年產(chǎn)10萬噸醋酸工藝的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-展示頁
2025-07-01 14:37本頁面
【正文】 鋅，反應(yīng)生成氫氣和金屬乙酸鹽。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)。 Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) → (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g) NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) 乙酸能發(fā)生普通羧酸的典型化學(xué)反應(yīng)，特別注意的是，可以還原生成乙醇，通過親核取代機(jī)理生成乙酰氯，也可以雙分子脫水生成酸酐。440℃的高溫下，乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。若加入氯化鐵，生成產(chǎn)物為深紅色并且會在酸化后消失，通過此顏色反應(yīng)也能鑒別乙酸。（四）醋酸的主要生產(chǎn)方法及比較1．甲醇羰基化法 大部分乙酸是通過甲基羰基化合成的。 (1) CH3OH + HI → CH3I + H2O(2) CH3I + CO → CH3COI(3) CH3COI + H2O → CH3COOH + HI通過控制反應(yīng)條件，也可以通過同樣的反應(yīng)生成乙酸酐。[3]早在1925年，英國塞拉尼斯公司的Henry Drefyus已經(jīng)開發(fā)出第一個(gè)甲基羰基化制乙酸的試點(diǎn)裝置。直到1963年，德國巴斯夫化學(xué)公司用鈷作催化劑，開發(fā)出第一個(gè)適合工業(yè)生產(chǎn)的辦法。1970年，美國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）。2．乙醛氧化法乙醛氧化法在孟山都法商業(yè)生產(chǎn)之前，大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。乙醛可以通過氧化丁烷或輕石腦油制得，也可以通過乙烯水合后生成?；瘜W(xué)方程式如下： 2 C4H10 + 5 O2 → 4 CH3COOH + 2 H2O 此反應(yīng)可以在能使丁烷保持液態(tài)的最高溫度和壓力下進(jìn)行，一般的反應(yīng)條件是150℃和55副產(chǎn)物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。 在類似條件下，使用上述催化劑，乙醛能被空氣中的氧氣氧化生成乙酸 2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH 使用新式催化劑，此反應(yīng)能獲得95%以上的乙酸產(chǎn)率。因?yàn)楦碑a(chǎn)物的沸點(diǎn)都比乙酸低，所以很容易通過蒸餾除去。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。此反應(yīng)可以看作先將乙烯氧化成乙醛，再通過乙醛氧化法制得[6]。原有裝置可借鑒乙烯直接氧化法進(jìn)行改造。 2CH3CH2CH2CH3 + 5O2=4CH3COOH + 2H2O綜合文獻(xiàn)分析，本設(shè)計(jì)采用乙醛氧化法生產(chǎn)醋酸工藝。二、工藝流程設(shè)計(jì)（一）工藝原理1．反應(yīng)原理 主反應(yīng)：乙醛液相催化自氧化合成醋酸是一強(qiáng)放熱反應(yīng)，其主反應(yīng)為： 乙醛氧化時(shí)先生成過氧醋酸，再與乙醛合成AMP [8]分解即為醋酸： 副反應(yīng)：CH3CHO+02→CH3COOOH(過氧醋酸)CH3COOH→CH30H+CO2CH30H+02→HCOOH+H20CH3COOH+CH30H→CH3COOCH3+H203CH3CHO+02→CH3CH(0COCH3)2+H20主要副產(chǎn)物：甲酸、醋酸甲酯、甲醇、二氧化碳等。氧化劑：采用氧氣作氧化劑的較多。2．反應(yīng)機(jī)理乙醛氧化反應(yīng)存在誘導(dǎo)期，在誘導(dǎo)期時(shí)，乙醛以很慢的速率吸收氧氣，從而生成過氧醋酸。 整個(gè)自由基反應(yīng)由三個(gè)階段組成： （1）鏈引發(fā)經(jīng)過鏈引發(fā)后，氧化反應(yīng)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(yīng)速率常數(shù)kkkk8和k9小于kkkk7。3．催化劑催化劑的要求：（1）應(yīng)能既加速過氧醋酸的生成，又能促使其迅速分解，使反應(yīng)系統(tǒng)中過氧醋酸的濃度維持在最低限度。工業(yè)上普遍采用醋酸錳作為催化劑，有時(shí)也可適量加入其他金屬的醋酸鹽。 （二）工藝條件乙醛液相氧化生產(chǎn)醋酸的過程是一個(gè)氣液非均相反應(yīng)，可分為兩個(gè)基本過程：一是氧氣擴(kuò)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(xué)反應(yīng)過程。但是，通氧速率并非是可以無限增加的，因?yàn)檠鯕獾奈章逝c通入氧氣的速率不是簡單的線性關(guān)系。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。（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(shè)置有氧氣分布板，以使氧氣均勻地分布成適當(dāng)大小的氣泡，加快氧的擴(kuò)散與吸收?？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(shè)計(jì)。液柱高，氣液兩相接觸時(shí)間長，吸收效果好，吸收率增加。一般，液柱超過4m時(shí)，氧的吸收率可達(dá)97％～98％以上，液柱再增加，氧的吸收率無明顯變化。但溫度不宜太高，過高的溫度會使副反應(yīng)加劇，同時(shí)，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(xiǎn)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(shè)備投資。因此，用氧氣氧化時(shí)，適宜溫度控制為343～353K，所以生產(chǎn)中必須及時(shí)連續(xù)地除去反應(yīng)熱。但是，升高壓力會增加設(shè)備投資費(fèi)用和操作費(fèi)用。阻化劑的存在，會使反應(yīng)速度顯著下降。故要求原料乙醛含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))％，其中水分含量％。（4）氧化液的組成在一定條件下，乙醛液相氧化所得的反應(yīng)液稱為氧化液。氧化液中醋酸濃度和乙醛濃度的改變對氧的吸收能力有較大影響。當(dāng)氧化液中乙醛含量在5％～15％時(shí)，氧的吸收率也可保持在98％左右，超出此范圍，氧的吸收率下降。（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。工業(yè)生產(chǎn)中
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