【正文】 因此 鋁 制 容 器 多 用 于 壓 力 較 低 、 需 耐 腐 蝕 的 場 合 ， 工 作 壓 力 在 3kgf／ c 左 右的 容 器 多 采 用 工 業(yè) 純 鋁 (L L L5)制 造 ， 壓 力 稍 高 的 多 采 用 防 銹 鋁(LF LF LF LF11)來 制 造 ， 所 使 用 的 鋁 制 容 器 壓 力 范 圍 情 況 表 明 ， 多數(shù) 容 器 均 為 常 壓 和 低 壓 ， 為 使 CD130A7—85規(guī) 定 與 制 造 技 術(shù) 條 件 JB1580—75《 鋁 制 焊 接 容 器 技 術(shù) 條 件 》 一 致 ， 將 使 用 壓 力 上 限 定 為 。 其 中 重 組 分 為 醋 酐 ， 輕 組 分 為 醋 酸 甲酯 和 碘 甲 烷 。 羰基反應(yīng)前后的物料衡算設(shè)計的年產(chǎn)醋酐的產(chǎn)量為 50kt=50000000kg假設(shè)每年開工 300 天則每小時醋酐的產(chǎn)量為m=50000000/300/24=設(shè)計的醋酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為 75﹪，醋酐的選擇性為 99﹪，則每小時消耗的純醋酸甲酯的質(zhì)量為*74/(102**)=每小時消耗的 CO 的量為*28/102=考慮到 2﹪的余量，則每小時應(yīng)加入羰基化反應(yīng)器中的 CO 的質(zhì)量為()=設(shè)每消耗 1kg 醋酸甲酯需加入的催化劑 CH3I 為 ，29 / 49則每小時應(yīng)加入反應(yīng)器內(nèi)的 CH3I 的質(zhì)量為*=若過程中 CH3I 的損耗為 2﹪，則每小時損耗掉的 CH3I 的質(zhì)量為*2﹪=每小時消耗 ﹪的醋酸甲酯的質(zhì)量為其中含有的雜志水的質(zhì)量為*=每小時生成的產(chǎn)物中物質(zhì)的質(zhì)量分別是一氧化碳的質(zhì)量 mco=*=醋酸甲酯的質(zhì)量 mCH3COOCH3=*=醋酐的質(zhì)量 m(CH3 CO)2O =水的質(zhì)量 mH2O=甲醇的質(zhì)量 mCH3OH =醋酸的質(zhì)量 m CH3COOH =對羰基化反應(yīng)前后物質(zhì)進行物料衡算得 反應(yīng)前物質(zhì)總量=反應(yīng)后物質(zhì)總量以一小時為基準(zhǔn)分別將物料進出口含量列于下表得羰基化反應(yīng)器進口物料成分物質(zhì) CO 醋酸甲酯 CH3I質(zhì)量 質(zhì)量百分比 羰基化反應(yīng)器出口物料成分物質(zhì) CO (CH3CO)2O CH3I CH3COOCH3 H2O CH3OH CH3COOH質(zhì)量 質(zhì)量百分比 羰基反應(yīng)前后的熱量衡算羰基化反應(yīng)條件 P= T=448K 反應(yīng)為氣液反應(yīng)進料醋酸甲酯的初溫=448K一氧化碳的溫度=448K以 273K 為計算基準(zhǔn)分別列出有關(guān)物質(zhì)的比熱容一氧化碳的比熱容 CCO=(Kg.℃)甲醇的比熱容 CCH3OH= KJ/(Kg.℃)乙酸的比熱容 C CH3COOH = (Kg.℃)醋酐的比熱容 C(CH3 CO)2O = (Kg.℃)水的比熱容 CH2O= (Kg.℃)醋酸甲酯的比熱容 C CH3COOCH3= (Kg.℃)碘甲烷的比熱容 CCH3I= KJ/(Kg.℃)有關(guān)數(shù)據(jù)由《化工原理》上冊查得根據(jù)公式 Q=c*m*（ttm） 其中 tm 為 273K進口物料所帶入的熱量 Q1=304300KJ出口物料所帶出的熱量 Q2=260600KJ反應(yīng)所放出的熱量 Q3=所以該過程所損失的熱量 Q4=Q3+Q2Q1=46500KJ 閃蒸工段的衡算 閃蒸進行的條件閃蒸器操作溫度為 20℃，壓強為 5atm。 熱量衡算的基礎(chǔ)熱量衡算的基礎(chǔ)是能量守恒定律，在無軸功的條件下，進入系統(tǒng)的熱量與離開熱量相互平衡。 (2)對于連續(xù)式操作的過程，可以采用單位時間產(chǎn)品數(shù)量或原料量為基準(zhǔn)進行計算。物料衡算的基礎(chǔ)是物質(zhì)的質(zhì)量守恒定律，即進入一個系統(tǒng)的全部物料量必等于離開系統(tǒng)的全部物料量，再加上過程中的損失量和在系統(tǒng)中的積累量。 醋酐精餾工段的流程 精餾工段流程設(shè)計閃蒸的液相出料先進入第一精餾塔將產(chǎn)品醋酐分離出，未分離組分再進入第二精餾塔將催化劑分離出。第三階段：閃蒸的液相出料先進入第一精餾塔將產(chǎn)品醋酐分離出，未分離組分再進入第二精餾他將催化劑分離出。隨著羰基合成化催化劑的不斷開發(fā)利用，羰基化合成技術(shù)將越來越完善，裝置投資和生產(chǎn)成本都還有下降的空間，因此羰基化法合成醋酐取代乙烯酮法和乙醛氧化法工藝是醋酐生產(chǎn)工藝的發(fā)展趨勢。 選擇合適的生產(chǎn)工藝對幾種醋酐生產(chǎn)工藝的對比乙烯酮法和羰基合成法是目前生產(chǎn)醋酐的常用的方法。 除了用銠系催化劑外，羰基合成醋酐工藝還可用其它金屬催化劑。因此，該工藝可以根據(jù)市場需求進行醋酸、醋酸甲酯和醋酐的產(chǎn)品切換。羰基化合成醋酐工藝，反應(yīng)器由酯化器和羰基化反應(yīng)器構(gòu)成，甲醇和醋酸在酯化器生成醋酸甲酯，醋酸甲酯在羰基化反應(yīng)器內(nèi)與 CO 合成醋酐。2022 年，江蘇丹化集團、中科院和北京大學(xué)三家合作，建成國內(nèi)第一套羰基化合成醋酐裝置，裝置規(guī)模為 2 萬 t/a 醋酐。氣相法的酯化反應(yīng)與液相法是相同的，羰基化反應(yīng)與液相羰基化也是相似的。 162。液相工藝比氣相工藝成熟。反應(yīng)壓力為 MPa 左右，反應(yīng)溫度為 180℃左右。1983 年，該公司與美國 EastmanKodak 公司合作建成了第一套羰基合成醋酐生產(chǎn)裝置。同時，丙酮法的生產(chǎn)成本也較高。反應(yīng)方程式為： CH3COCH3→CH 2=C=O+CH4+ kJ/mol。每噸醋酐的消耗定額為，醋酸135 噸， 2kg， 1kg，回收醋酸100 160kg。反應(yīng)方程式為：CH3 COOH— CH2=C=O+ H2 O+147K J／m o1。在國外醋酐生產(chǎn)中，乙醛氧化法也已經(jīng)被醋酸甲酯羰基化和醋酸法所替代。醋酐的總收率為7075％。(1)乙醛氧化法乙醛氧化法技術(shù)來源為加拿大ShaWinigan 化學(xué)公司。針對此情況，我國17 / 49應(yīng)考慮醋酸與醋酐發(fā)展相結(jié)合，采用甲醇和醋酸的一氧化碳羰基合成法工藝技術(shù)，主要原料采用煤或天然氣通過C1化學(xué)路線，合成氣制甲醇，甲醇和一氧化碳羰基合成醋酸和醋酐聯(lián)產(chǎn)品目前，國內(nèi)醋酐行業(yè)存在的問題是行業(yè)整體水平較低、生產(chǎn)規(guī)模小、合成技術(shù)落后、開工率偏低，但隨著多套新建或擴建裝置的陸續(xù)建成投產(chǎn)，十一五末，我國醋酐的生產(chǎn)能力將出現(xiàn)過剩，因此，今后新建裝置擬慎重，應(yīng)該逐步淘汰陳舊的小裝置，實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。目前雖然生產(chǎn)醋酐的主要方法仍是醋酸裂解法，但由于該法的裂解溫度高達約75℃，容易引起反應(yīng)管結(jié)炭而阻塞，而且能耗高，故未來必將被醋酸甲酯羰基合成法所取代。醋酸裂解法和醋酸甲酯羰基合成法是目前生產(chǎn)醋酐最常用的方法。使用共沸溶劑，比如醋酸乙酯也可以促進水蒸氣從反應(yīng)區(qū)域中排出。由于醋酐水解，所以也有醋酸形成。醋酸裂解的產(chǎn)物乙烯酮是一種重要的中間體，它可以用于生產(chǎn)農(nóng)藥、食品防腐劑等，這種產(chǎn)物在羰基化的工藝中不會出現(xiàn)，因此，乙烯酮工藝的裂解部分是很有生命力的。乙烯酮的選擇性為90％一95％(mo1)。（1）醋酸裂解法醋酸裂解法又稱乙烯酮法，是以醋酸為原料，磷酸三乙酯為催化劑在高溫下反應(yīng)制得醋酐。由于受成本比較低的聚酯纖維的影響，國內(nèi)紡織市場對三醋酸纖維的需求量不大。2022年增加到，創(chuàng)歷史最高記錄。醋酸裂解法)、上?；瘜W(xué)試劑總廠(／年，乙醛氧化法) 、江蘇丹化集團醋酐有限公司(生產(chǎn)能力為8萬噸／年，醋酸甲酯羰基合成法)、江蘇南通醋酸纖維公司(生產(chǎn)能力為8萬噸／年，醋酸裂解法)、江蘇南通醋酸化工股份有限公司(生產(chǎn)能力為8萬噸／年，醋酸裂解法)、南京醋酸廠(生產(chǎn)能／年，醋酸裂解法)、山東新華醫(yī)藥集團公司(／年，醋酸裂解法)十一五期間，我國有不少企業(yè)計劃新建或擴建醋酐裝置。世界醋酐產(chǎn)品主要用來生產(chǎn)醋酸纖維素(二醋酸纖維素、三醋酸纖維素和混合纖維素)、制藥等領(lǐng)域，其中醋酸纖維素對醋酐的需求量約占總需％ ，制藥的需求量約占7％ ，農(nóng)藥中間體領(lǐng)域需求量約占6％ ，其他方面(主要包括香料和香精)％。美國是目前世界上最大的醋酐生產(chǎn)國家，年，％。總之，今后幾年我國對醋酐的需求量將會有較大的發(fā)展，主要原因：一是醋酸纖維業(yè)要發(fā)展；二是醫(yī)藥工業(yè)用量也將增長，例如近幾年我國解熱鎮(zhèn)痛藥的出口量在不斷增長；三是染料行業(yè)近幾年出口形勢很好，對醋13 / 49酐的需求也會增長。醋酐法氯乙酸生產(chǎn)工藝，可以減輕該法污染所得產(chǎn)品質(zhì)量高，原料消耗少，且對原料氯要求不太苛刻，可以用液氯尾氣或氣體氯氣進行生產(chǎn)?？梢哉f，香煙過濾嘴將是我國未來醋酐最具有潛力的市場，預(yù)計2022年煙用纖維對醋酐的需求量將達到25萬噸以上。 醋酐在新技術(shù)中的應(yīng)用我國是世界上最大的香煙生產(chǎn)和消費國，卷煙產(chǎn)量位居世界之首。羰基化法最重要的技術(shù)是催化劑，中國科學(xué)院化學(xué)研究所經(jīng)過多年研究，開發(fā)并研制了國產(chǎn)催化劑— — 多齒季基雜合型銠配合物催化劑，為羰基化技術(shù)國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。預(yù)計到2022年，我國醋酐需求量為29．5萬t，其中二醋酸纖維素方面的消費量為15萬t，％ ，是醋酐的最大應(yīng)用領(lǐng)域，未來市場潛力很大；其次是醫(yī)藥領(lǐng)域，約占全部消費量的 ％ ；染％ ％ 。醋酐的消費重點在醫(yī)藥和二醋酸纖維素，二者占總消費量的75％ 以上。2022年，我國醋酐生產(chǎn)能力為18萬t／a， ，表觀。它是生產(chǎn)阿司匹林、維生素B．醋酸可的松、合霉素、氯霉素、痢特靈、咖啡因、菲那西丁、氨茶堿、茶堿、黃體酮、呋喃唑酮、甲基睪丸素、樟腦磺酸鈉和某些安眠藥等常用藥品的原料；也是合成許多染料，如分散深藍HGL、分散大紅SBWFL、黃棕SZHFL等的中間體以及某些農(nóng)藥中間體必需的乙?；瘎?；香豆素、醋酸芳樟酯、醋酸龍腦酯、醋酸柏木酯等香料的合成也要使用醋酐；此外醋酐還用于生產(chǎn)織物上膠用的乙?；矸鄣?。 滅火方法：霧狀水、抗溶性泡沫、二氧化碳、砂土。必要時進行人工呼吸。眼睛接觸立后應(yīng)即提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗至少15分鐘?？諝庵袧舛瘸瑯?biāo)時，應(yīng)該佩帶防毒面具。眼直接接觸可致灼傷；蒸氣對眼有刺激性。 乙酸酐不是氧化物?？諝庵凶罡呷菰S體積分?jǐn)?shù)5 L／L。在水中分解成醋酸，與乙醇生成乙酸乙酯。 繪制規(guī)定設(shè)備的工藝條件圖。 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計和能量衡算。 研究目標(biāo)本設(shè)計將以醋酸甲酯（CH3COOCH3）和一氧化碳（CO）為原料，用醋酸甲酯羰基化的方法合成醋酐。另外，該工藝還可以直接用原料 CO 和甲醇在羰基化反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)生成醋酸，無需經(jīng)過酯化器。裝置運行實踐證明，我國自行研制的這套醋酐生產(chǎn)工藝是可靠的。醋酸甲酯羰基化法較其他兩種方法具有流程短，產(chǎn)品質(zhì)量好，消耗指標(biāo)低，三廢排放少等優(yōu)點，代表了當(dāng)前醋酐生產(chǎn)的先進技術(shù)潮流，國外發(fā)達國家普遍采用此技術(shù)生產(chǎn)醋酐。 預(yù) 計到 2022年 ， 中 國 醋 酐 的 總 生 產(chǎn) 能 力 將 有 可 能 達 到 約 60萬 t／ a， 成 為 世 界 重要 的 醋 酐 生 產(chǎn) 國 家 之 一 。發(fā) 展 技 術(shù) 先 進 的 羰 基 合 成 工 藝 具 有 廣 闊 的 前 景 。 中 國 科 學(xué) 院 化 學(xué) 研 究 所 從 80年 代 初 以 來 ， 開 展 了 羰 基 合 成 法制 醋 酸 和 醋 酐 的 催 化 劑 研 究 ， 現(xiàn) 已 開 發(fā) 出 適 合 我 國 特 點 的 由 醋 酸 甲 酯 或 直 接由 甲 醇 羰 基 化 生 產(chǎn) 醋 酐 的 一 系 列 高 教 催 化 劑 及 其 工 藝 ， 其 催 化 活 性 、 選 擇 性和 使 用 穩(wěn) 定 性 均 顯 著 優(yōu) 于 國 內(nèi) 外 同 類 催 化 劑 的 技 術(shù) 水 平 。 而 乙醛 氧 化 法 生 產(chǎn) 過 程 中 易 生 成 過 氧 醋 酸 ， 特 別 易 燃 易 爆 ， 具 有 很 大 的 潛 在 危 險 ，而 且 規(guī) 模 小 、 產(chǎn) 量 低 總 之 ， 乙 醛 氧 化 法 和 烯 酮 法 的 生 產(chǎn) 成 本 都 比 較 高 ， 經(jīng)濟 效 益 差 ， 環(huán) 境 污 染 問 題 多 ， 生 產(chǎn) 規(guī) 模 也 不 大 ， 處 于 逐 漸 為 羰 基 合 成 法 所 取代 的 過 程 之 中 。 所 以 ， 隨 著 我 國 改 革 開 放 政 策 的 實 施 和 經(jīng)濟 的 蓬 勃 發(fā) 展 ， 在 化 工 原 材 料 方 面 ， 醋 酐 遠 遠 不 能 滿 足 國 內(nèi) 市 場 的 需 求 。 由 醋 酐 制 備 的 過 氧 化 乙 酰 是聚 合 反 應(yīng) 的 引 發(fā) 劑 ， 也 可 用 作 漂 白 劑 ， 醋 酐 還 可 用 于 金 屬 的 電 拋 光 、 制 造 六素 精 炸 藥 以 及 氯 乙 酸 、 氯 乙 酰 和 高 級 酸 酐 等 衍 生 物 。設(shè)計了醋酸甲酯羰基化合成醋酐的工藝流程進并對主要設(shè)備閃蒸器進行設(shè)計。1 / 49安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班 級 07 化工①班 學(xué)生姓名 學(xué) 號 07206040 課 題 50kt/a 醋酸甲酯羰基化合成醋酐工藝設(shè)計 指導(dǎo)教師 葛業(yè)君 2022 年 6 月 6 日1 / 49摘 要醋 酐 是 一 種 重 要 的 有 機 化 工 原 料 ， 主 要 作 為 乙 酰 化 劑 ， 也 能 用 作 脫 水 劑和 溶 劑 等 。關(guān)鍵詞： 醋酐 化工原料 羰基化 閃蒸器 醋酸甲酯ABSTRACTVinegar