【正文】 工原料，在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥及粘合劑、有機生產(chǎn)成本 /美元 /t 346 528 394 297 310 原料費用 187 348 238 231 233 公用工程費用 /美元 /t 4 35 29 20 22 10％投資回收率 /美元 /t 103 77 79 29 35 總生產(chǎn)成本 /美元 /t 449 605 473 326 345 溶劑等方面有著廣泛的用途，是近幾年來發(fā)展較快的重要的有機化工產(chǎn)品之一。為促進國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn) ，解決存在的技術(shù)問題，有必要對醋酸的生產(chǎn)工藝進行深入研究。在這次做設(shè)計的過程中，我通過搜集資料，按照實際情況，對該工藝進行了系統(tǒng)地分析，這次做設(shè)計的過程中，我將大學所學的 理論知識進行了綜合運用，通過這次，使我認識到扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識以及豐富的經(jīng)驗是良好工作的重要基礎(chǔ)。最后，再次向 趙 老師和各位同學表示衷心的感謝。在此設(shè)計完成之際，謹向 趙麗 老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！在大學生涯里，還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助，在此大學生活已近尾聲，兩年的努力與付出， 隨著本次設(shè)計的完成，將要劃下完美的句號。在已工業(yè)化的甲醇低壓羰基法合成醋酸工藝有四種，包括：孟山都 (Monsanto ) /BP 工藝和其改進工藝，而其改進工藝主要是對原工藝中催化劑的改進，本文的主要目的是采用甲醇低壓羰基法合成醋酸的工藝路線，故仍采用孟山都 (Monsanto ) /BP 工藝完成年產(chǎn) 10 萬噸醋酸精制工段設(shè)計的任務(wù)。我國現(xiàn)有的醋酸生產(chǎn)工藝中孟山都（ Monsanto） /BP 己形成規(guī)模的生產(chǎn)。 （四） 國外醋酸生產(chǎn)現(xiàn)狀 2020 年世界醋酸生產(chǎn)能力為 萬 t/a，其中采用甲醇羰基化合成工藝的占 66％ ，乙烯法約占 ％，乙醛法約占 ％，其他工藝占 ％。 2020 年我國甲醇羰基化合成法生產(chǎn)能力占我國醋酸總生產(chǎn)能力的 ％，乙烯法占 ％，乙醛法占％ ,其他占 ％ [14]。 表 62 不同醋酸生產(chǎn)工藝的技術(shù)經(jīng)濟比較 方法 乙烷直接氧化 乙烯直接氧化 甲醇羰基化 Monsanto/BP Celanese BP 工藝 SABIC 工藝 昭和電工 傳統(tǒng) BP AO Plus Cative 規(guī)模 / kt/a 200 200 200 500 500 總投資 /百萬美元 針對近年基于 Monsanto/BP 法的改進的三種工藝，有關(guān)文 獻曾對傳統(tǒng)的Monsanto/BP 法、 Celanese 工藝、 Cativa 工藝這 3 種低壓甲醇羰基化法醋酸工藝進行了技術(shù)經(jīng)濟比較如表 62[14]。還有該工藝對操作人員要求較高。由于該工藝操作條件不苛刻、生產(chǎn)的醋酸產(chǎn)品質(zhì)量高使得該工藝在我國廣泛引進應(yīng)用。為取消外供甲醇的需要， Haldor Topsoe 采取了將甲醇的合成結(jié)合進醋酸生產(chǎn)中的辦法，將甲醇生產(chǎn)和 CO 的生產(chǎn)并列。若不加醋酸 ,則生成大量的二甲醚 。 對由各種銠化合物 ,助催化劑和溶劑 組成的反應(yīng)系統(tǒng)作了研究 ,認為各種銠化合物和碘化合物的催化性能相差不大 ,但溶劑有明顯不同 。參與反應(yīng)的活性物種是［ RH(CO)2I2］ 1 負離子 ,它由 Rh2O3催化劑可以是 HI,I3CH3,參與反應(yīng)的是 CH3,在反應(yīng)液中 ,I2HI 可以轉(zhuǎn)化為 CH3 如 : ＣＨ 3Ｈ＋ＨＩ ====ＣＨ 3＋Ｈ 2 由 Rh 絡(luò)合物和 HI 組成的催化系統(tǒng)的催化機理可表達如下 : 甲醇中的 COH 鍵鍵能較高 ,難以經(jīng)由氧化加成作用使 COH 鍵斷 裂 ,助催化劑 HI的作用是使甲醇轉(zhuǎn)化為鍵能較低的 CH3I其順利投入后續(xù)的氧化加成反應(yīng) 。高、低壓羰基化法的比較見表 52。 在羰基合成發(fā)展初期采用碘化鈷催化劑 ,實際上是羰基鈷或羰基氫鈷與碘組成的催化系統(tǒng) ,典型的工藝條件是 :溫度 250℃ ,壓力 ,醋酸收率以甲醇計為90%。 脫水塔塔頂餾出的水尚含有碘甲烷、輕質(zhì)烴和少量醋酸，仍返回吸收工序；脫水塔底主要是含有重組分的醋酸，送往重組分塔。反應(yīng)器頂部排放出來的 CO2， H2， CO 和碘甲烷作為松弛氣進入冷卻器，凝液重新返回反應(yīng)器，不凝性氣體送吸收工序。事先加入催化液。造氣工段主要包括造氣、預(yù)硫、壓縮、脫硫脫碳工序，醋酸生產(chǎn)又可分為反應(yīng)工序和精制工序。塔 。 。應(yīng)用超濾技術(shù) ,既保持了均相催化劑高活性、高選擇性、 傳熱和傳質(zhì)效果好等優(yōu)點 ,又保持了多相催化劑容易分離的優(yōu)點。 C 表 42 在 PtSnP 系催化劑上烯烴氫甲?；Y(jié)果 原 料 轉(zhuǎn)化率 ,% 醛選擇性 ,% 原 料 轉(zhuǎn)化率 ,% 醛選擇性 ,% 乙 烯 丙 烯 90 90 95 95 庚 烯 辛 烯 85 80 95 97 日本研究了螯形環(huán)鉑催化劑 ,于 ～ 10MPa,70～ 100℃下反應(yīng) 3 h,烯可 100%轉(zhuǎn)化為醛。甲醇羰基化法 以甲醇為原料合成醋酸 ,， 不但原料價廉易得 ,而且生成醋酸的選擇性高達 99%以上 ,基本上無副產(chǎn)物 ,現(xiàn)在世界上有近40%的醋酸是用該法生產(chǎn)的 ,新建生產(chǎn)裝置多考慮采用這一生產(chǎn)方法 ,表 5504 列出了目前世界上生產(chǎn)醋酸的 2 種主要方法的生產(chǎn)成本比較 。 3． 甲醇羰基化法 以甲醇為原料合成醋酸 ,不但原料價廉易得 ,而且生成醋酸的選擇性高達 99%以上 ,基本上無副產(chǎn)物 ,現(xiàn)在世界上有近 40%的醋酸是用該法生產(chǎn)的 ,新建生產(chǎn)裝置多考慮采用這一生產(chǎn)方法 ,表 5504 列出了目前世界上生產(chǎn)醋酸的 2 種主要方法的生產(chǎn)成本比較 。除主產(chǎn)物醋酸外 ,還有甲醛和甲酸等副產(chǎn)物生成 。 （一） 醋酸生產(chǎn)方法評述 工業(yè)上生產(chǎn)醋酸的方法主要有 3 種 :乙醛法、丁烷或輕油氧化法以及甲醇羰基化法。其中，甲醇羰基化法應(yīng)用最廣，占全球總產(chǎn)能的 60%以上，而且這種趨勢還在不斷增長。在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥及粘合劑、有機溶劑等方面有著廣泛的用途，是近幾年來發(fā)展較快的重要的有機化工產(chǎn)品之一。 4． 還原反應(yīng) 在強還原劑氫化鋁鋰（ LiAlH4）可將其還原成伯醇。 醋酸可參與的反應(yīng)： 1． 酸性和成鹽反應(yīng) 醋酸在水溶液中能離解出氫離子而顯酸性，具有酸的一般性質(zhì)。其具體物理性質(zhì)見表 11 [1]。被公認為食醋內(nèi)酸味及刺激性氣味的來源。醋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。例如，在200℃和 105Pa 下，它與苯胺反應(yīng)生成二甲基苯胺。 2CH3OH+2Na → 2CH3ONa+H2 高溫下，在催化劑上進行甲醇的脫水，可以制取二甲醚。甲醇濺入眼睛或皮膚應(yīng)立即用大量清水沖洗。 甲醇具有毒性，甲醇攝入量超過 4ml 就會出現(xiàn)中毒反應(yīng)，內(nèi)服10ml 有失明的危險， 30ml 能致人死亡，空氣中允許最高甲醇濃度為 50mg/L。其蒸汽與空氣混合可形成爆炸性混合物。 鑒于這種情況，設(shè)計一套 甲醇低壓羰基化合成醋酸 (10萬 t/a)工藝 裝置，以促進醋酸基礎(chǔ)研究，有利于平衡我國對醋酸的供需矛盾。但我國目前醋酸的產(chǎn)量還不能滿足需求。酒 泉 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計 2020 級 應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù) 專業(yè)