對醋酸工藝流程物料衡算畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-30 14:07本頁面
【正文】 從課題的選擇到設(shè)計的最終完成，嚴(yán)格要求我完成每一步的設(shè)計和計算，并不惜花費自己寶貴的時間對我的設(shè)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，%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；%的回收乙酸，用作蒸發(fā)器的噴淋乙酸。而醋酸、水、醋酸甲酯、醛等易揮發(fā)的液體，加熱氣化后進(jìn)入脫低沸物塔7。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(jī)械雜質(zhì)。當(dāng)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。兩個氧化塔上部連續(xù)通入氮氣稀釋尾氣，以防氣相達(dá)到爆炸極限。物料在兩塔中停留時間共計5～7h。第一氧化塔上部流出的乙醛含量為2％～8％的氧化反應(yīng)液，由兩塔間壓差送入第二氧化塔3。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(jìn)行熱交換，反應(yīng)熱由循環(huán)冷卻水帶走。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％～％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(jìn)行氣液鼓泡反應(yīng)。 （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(jìn)行液相氧化反應(yīng)生成醋酸的工藝生產(chǎn)方法。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。 對氧化反應(yīng)器相應(yīng)的要求：①能提供充分的相接觸界面；②能有效移走反應(yīng)熱；③設(shè)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(yīng)要求(全混型)。從產(chǎn)品的分離角度考慮，一般在流出的氧化液中，乙醛含量不應(yīng)超過2％～3％。當(dāng)氧化液中醋酸含量(質(zhì)量分?jǐn)?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。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(yīng)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(yīng)生成的醋酸甲酯、甲酸、二氧化碳等。乙醛原料中三聚乙醛可使乙醛氧化反應(yīng)的誘導(dǎo)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％。水就是一種典型的能阻抑鏈反應(yīng)進(jìn)行的阻化劑。（3）原料純度乙醛氧化生成醋酸反應(yīng)的特點是以自由基為鏈載體，所以凡能奪取反應(yīng)鏈中自由基的雜質(zhì)，稱為阻化劑。（2）反應(yīng)壓力提高反應(yīng)壓力，既可以促進(jìn)氧向液體界面擴(kuò)散，又有利于氧被反應(yīng)液吸收，還能使乙醛沸點升高，減少乙醛的揮發(fā)。但溫度也不宜過低，溫度過低會降低乙醛氧化為過氧醋酸以及過氧醋酸分解的速率，易導(dǎo)致過氧醋酸的積累，同樣存在不安全性。2．乙醛氧化速率的影響因素（1）反應(yīng)溫度溫度在乙醛的氧化過程中是一個非常重要的因素，乙醛氧化成過氧醋酸及過氧醋酸分解的速率都隨溫度的升高而加快。此外，氣體的溶解性能也與壓力有關(guān)，液柱高則靜壓高，有利于氧氣的溶解和吸收。（3）氧氣通過的液柱高度在一定的通氧速率條件下，氧的吸收率與其通過的液柱高度成正比。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，但孔徑過小則造成流體流動阻力增加，使氧氣的輸送壓力增高。所以，氧氣的通入速率受到經(jīng)濟(jì)性和安全性的制約，存在一適宜值。當(dāng)通入氧氣速率超過一定值后，氧氣的吸收率反而會降低，氧氣的損耗相應(yīng)地加大，甚至還會把大量乙醛與醋酸液物料帶出。1．氣液傳質(zhì)的影響因素（1）氧氣通入速度通入氧氣速率越快，氣液接觸面積越大，氧氣的吸收率越高，設(shè)備的生產(chǎn)能力也就會增大。％~％。（2）應(yīng)能充分溶解于氧化液中。因此，乙醛氧化生成醋酸的反應(yīng)初期存在引發(fā)階段，即誘導(dǎo)期，這也是生產(chǎn)中必須有催化劑存在下才能順利進(jìn)行的原因之一。 過氧醋酸能使催化劑醋酸鹽中的Mn2+氧化為Mn3+ Mn3+存在溶液中，可引發(fā)原料乙醛產(chǎn)生自由基。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)引入氮氣以稀釋尾氣，使尾氣組成不達(dá)到爆炸范圍。工業(yè)生產(chǎn)中都采用乙醛液相氧化法。因為乙醛氧化法生產(chǎn)工藝工業(yè)化最早 ，技術(shù)成熟 ，轉(zhuǎn)化率和選擇性高；反應(yīng)條件緩和，反應(yīng)選擇性高(可達(dá)99％)，幾乎無副產(chǎn)物生成；產(chǎn)品收率高、純度高。 5．丁烷氧化法丁烷氧化法又稱為直接氧化法，這是用丁烷為主要原料，通過空氣氧化而制得乙酸的一種方法，也是主要的乙酸合成方法[7]。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，原料和動力消耗高,技術(shù)經(jīng)濟(jì)上缺乏競爭性，不宜再用該技術(shù)新建裝置。4．乙烯氧化法由乙烯在催化劑(所用催化劑為氯化鈀：PdCl氯化銅：CuCl2和乙酸錳：(CH3COO)2Mn）存在的條件下，與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成。 3．乙醇氧化法由乙醇在有催化劑的條件下和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)制得[5]。主要的副產(chǎn)物為乙酸乙酯，甲酸和甲醛。因為部分副產(chǎn)物也有經(jīng)濟(jì)價值，所以可以調(diào)整反應(yīng)條件使得副產(chǎn)物更多的生成，不過分離乙酸和副產(chǎn)物使得反應(yīng)的成本增加。atm。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、鉻以及過氧根離子催化，會分解出乙酸。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。90年代后期，BP化學(xué)成功的將Cativa催化法商業(yè)化，此法是基于釕，使用([Ir(CO)2I2]?)它比孟山都法更加綠色也有更高的效率[4]，很大程度上排擠了孟山都法。到了196
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