)2I2]?)它比孟山都法更加綠色也有更高的效率[4]，很大程度上排擠了孟山都法。2．乙醛氧化法乙醛氧化法在孟山都法商業(yè)生產之前，大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。盡管不能與甲基羰基化相比，此法仍然是第二種工業(yè)制乙酸的方法。乙醛可以通過氧化丁烷或輕石腦油制得，也可以通過乙烯水合后生成。當丁烷或輕石腦油在空氣中加熱，并有多種金屬離子包括鎂、鈷、鉻以及過氧根離子催化，會分解出乙酸?；瘜W方程式如下： 2 C4H10 + 5 O2 → 4 CH3COOH + 2 H2O 此反應可以在能使丁烷保持液態(tài)的最高溫度和壓力下進行，一般的反應條件是150℃和55atm。副產物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因為部分副產物也有經濟價值，所以可以調整反應條件使得副產物更多的生成，不過分離乙酸和副產物使得反應的成本增加。 在類似條件下，使用上述催化劑，乙醛能被空氣中的氧氣氧化生成乙酸 2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH 使用新式催化劑，此反應能獲得95%以上的乙酸產率。主要的副產物為乙酸乙酯，甲酸和甲醛。因為副產物的沸點都比乙酸低，所以很容易通過蒸餾除去。 3．乙醇氧化法由乙醇在有催化劑的條件下和氧氣發(fā)生氧化反應制得[5]。C2H5OH + O2=CH3COOH + H2O工藝陳舊,生產規(guī)模小，原料和動力消耗高，應嚴格控制，杜絕新建小規(guī)模生產裝置。4．乙烯氧化法由乙烯在催化劑(所用催化劑為氯化鈀：PdCl氯化銅：CuCl2和乙酸錳：(CH3COO)2Mn）存在的條件下，與氧氣發(fā)生反應生成。此反應可以看作先將乙烯氧化成乙醛，再通過乙醛氧化法制得[6]。乙烯法醋酸雖然比乙炔法和酒精法先進,但與低壓甲醇羰基合成法相比，原料和動力消耗高,技術經濟上缺乏競爭性，不宜再用該技術新建裝置。原有裝置可借鑒乙烯直接氧化法進行改造。 5．丁烷氧化法丁烷氧化法又稱為直接氧化法，這是用丁烷為主要原料，通過空氣氧化而制得乙酸的一種方法，也是主要的乙酸合成方法[7]。 2CH3CH2CH2CH3 + 5O2=4CH3COOH + 2H2O綜合文獻分析，本設計采用乙醛氧化法生產醋酸工藝。因為乙醛氧化法生產工藝工業(yè)化最早 ，技術成熟 ，轉化率和選擇性高；反應條件緩和，反應選擇性高(可達99％)，幾乎無副產物生成；產品收率高、純度高。二、工藝流程設計（一）工藝原理1．反應原理 主反應：乙醛液相催化自氧化合成醋酸是一強放熱反應，其主反應為： 乙醛氧化時先生成過氧醋酸，再與乙醛合成AMP [8]分解即為醋酸： 副反應：CH3CHO+02→CH3COOOH(過氧醋酸)CH3COOH→CH30H+CO2CH30H+02→HCOOH+H20CH3COOH+CH30H→CH3COOCH3+H203CH3CHO+02→CH3CH(0COCH3)2+H20主要副產物：甲酸、醋酸甲酯、甲醇、二氧化碳等。工業(yè)生產中都采用乙醛液相氧化法。氧化劑：采用氧氣作氧化劑的較多。用氧氣做氧化劑的要求：（1）充分保證氧氣和乙醛在液相中反應，避免在氣相中進行；（2）在塔頂應引入氮氣以稀釋尾氣，使尾氣組成不達到爆炸范圍。2．反應機理乙醛氧化反應存在誘導期，在誘導期時，乙醛以很慢的速率吸收氧氣，從而生成過氧醋酸。 過氧醋酸能使催化劑醋酸鹽中的Mn2+氧化為Mn3+ Mn3+存在溶液中，可引發(fā)原料乙醛產生自由基。 整個自由基反應由三個階段組成： （1）鏈引發(fā)經過鏈引發(fā)后，氧化反應速率加快，由于自由基的存在使分子鏈增長（2）鏈增長 （3）鏈終止通常情況下，反應速率常數(shù)kkkk8和k9小于kkkk7。因此，乙醛氧化生成醋酸的反應初期存在引發(fā)階段，即誘導期，這也是生產中必須
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