【正文】 ........................................................................................44致謝 ................................................................................................................................................46附錄 ................................................................................................................................................4750kt/a 醋酸甲酯羰基化合成醋酐工藝設(shè)計5前言醋 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 。此工藝需要解決主要問題是實現(xiàn)CH3COOCH3 和 CO 的高效合成。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50kt/a 醋酸甲酯羰基化合成醋酐工藝設(shè)計1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 。 本設(shè)計通過比較現(xiàn)有醋酐生產(chǎn)乙醛氧化聯(lián)產(chǎn)法、醋酸裂解法和醋酸甲酯羥基合成法，醋酸甲酯羥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。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。 在 美 國 和 日 本 ， 醋 酐 主 要 被 用 來 生 產(chǎn) 醋 酸 纖 維 素 ， 其 中 三 醋 酸 纖維 素 是 制 造 高 級 感 光 膠 片 的 材 料 ， 而 二 醋 酸 纖 維 素 則 用 于 制 造 香 煙 過 濾 嘴 和塑 料 。 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 。 我 國 醋 酸 年 產(chǎn) 為60多 萬 t， 占 全 世 界 總 產(chǎn) 量 的 10％ 。 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 。 僅以 煙 用 過 濾 嘴 材 料 二 醋 酸 纖 維 素 絲 束 而 言 ， 每 年 進 口 15萬 t～ 20萬 t。 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 。 我 國 的 醋 酐 工 業(yè) 發(fā) 展 極 其 遲緩 ， 目 前 只 有 上 海 、 吉 林 等 地 10來 個 小 廠 家 生 產(chǎn) 。 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 性安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計6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 。 2022年 中 國 有 醋 酐 生 產(chǎn) 企業(yè) 17家 ， 總 生 產(chǎn) 能 力 約 為 51萬 t／ a。發(fā) 展 技 術(shù) 先 進 的 羰 基 合 成 工 藝 具 有 廣 闊 的 前 景 。 塞 拉 尼 斯 (南 京 )乙 酰 衍 生 物 有 限 公 司計 劃 在 江 蘇 南 京 六 合 投 資 3． 8億 元 ， 新 建 一 套 10萬 t／ a醋 酐 生 產(chǎn) 裝 置 ， 該公 司 產(chǎn) 品 主 要 供 應(yīng) 其 在 中 國 的 合 資 企 業(yè) 珠 海 醋 酸 纖 維 有 限 公 司 、 昆 明 醋 酸 纖維 有 限 公 司 等 ， 屆 時 塞 拉 尼 斯 將 成 為 中 國 醋 酸 、 醋 酐 和 醋 酸 纖 維 素 產(chǎn) 業(yè) 鏈 的主 要 企 業(yè) 之 一 ； 江 蘇 丹 化 集 團 醋 酐 有 限 公 司 擬 將 現(xiàn) 有 裝 置 生 產(chǎn) 能 力 擴 建 到10萬 t／ a； 山 西 焦 化 集 團 公 司 擬 新 建 一 套 10萬 t／ a生 產(chǎn) 裝 置 ； 山 東 金 沂 蒙 集團 有 限 公 司 擬 投 資 新 建 l5萬 t／ a羰 基 合 成 醋 酸 項 目 ， 同 時 副 產(chǎn) 醋 酸 7萬t／ a， 裝 置 分 兩 期 建 設(shè) ， 第 一 期 裝 置 的 生 產(chǎn) 能 力 為 5萬 t／ a。 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 。 1931年 ， Shawinigan化 學(xué) 公 司 開始 用 乙 醛 氧 化 法 制 醋 酐 ， 同 時 ， 德 國 Wacker化 學(xué) 公 司 進 行 乙 烯 酮 與 醋 酸 合成 制 醋 酐 。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。該裝置也可以調(diào)整生產(chǎn)醋酸甲酯，由蘭州石化設(shè)計院承擔(dān)工程總承包及設(shè)計，生產(chǎn)出的醋酐產(chǎn)品純度達到 %以上，醋酸甲酯達到 %以上。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。由于該工藝催化劑里有水，生成醋酐的同時，還生成一部分醋酸。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。在醋酸甲酯羰基化合成醋酐的工藝上我國還處于剛起步階段，因此對該工藝積極進行研究對于我國的醋酐工業(yè)的發(fā)展具有深遠的意義。 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。 對醋酐生產(chǎn)工藝進行深入調(diào)研，選擇生產(chǎn)工藝流程。 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計和能量衡算。 繪制物料流程圖，進行車間布置設(shè)計，并繪制設(shè)備平立面布置圖。 繪制規(guī)定設(shè)備的工藝條件圖。 本設(shè)計主要是解決以醋酸甲酯（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的工藝流程問題。在水中分解成醋酸，與乙醇生成乙酸乙酯。有毒，對眼及粘膜具有強烈的刺激性， mg ／m 3時即對眼有刺激；／m 3時．就能改變?nèi)说哪X電圖象，還能引起細胞組織蛋白質(zhì)變質(zhì) 其蒸氣刺激性更強，極易燒傷皮膚及眼睛．如經(jīng)常接觸會引起皮炎和慢性結(jié)膜炎。空氣中最高容許體積分數(shù)5 L／L。 與醇發(fā)生醇解反應(yīng)生成酯和酸，例如乙酸酐溶于乙醇生成乙酸乙酯和乙酸。 乙酸酐不是氧化物。無色透明液體，有刺激性氣味（類似乙酸），其蒸氣為催淚毒氣。眼直接接觸可致灼傷；蒸氣對眼有刺激性?？诜苽谇缓拖?，出現(xiàn)腹痛、惡心、嘔吐和休克等。空氣中濃度超標(biāo)時，應(yīng)該佩帶防毒面具。皮膚接觸后應(yīng)脫去污染的衣著，立即用水沖洗至少15分鐘。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。吸入后應(yīng)迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。必要時進行人工呼吸。食入后應(yīng)誤服者立即漱口，給飲牛奶或蛋清。 滅火方法：霧狀水、抗溶性泡沫、二氧化碳、砂土。美國、日本95％ 的醋酐產(chǎn)量用于生產(chǎn)醋酸纖維，％ ～62％ 的三醋酸纖維用于制造高強度、不燃性感光膠片，含乙?；?0％ ～57％ 的二醋酸纖維用于制造香煙濾嘴和塑料。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?；矸鄣取Ｄ壳笆澜绱佐偵a(chǎn)能力約230萬t／a，其中美國占53．1％ ，是全球最大的醋酐生產(chǎn)國，主要消費于醋酸纖維素和制藥方面。2022年，我國醋酐生產(chǎn)能力為18萬t／a， ，表觀。我國醋酐生產(chǎn)裝置除50kt/a 醋酸甲酯羰基化合成醋酐工藝設(shè)計11上?；瘜W(xué)試劑總廠采用乙醛氧化法，其余均采用烯酮法。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。除上述用途外，醋酐最大的應(yīng)用在于生產(chǎn)醋酸纖維素，尤其是醋酸纖維素經(jīng)抽絲加工成香煙過濾咀是目前醋酐最大的應(yīng)用，同時也是國內(nèi)醋酐最大的潛在市場。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％ ％ 。而國內(nèi)醋酐生產(chǎn)裝置不僅生產(chǎn)工藝落后，并且生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)成本競爭力比較弱，國內(nèi)現(xiàn)有的千噸級醋酐生產(chǎn)裝置無法參與競爭，必將面臨停產(chǎn)的境地，屆時國內(nèi)具有一定競爭力的醋酐裝置生產(chǎn)能力約在14萬t／a左右。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)。中國科學(xué)院化學(xué)研究所與南化設(shè)計院合作開發(fā)醋酸羰基化工藝，主要設(shè)備采用國產(chǎn)化技術(shù)及裝備。 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。目前我國二醋酸纖維素的生產(chǎn)廠家主要有江蘇南通醋酸纖維廠， 日本大賽路公司等，總生產(chǎn)能力約為9萬噸，每年的消費量在16萬噸以上，當(dāng)前的生產(chǎn)能力無法滿足需求，還有很大一部分依賴進口。可以說，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。氯乙酸是一種重要的精細化工產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用農(nóng)藥、醫(yī)藥和染料等的合成。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)。目前該方法是世界上生產(chǎn)氯乙酸的主要方法，美國、日本、德國、荷蘭、加拿大等國的大型氯乙酸生產(chǎn)企業(yè)均采用該方法進行生產(chǎn)?？傊?，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50kt/a 醋酸甲酯羰基化合成醋酐工藝設(shè)計13酐的需求也會增長。 國內(nèi)外醋酐生產(chǎn)的概況 國內(nèi)外醋酐工業(yè)現(xiàn)狀2022年，／年，／年，％ ，年，約占世界％；／年，約占世界總％；／年，約占世界總生產(chǎn)能％；／年，約占世界總生產(chǎn)％。美國是目前世界上最大的醋酐生產(chǎn)國家，年，％。預(yù)計今后幾年，世界醋酐的生產(chǎn)能力將以年均約1％的速度增長，到2022年總生產(chǎn)能力將達到約250萬噸，其中產(chǎn)能增長主要集中在亞太地區(qū)，其中又以中國的增長最快，％。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％ ，其安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計14他方面(主要包括香料和香精)％。其中歐美國家的需求量將小幅度減少，日本的消費量基本持平，亞太其他國家和地區(qū)的消費量將不斷增加。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。近年來，我國醋酐的表觀消費量不斷增加，噸，比2022年增加約8．7％ ，2022—2022年需求量的年均增長率約為9％ ，其中醋酸纖維素(二醋酸纖維素、三醋酸纖維素和混合纖維素) ％ ， 醫(yī)藥行業(yè)的需求量約占％，％。2022年增加到，創(chuàng)歷史最高記錄。2022年16 。由于受成本