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醋酸生產(chǎn)工藝分析及探討畢業(yè)論文,第一章緒論,第一節(jié)乙酸的概述第二節(jié)乙酸的應(yīng)用,第一節(jié)乙酸的概述,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:CH3COOH,分子式:C2H4O2相對(duì)分子質(zhì)量:60.05,一、物理性質(zhì),沸點(diǎn):117.90C、熔點(diǎn):16.60C,易結(jié)成冰一樣的晶體。(冰醋酸由此得名)常溫下為無色有強(qiáng)烈刺激性氣味的液體與水、酒精以任意比互溶,二、化學(xué)性質(zhì),與醇類酯化反應(yīng):與不飽和烴的酯化反應(yīng)分解反應(yīng),酸性能直接與一些金屬氧化物和氫化物反應(yīng)生成乙酸鹽.氧化反應(yīng)醋酸胺化反應(yīng),第二節(jié)醋酸的應(yīng)用,在醫(yī)藥行業(yè),醋酸作為溶劑和醫(yī)藥合成原料.主要用來生成青霉素G鉀,普魯卡因青霉素,退熱水等.在天然橡膠方面,作為凝固劑/在照相中,作為顯影的配方在染料紡織印染中,主要應(yīng)用于分散和還原染料的生產(chǎn).,第二章醋酸的合成工藝,第一節(jié)乙醛氧化生成乙酸第二節(jié)甲醇低壓羰化生產(chǎn)乙酸第三節(jié)乙烯直接氧化法第四節(jié)輕烴液相氧化法第五節(jié)煤制醋酸第六節(jié)其他工藝第七節(jié)討論,第一節(jié)乙醛氧化生成乙酸,一、反應(yīng)原理二、工藝條件乙醛液相氧化生成乙酸是通入反應(yīng)器的氧,先擴(kuò)散到乙醛溶液中然后被吸收,借助催化作用,使乙醛氧化成醋酸,所以,影響乙醛氧化的主要因素有以下幾個(gè):,影響乙醛氧化成乙酸的工藝的條件,1.氧的通入速度2.氧化通過液柱的高度3,催化劑的用量4.氧化液的組成,5.乙醛與氧的配比6.原料純度7.反應(yīng)溫度8.反應(yīng)壓力,三、工藝流程簡(jiǎn)述,工藝過程為:將含5%10%乙醛的醋酸液通入空氣或氧氣氧化,催化劑為醋酸錳或醋酸鈷,反應(yīng)溫度5080,反應(yīng)壓力0.11.0MPa。除主產(chǎn)物醋酸外,還有甲醛和甲酸等副產(chǎn)物生成。乙醛轉(zhuǎn)化率90%以上,醋酸選擇性大于94%。,第二節(jié)甲醇低壓羰化生產(chǎn)乙酸,一、反應(yīng)原理副反應(yīng):,此外,尚有甲烷、丙酸(由原料甲醇中含有的乙醇羰基化生成)等副產(chǎn)物。由上列副反應(yīng)知,生成醋酸甲酯和二甲醚的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。因此,在生產(chǎn)上可將它們返回反應(yīng)器,以增產(chǎn)醋酸。反應(yīng)中有部分CO因副反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO,故以一氧化碳為基準(zhǔn),生成醋酸的選擇性僅為90%,二、流程概述,此合成工藝流程由三部分組成:反應(yīng)精制輕組分回收,第三節(jié)乙烯直接氧化法,一、工藝原理乙烯氣相直接氧化生成醋酸的反應(yīng)式為:主要的副反應(yīng)有乙烯氧化生成乙醛和燃燒反應(yīng)生成二氧化碳。,二、催化劑催化劑體系中除以Pd為主活性組分外,還添加另兩種活性組分:雜多酸及其鹽;從元素周期表第一周期B族元素、第四周期B族元素、第五周期B族元素、第六周期B族元素的金屬元素中選擇一種金屬。,三、工藝流程來自界區(qū)外的新鮮乙烯、氧氣、氮?dú)夂退黄鹚瓦M(jìn)循環(huán)壓縮機(jī)排出側(cè)的循環(huán)氣流中,經(jīng)反應(yīng)器進(jìn)、出料反應(yīng)器熱交換器加熱后,進(jìn)入填充有催化劑的氣相列管反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng).反應(yīng)器為固定床副產(chǎn)蒸汽形式,送入反應(yīng)器殼側(cè)的鍋爐給水移走反應(yīng)放出的熱量并產(chǎn)生水蒸氣,在這種反應(yīng)條件下,醋酸的選擇性為86.4,乙醛的選擇性8.1,二氧化碳選擇性5.1;乙烯的單程轉(zhuǎn)化率為7.4。,反應(yīng)生成物在進(jìn)、出料熱交換器內(nèi)被熱交換器內(nèi)被冷卻到100,并進(jìn)一步冷卻到50,進(jìn)入閃蒸塔,冷凝出大部分的醋酸、水和約25的乙醛。氣相物料依次進(jìn)入醋酸洗滌塔和水吸收塔,吸收其余殘余的醋酸和乙醛。洗滌塔塔頂氣體含的乙烯、氧氣、氮?dú)?、二氧化碳和水,被循環(huán)回反應(yīng)器。當(dāng)二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5時(shí),需要抽取約占總量25的氣體,進(jìn)入二氧化碳脫除系統(tǒng)。由于該氣體的氧含量高,可采用一種質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成為254%和1%的釩酸鹽、硼酸,鹽溶液吸收二氧化碳,貧二氧化碳?xì)怏w回入循環(huán)氣流中,富碳酸溶液經(jīng)水蒸氣加熱解吸二氧化碳而得到再生。閃蒸塔河醋酸洗滌塔的釜液合在一起,進(jìn)入醋酸塔,從塔頂蒸出乙醛和部分水分,塔釜為醋酸溶液。由于該工藝中副產(chǎn)的乙醛量較大(8.1選擇性)決定使用乙醛塔回收富產(chǎn)乙醛。乙醛塔釜液是醋酸稀溶液,與醋酸塔釜液匯合后送入醋酸回收系統(tǒng)。從醋酸溶液中回收醋酸,通常使用一種低,沸點(diǎn)溶劑進(jìn)行液-液萃取,該工藝選用二異丙醚(DIPE)為萃取溶劑,醋酸水溶液先冷卻到20,在醋酸萃取塔內(nèi)與循環(huán)萃取劑逆流接觸。從塔頂流出的萃取液,被送去溶劑再生塔,塔底流出的萃余液被送至溶劑回收塔。,第四節(jié)輕烴液相氧化法,一、工藝原理正丁烷或石腦油在液相中氧化主反應(yīng)為:副反應(yīng)過程機(jī)理較復(fù)雜,一般認(rèn)為是自由基反應(yīng),在此不予討論。,二、工藝流程空氣從噴射式連續(xù)塔底部噴出,與丁烷進(jìn)行液相反應(yīng)。出塔后在冷卻器冷卻,部分未反應(yīng)烴及反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝后在氣液分離器中進(jìn)行分離,氣體減壓降溫后進(jìn)一步回收烴,然后放空。液相含有醋酸、水、烴及其他中間產(chǎn)物,在分離器中進(jìn)行分離,上層油相主要是烴,返回反應(yīng)塔;下層水相中的烴進(jìn)一步在分離系統(tǒng)中回收,返回循環(huán)。,脫烴后的產(chǎn)物中含有低沸點(diǎn)醛、酮、酯、醇、酸、水以及一些高沸點(diǎn)物質(zhì)。低沸點(diǎn)產(chǎn)物可以單獨(dú)分離或者作為混合物分離,大多數(shù)成分可以氧化成醋酸。2-丁酮一般分出作為產(chǎn)品出售。一般加入醚作共沸劑以分離水。脫水后的餾分通過精餾進(jìn)行甲酸分離,然后精餾脫去其他雜質(zhì),精餾塔底殘?jiān)M(jìn)行焚燒。,第五節(jié)煤制醋酸,隨著煤化工在國(guó)內(nèi)的發(fā)展,以煤為原料制合成氣,在從合成氣中提取CO,剩余的合成氣去合成甲醇,生成的甲醇再與CO反應(yīng)生成醋酸。這就是目前國(guó)內(nèi)大家比較關(guān)注的煤制醋酸工藝路線。煤制醋酸工藝路線可以有中壓法和低壓法兩種,兩種方法區(qū)別在于煤氣化上,而醋酸合成、變壓吸附、氫目的是一樣的。同時(shí)也可以采用低溫精餾的方法分離CO和.,煤制醋酸工藝方塊圖,粉煤氣化或水煤漿,激冷,脫硫脫碳,變換,壓縮,變壓吸附或精餾,醋酸合成,醋酸精餾,PSA-,壓縮,甲醇合成回路,甲醇精餾,煤O2H2O,CO2,H2S,CO2,馳放氣,醋酸成品,產(chǎn)品甲醇,第六節(jié)其他工藝,除了上述介紹的五種工藝外,還有一些其他的工藝。如:乙烷直接氧化制醋酸、天然氣氧化法制醋酸、天然氣經(jīng)非合成氣制醋酸等合成工藝。,第七節(jié)討論,目前,國(guó)外乙酸工業(yè)生產(chǎn)工藝主要有甲醇羥基合成法、乙醛氧化法、丁烷(輕油)液相氧化法等。對(duì)于乙醛氧化生產(chǎn)乙酸由于乙醛的爆炸極限范圍寬,生產(chǎn)不安全,而且會(huì)引起局部過熱,以及氧化副反應(yīng)多,乙醛產(chǎn)率低等,不適合現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展。乙烯直接氧化法,與其他裝置相比,乙烯直接氧化法的裝置建造成本明顯降低.因需消耗乙烯資源,產(chǎn)品成本較高,國(guó)外已淘汰,輕烴氧化法工藝
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