年產(chǎn)10萬(wàn)噸醋酸工藝設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 H+CO2 CH30H+02→ HCOOH+H20 CH3COOH+CH30H→ CH3COOCH3+H20 3CH3CHO+02→ CH3CH(0COCH3)2+H20 主要副產(chǎn)物：甲酸、醋酸甲酯、甲醇、二氧化碳等。 C2H5OH + O2=CH3COOH + H2O 工藝陳舊 ,生產(chǎn)規(guī)模小，原料和動(dòng)力消耗高，應(yīng)嚴(yán)格控制，杜絕新建小規(guī)模生產(chǎn)裝置。當(dāng)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(guò)氧根離子催化，會(huì)分解出乙酸。 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 。 5．鑒別 乙酸可以通過(guò)其氣味進(jìn)行鑒別。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 。 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)。s（ 20℃ ）。 甲醇羰基化制醋酸雖開(kāi)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(guó) 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(shì)，現(xiàn)已取代乙烯路線而占領(lǐng)先地位。在家庭中，乙酸稀溶 液常被用作除垢劑。 是典型的脂肪酸 。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(guó)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(guó)的普遍重視，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)醋酸的需求，開(kāi)展了此年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸醋酸項(xiàng)目。C (62 176。但這兩種方法原料來(lái)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。 70 年代開(kāi)始發(fā)展乙烯路線，引進(jìn)了每套年產(chǎn)約 7 萬(wàn)噸大型裝置。當(dāng)水加到乙酸中，混合后的總體積變小，密度增加。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。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)。 （四）醋酸的主要生產(chǎn)方法及比較 1．甲醇羰基化法 大部分乙酸是通過(guò)甲基羰基化合成的。 1970 年，美國(guó) 孟山都 公司建造了首個(gè)使用此催化劑的設(shè)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）。因?yàn)椴糠指碑a(chǎn)物也有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以可以調(diào)整反應(yīng)條件使得副產(chǎn)物更多的生成，不過(guò)分離乙酸和副產(chǎn)物使得反應(yīng)的成本增加。 乙烯法醋酸雖然比乙炔法和酒精法先進(jìn) ,但與低壓甲醇羰基合成法相比，原料和動(dòng)力消耗高 ,技術(shù)經(jīng)濟(jì)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)性，不宜再用該技術(shù)新建裝置。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(yīng)，避免在氣相中進(jìn)行； （ 2）在塔頂應(yīng)引入氮?dú)庖韵♂屛矚?，使尾氣組成不達(dá)到爆炸范圍。醋酸錳的用量約為原料乙醛量的 ％ ~％ 。氧氣分布板的孔徑與氧的吸收率成反比，孔徑小可增加氣泡的數(shù)量和氣液兩相接觸面積，但孔徑過(guò)小則造成流體流動(dòng)阻力增加，使氧氣的輸送壓力增高。但溫度也不宜過(guò)低，溫度過(guò)低會(huì)降低乙醛氧化為過(guò)氧醋酸以及過(guò)氧醋酸分解的速率，易導(dǎo)致過(guò)氧醋酸的積累，同樣存在不安全性。故要求原料乙醛含量 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )％，其中水分含量 ％。 （三） 反應(yīng)器 乙醛氧化生產(chǎn)醋酸反應(yīng)的主要特點(diǎn)：反應(yīng)為氣液非均相的強(qiáng)放熱反應(yīng)，介質(zhì)有強(qiáng)腐蝕性，反應(yīng) 潛伏著爆炸的危險(xiǎn)性。中部反應(yīng)區(qū)控制反應(yīng)溫度為 348K 左右，塔頂壓力為 ，在此條件下反應(yīng)生成醋酸。尾氣分別從兩塔頂部排出，各自進(jìn)入相應(yīng)的尾氣冷卻器，經(jīng)冷卻分液后進(jìn)入尾氣吸收塔，用水洗滌吸收未凝氣體中未反應(yīng)的乙醛及酸霧，然后排空。 三、物料衡算 （一）設(shè)計(jì)依據(jù) 醋酸生產(chǎn)消耗定額見(jiàn)表 1 表 1 消耗定額 名稱 單耗（每噸醋酸） 乙醛 氧氣 冷卻水 醋酸錳 770kg 260m3 250m3 2kg 醋酸年產(chǎn)量 ： 10 萬(wàn)噸 選擇年開(kāi)工時(shí)間： 8000 小時(shí) 則 每小時(shí)生產(chǎn)醋酸 hkg /12 50080 0010 0010 5 ?? 根據(jù)消耗定額得每小時(shí)乙醛進(jìn)料量為： x125007701000 ? kgx 9625? 所以，選擇每小時(shí)乙醛進(jìn)料量為 10000kg 13 （二） 氧化塔物料衡算 （ 1）氧化塔物料衡算 [10]中的已知數(shù)據(jù) ① 每小時(shí)通入氧化塔的乙醛量為 10000kg/h ② 氧化過(guò)程中乙醛總轉(zhuǎn)化率為 99. 3% ③ 氧化過(guò)程中氧的利用率為 98. 4% ④ 氧化塔塔頂補(bǔ)充的工業(yè)氮使其濃度達(dá)到 45% ⑤ 未轉(zhuǎn)化的乙醛在氣液相中的分配率（體積 %） 氣相： 34% 液 相： 66% ⑥ 催化劑中醋酸錳用量為氧化塔進(jìn)料乙醛重量的 0. 08% ⑦ 原料組成見(jiàn)表 2 表 2 原料組成 原料乙醛 %（質(zhì)量） 工業(yè)氧 %（質(zhì)量） 工業(yè)氮 %（質(zhì)量） 催化劑溶液 %（質(zhì)量） 乙醛 99. 5 醋酸 0. 1 水 0. 3 三聚乙醛 0. 1 氧氣 98 氮?dú)? 2 氮?dú)? 97 氧氣 3 醋酸 60 醋酸錳 10 水 30 ⑧ 氧化過(guò)程中乙醛的分配率 主反應(yīng) CO O HCHOCH OCH323 21 ?? 96% 副反應(yīng) OHCOC O O HCHH C O OHOC H OCH 22323 233 ????? % ? ? OHO C O C HCHCHOC H OCH 2233233 ??? % OHCOCO O CHCHOCH OCH223323 232 ???? % OHCOOC H OCH 2223 4452 ??? % （ 2）反應(yīng)式衡算 純乙醛量： 10000 %=9950 ① 主反應(yīng) CO O HCHOCH OCH323 21 ?? 96% a. 乙醛用量： 9950 = b. 需用氧量 (x) 44:16=:x x= 14 c. 生成醋酸量 (y) 44:60=:y y= ② 副反應(yīng) OHCOC O O HCHH C O OHOC H OCH 22323 233 ????? % a. 乙醛用量： 9950 = b. 需用氧量 (x) 132:96=:x x= c. 生成醋酸量 (y) 132:120=:y y= d. 生成甲酸量 (z) 132:46=:z z= e. 生成水量 (w) 132:18=:w w= f. 生成二氧化碳量 (v) 132:44=:v v= ③ 副反應(yīng) ? ? OHO C O C HCHCHOC H OCH 2233233 ??? % a. 乙醛用量： 9
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