【正文】 從而生成過氧醋酸。 3．催化劑 催化劑的要求： （ 1）應能既加速過氧醋酸的生成，又能促使其迅速分解，使反應系統(tǒng)中過氧醋酸的濃度維持在最低限度。 （二） 工藝條件 ??? ???? ??? HCOCHMnMnC H OCH 32k33 1?? ???? C O O OCHOCOCH 323 2k??? ???? COCHC O O O HCHC H OCHC O O OCH 33k33 33323 OHMnC O OCHMnC O O O HCH 4 ???? ??? ?? k??? ??? ??? HMnC O O OCHMnC O O O HCH 3323 5k乙醛單過醋酸酯）(C O O O H O C H C HCHC H OCHC O O O HCH 33k33 6 ?? ???C O O H2 C HC O O O H O C H C HCH 3k3 7? ??OC O )CH(C O OCHCOCH 2333 8? ????? k22333 OOC O )CH(C O O OCHC O OCH 9 ?? ????? kOHOHH 2 10? ???? k 8 乙醛液相氧化生產(chǎn)醋酸的過程是一個氣液非均相反應，可分為兩個基本過程：一是氧氣擴散到乙醛的醋酸溶液界 面，繼而被溶液吸收的傳質(zhì)過程；二是在催化劑作用下，乙醛轉(zhuǎn)化為醋酸的化學反應過程。此外，氧氣的吸收不完全會引起尾氣中氧的濃度增加，造成不安全因素?？讖竭^大則會造成氣液接觸面積降低，并會加劇液相物料的帶出，所以氧氣分布板孔徑要根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求合理設計。一般，液柱超過 4m 時，氧的吸收率可達 97％～ 98％ 以上，液柱再增加，氧的吸收率無明顯變化。因此，用氧氣氧化時，適宜溫度控制為 343～ 353K，所以生產(chǎn)中必須及時連續(xù)地除去反應熱。 （ 3） 原料純度 乙醛氧化生成醋酸反應的特點是以自由基 為鏈載體，所以凡能奪取反應鏈中自由基的雜質(zhì)，稱為阻化劑。乙醛原料中三聚乙醛可使乙醛氧化反應的誘導期增長，并易被帶入成品醋酸中，影響產(chǎn)品質(zhì)量，故要求原料乙醛中三聚乙醛含量 ％。當氧化液中醋酸含量 (質(zhì)量分數(shù) )為 82％～ 95％時，氧的吸收率保持在 98％ 左右，超出此范圍，氧的吸收率下降。 對氧化反應器相應的要求： ①能提供充分的相接觸界面； ②能有效移走反應熱； ③設備材質(zhì)必須耐腐蝕； ④確保安全生產(chǎn)防爆； ⑤流動形態(tài)要滿足反應要求 (全混型 )。 11 （四） 工藝流程 乙醛氧化生產(chǎn)醋酸的工藝流程如圖 2所示，采用以重金屬醋酸鹽為催化劑，乙醛在常壓下與氧氣進行液相氧化反應生成醋酸的工藝生產(chǎn)方法。氧化液循環(huán)泵將氧化液自塔底抽出，送人第一氧化塔冷卻器 2 進行熱交換，反應熱由循環(huán)冷卻水帶走。物料在兩塔中停留時間共計 5～ 7h。當采用一個氧化塔操作時，粗醋酸中醋酸含量 94％、水含量 2％、乙 醛含量 3％左右。而醋酸、水、醋酸甲酯、醛等易揮發(fā)的液體，加熱氣化后進入脫低沸物塔 7。從課題的選擇到設計的最終完成，嚴格要求我完成每一步的設計和計算，并不惜花費自己寶貴的時間對我的設計做了精心的修改。脫低沸物 塔頂分出的低沸物由脫水塔回收，塔頂分離出含量 %左右的稀乙酸廢水，并含微量醛類，乙酸甲醋，甲酸及水，其數(shù)量不多，經(jīng)中和及生化處理后排放 ； 塔中部抽出含水的混合酸；塔為含量大于 %的回收乙酸，用作蒸發(fā)器的噴淋乙酸。蒸發(fā)器的作用是閃蒸除去一些難揮發(fā)性物質(zhì)，如催化劑醋酸錳、多聚物和部分高沸物及機械雜質(zhì)。 12 兩個氧化塔上部連續(xù)通入氮氣稀釋尾氣，以防氣相達到爆炸極限。第一氧化塔上部流出的乙醛含量為 2％～ 8％的氧化反應液，由兩塔間壓差送入第二氧化塔 3。 圖 2 外冷卻乙醛氧化生產(chǎn)醋酸工藝流程圖 1第一氧化塔； 2第一氧化塔冷卻器； 3第二氧化塔； 4第二氧化塔冷卻器； 5尾氣吸收塔； 6蒸發(fā)器； 7脫低沸物塔； 8脫高沸物塔； 9脫水塔 在第一氧化塔 1 中盛有質(zhì)量分 數(shù)為 ％～ ％ 醋酸錳的濃醋酸，先加入適量的乙醛，混勻加熱，而后乙醛和純氧按一定比例連續(xù)通入第一氧化塔進行氣液鼓泡反應。按照移除熱量的方式不同，氧化塔有兩種形式 :：內(nèi)冷卻型（ a）、外冷卻型 (b)如圖 1。從產(chǎn)品的分離角度考慮，一般在流出的氧化 10 液中，乙醛含量不應超過 2％～ 3％ 。其主要成分有醋酸錳、醋酸、乙醛、氧、過氧醋酸，此外還有原料帶入的水分及副反應生成的醋酸甲分有醋酸錳、醋酸、乙醛 、氧、過氧醋酸，此外還有原料帶入的水分及副反應生成的醋酸甲酯、甲酸、二氧化碳等。水就是一種典型的能阻抑鏈反應進行的阻化劑。但是，升高壓力會增加設備投資費用和操作費用。但溫度不宜太高，過高的溫度會使副反應加劇，同時，為使乙醛保持液相，必須提高系統(tǒng)壓力，否則，在氧化塔頂部空間乙醛與氧氣的濃度會增加，增加了爆炸的危險性，并且 溫度過高會造成催化劑燒結(jié)甚至失活，還會增加設備投資。液柱高，氣液兩相接觸時間長，吸收效果好，吸收率增加。 （ 2） 氧氣分布板孔徑 為防止局部過熱，生產(chǎn)中采取氧氣分段通入氧化塔，各段氧氣通入處還設置有氧氣分布板，以使氧氣均勻地分布成適當大小的氣泡，加快氧的擴散與吸收。但是，通氧速率并非是可以無限增加的，因為氧氣的吸收率與通入氧氣的速率不是簡單的線性關(guān)系。工業(yè)上普遍采用醋酸錳作為催化劑，有時也可適量加入其他金屬的醋酸鹽。 C O O O HCHOC H OCH 323 ? ???3323 OHMnC O OCHMnC O O O HCH ??? ??? ?? 7 整個自由基反應由三個階段組成： （ 1）鏈引發(fā) 經(jīng)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) k k k k8 和 k9 小于 k k k k7。氧化劑：采用氧氣作氧化劑的較多。 2CH3CH2CH2CH3 + 5O2=4CH3COOH + 2H2O 綜合文獻分析，本設計采用乙醛氧化法生產(chǎn)醋酸工藝。 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]。因為副產(chǎn)物的 沸點 都比乙酸低，所以很容易通過 蒸餾 除去。副產(chǎn)物包括 丁酮 ， 乙酸乙酯 ， 甲酸 和 丙酸 。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。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(chǎn)物。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。乙酸與 三氧化砷 反應生成 氧化二甲砷 ，通過產(chǎn)物的惡臭可以鑒別乙酸 。同樣，乙酸也可以成 酯或氨基化合物。因為 鋁 在 空氣 中表明會形成 氧化鋁 保護層，所以鋁制容器能用來運輸乙酸。因為 介電常數(shù) 為，它不僅能溶解極性化合物，比如 無機鹽 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