年產(chǎn)10萬噸醋酸工藝的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-04 14:37 本頁面
【正文】 摘 要醋酸是一種用途廣泛的基本有機(jī)產(chǎn)品, 也是化工、醫(yī)藥、紡織、輕工、食品等行業(yè)不可缺少的重要原料。隨著醋酸衍生產(chǎn)品的不斷發(fā)展, 以醋酸為基礎(chǔ)的工業(yè)不僅直接關(guān)系到化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，而且與國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)息息相關(guān)，醋酸生產(chǎn)與消費(fèi)正引起世界各國的普遍重視，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)醋酸的需求，開展了此年產(chǎn)10萬噸醋酸項(xiàng)目。本設(shè)計(jì)采用成熟的乙醛氧化法合成醋酸。 首先確定乙醛氧化法生產(chǎn)醋酸工藝流程，然后對(duì)整個(gè)工藝過程進(jìn)行物料和能量衡算。 關(guān)鍵詞：醋酸，工藝流程，物料衡算 一、概述醋酸是一種有機(jī)化合物，又叫乙酸別名：醋酸、冰醋酸。分子式：C2H4O2（常簡寫為HAc）或CH3COOH。是典型的脂肪酸。被公認(rèn)為食醋內(nèi)酸味及刺激性氣味的來源。純的無水乙酸（冰醋酸）是無色的吸濕性液體， 176。C (62 176。F) ，凝固后為無色晶體。盡管根據(jù)乙酸在水溶液中的離解能力它是一個(gè)弱酸，但是乙酸是具有腐蝕性的，其蒸汽對(duì)眼和鼻有刺激性作用。乙酸是一種簡單的羧酸，是一個(gè)重要的化學(xué)試劑。乙酸也被用來制造電影膠片所需要的醋酸纖維素和木材用膠粘劑中的聚乙酸乙烯酯，以及很多合成纖維和織物。在家庭中，乙酸稀溶液常被用作除垢劑。食品工業(yè)方面，在食品添加劑列表E260中，乙酸是規(guī)定的一種酸度調(diào)節(jié)劑（一）醋酸生產(chǎn)的歷史早在公元前三千年，人類已經(jīng)能夠用酒經(jīng)過各種醋酸菌氧化發(fā)酵制醋。十九世紀(jì)后期，人們發(fā)現(xiàn)從木材干餾制木炭的副產(chǎn)餾出液中可以回收醋酸[1]，成為醋酸的另一重要來源。但這兩種方法原料來源有限，都需要脫除大量水分和許多雜質(zhì)，濃縮提純費(fèi)用甚高，因此，隨著20世紀(jì)有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，誕生了化學(xué)合成醋酸的工業(yè). 乙醛易氧化生成醋酸，收率甚高，成為最早的合成醋酸的有效方法。1911年，德國建成了第一套乙醛氧化合成醋酸的工業(yè)裝置并迅速推廣到其它國家早期的乙醛來自糧食、糖蜜發(fā)酵生成的乙醇的氧化[2]，1928年德國以電石乙炔進(jìn)行水合反應(yīng)生成乙醛，是改用礦物原料生成醋酸的開始。二次大戰(zhàn)后石油化工興起發(fā)展了烴直接氧化生產(chǎn)醋酸的新路線，但氧化產(chǎn)物組分復(fù)雜，分離費(fèi)用昂貴。因此1957～1959年德國Wacherchemie和Hoechst兩公司聯(lián)合開發(fā)了乙烯直接氧化制乙醛法后，乙烯—乙醛—醋酸路線迅速發(fā)展為主要的醋酸生產(chǎn)方法。70年代石油價(jià)格上升，以廉價(jià)易得、原料資源不受限制的甲醇為原料的羰基化路線開始與乙烯路線競爭。 甲醇羰基化制醋酸雖開始研究于20年代，60年代已有BASF公司的高壓法工業(yè)裝置，但直到1971年美國Monsanto公司的甲醇低壓羰基化制醋酸工廠投產(chǎn)成功，證明經(jīng)濟(jì)上有壓倒優(yōu)勢，現(xiàn)已取代乙烯路線而占領(lǐng)先地位。 1989年世界醋酸總生產(chǎn)能力為480kt，一套甲醇低壓羰基化裝置的生產(chǎn)能力總計(jì)2000kt/a以上，除個(gè)別廠外，都已建成投產(chǎn)。中國工業(yè)生產(chǎn)合成醋酸同樣從發(fā)酵法、乙醇—乙醛氧化法及電石乙炔—乙醛氧化路線開始，60年代末全國已形成60kt/a的生產(chǎn)能力。70年代開始發(fā)展乙烯路線，引進(jìn)了每套年產(chǎn)約7萬噸大型裝置。 輕油氧化制醋酸，天然氣制甲醇，低壓羰基化制醋酸的工藝路線正積極研究。 可以肯定這些將會(huì)使我國的醋酸生產(chǎn)出現(xiàn)一個(gè)飛躍。 （二）醋酸的物理性質(zhì) 分子式：C2H4O2分子量：：無色透明液體?！妫?，(20/4℃)，閃點(diǎn)（開杯）57℃，自燃點(diǎn)465℃，s（20℃）。純乙酸在16℃以下時(shí)，能結(jié)成冰狀固體，故稱冰醋酸。與水、乙醇、苯和乙醚混溶，不溶于二硫化碳。當(dāng)水加到乙酸中，混合后的總體積變小，密度增加。分子比為1：1，進(jìn)一步稀釋，不再發(fā)生上述體積的改變。有刺激性氣味。 （三）醋酸的化學(xué)性質(zhì) 1．酸性羧酸中，例如乙酸，的羧基氫原子能夠部分電離變?yōu)闅潆x子（質(zhì)子）而釋放出來，導(dǎo)致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，pKa=（25℃），濃度為1mol/L的醋酸溶液（類似于家用醋的濃度），%的醋酸分子是解離的。 乙酸的酸性促使它還可以與碳酸鈉、氫氧化銅、苯酚鈉等物質(zhì)反應(yīng)。 2CH3COOH + Na2CO3→2CH3COONa + CO2 + H2O 2CH3COOH + Cu(OH)2 →(CH3COO)2Cu + 2H2O CH3COOH + C6H5ONa →C6H5OH (苯酚）+ CH3COONa 2．二聚物乙酸的晶體結(jié)構(gòu)顯，分子間通過氫鍵結(jié)合為二聚體（亦稱二締結(jié)物），二聚體也存在于120℃的蒸汽狀態(tài)。二聚體有較高的穩(wěn)定性，現(xiàn)在已經(jīng)通過冰點(diǎn)降低測定分子量法以及X光衍射證明了分子量較小的羧酸如甲酸、乙酸在固態(tài)及液態(tài)，甚至氣態(tài)以二聚體形式存在。當(dāng)乙酸與水溶和的時(shí)候，二聚體間的氫鍵會(huì)很快的斷裂。其它的羧酸也有類似的二聚現(xiàn)象。（乙酸的二聚體,虛線表示氫鍵） 3．溶劑液態(tài)乙酸是一個(gè)親水（極性）質(zhì)子化溶劑，與乙醇和水類似。，它不僅能溶解極性化合物，比如無機(jī)鹽和糖，也能夠溶解非極性化合物，比如油類或一些元素的分子，比如硫和碘。它也能與許多極性或非極性溶劑混合，比如水，氯仿，己烷。乙酸的溶解性和可混合性使其成為了化工中廣泛運(yùn)用的化學(xué)品。4．化學(xué)反應(yīng) 對(duì)于許多金屬，乙酸是有腐蝕性的，例如鐵、鎂和鋅，反應(yīng)生成氫氣和金屬乙酸鹽。因?yàn)殇X在空氣中表明會(huì)形成氧化鋁保護(hù)層，所以鋁制容器能用來運(yùn)輸乙酸。金屬的乙酸鹽也可以用乙酸和相應(yīng)的堿性物質(zhì)反應(yīng),比如最著名的例子：小蘇打與醋的反應(yīng)。除了醋酸鉻，幾乎所有的醋酸鹽能溶于水。 Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) → (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g) NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) 乙酸能發(fā)生普通羧酸的典型化學(xué)反應(yīng)，特別注意的是，可以還原生成乙醇，通過親核取代機(jī)理生成乙酰氯，也可以雙分子脫水生成酸酐。同樣，乙酸也可以成酯或氨基化合物。440℃的高溫下，乙酸分解生成甲烷和二氧化
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