年產(chǎn)10萬噸甲醇羰基化制醋酸工藝流程

1、誠信聲明本人聲明：我所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外， 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的 研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝 意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。申請學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。本人簽名：日期：年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書設(shè)計(jì)(論文)題目： 年產(chǎn)10萬噸甲醇染基化制醋酸工藝流程學(xué)院： 專業(yè)：工業(yè)分析與檢驗(yàn)班級(jí): 學(xué)生：指導(dǎo)教師：1 .設(shè)計(jì)(論文)的主要任務(wù)及目標(biāo)(1)醋酸的性質(zhì)(2)乙酸的性質(zhì)

2、(3)物料衡算2 .設(shè)計(jì)(論文)的基本要求和內(nèi)容(1)概述(2)工藝條件(3)性質(zhì)3 .主要參考文獻(xiàn)1李東風(fēng)，李炳奇.有機(jī)化工工藝學(xué)M.華中科技大學(xué)出版社,2007.82現(xiàn)代化工.2010(30)2:783佟項(xiàng)軍.乙醛氧化法合成醋酸M.吉林：吉林化工出版社，1990.4.進(jìn)度安排設(shè)計(jì)(論文)各階段名稱起止日期12345年產(chǎn)10萬噸甲醇被基化制醋酸工藝流程摘要本文介紹了生產(chǎn)醋酸的幾種工藝方法、 特點(diǎn)以及主要工藝技術(shù)研究進(jìn)展情況。 特別介紹了甲醇 低壓城基合成醋酸工藝及其改進(jìn)工藝。醋酸是一種用途廣泛的基本有機(jī)產(chǎn)品，也是化工、醫(yī)藥、紡織、輕工、食品等行業(yè)不可缺少的 重要原料。隨著醋酸衍生產(chǎn)品的不斷發(fā)

3、展，以醋酸為基礎(chǔ)的工業(yè)不僅直接關(guān)系到化學(xué)工業(yè)的發(fā)展， 而且與國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)息息相關(guān)， 醋酸生產(chǎn)與消費(fèi)正引起世界各國的普遍重視，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對醋酸的需求，開展了此年產(chǎn)10萬噸醋酸項(xiàng)目。本設(shè)計(jì)采用成熟的乙醛氧化法合成醋酸。首先確定乙醛氧化法生產(chǎn)醋酸工藝流程，然后對整個(gè)工藝過程進(jìn)行物料和能量衡算。關(guān)鍵詞：醋酸;工藝;綜述目錄III前言1第1章參考文獻(xiàn)1第1節(jié)概述1第2章醋酸的性質(zhì)2第1節(jié) 醋酸的物理性質(zhì) 2第2節(jié)醋酸的化學(xué)性質(zhì)32.1 醋酸.3乙酸的酸性促使它還可以與碳酸鈉、氫氧化銅、苯酚鈉等物質(zhì)反應(yīng)。.32.2 二聚物3.2.3 溶劑.3.2.4 化學(xué)反應(yīng)4.2.5 鑒別4第3節(jié)乙酸的化學(xué)

4、性質(zhì)4第3章乙酸的工業(yè)用途及生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀 5第1節(jié)乙酸的工業(yè)用途5第2節(jié)乙酸的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀55.2.1 概述iii2.2 甲醇甲基化法.6.2.3 乙醛氧化法.82.4 乙醇氧化法.92.5 乙烯氧化法.92.6 丁烷氧化法.910第3節(jié)工藝流程設(shè)計(jì)3.1 反應(yīng)原理103.2 反應(yīng)機(jī)理103.3 催化劑1.1.11第4節(jié)工藝條件4.1 氣液傳質(zhì)的影響因素.114.2 乙醛氧化速率的影響因素 .124.3 反應(yīng)器134.4 工藝流程14第4章物料衡算15第1節(jié)設(shè)計(jì)依據(jù)15第2節(jié)氧化塔物料衡算 15第3節(jié)蒸發(fā)器物料衡算 19第4節(jié)脫低沸物塔物料衡算20第5節(jié)脫高沸物塔物料衡算20第6節(jié) 醋酸回收塔

5、物料衡算 21第7節(jié)甲醇醋酸聯(lián)產(chǎn)工藝22第8節(jié) 醋酸生產(chǎn)工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 22第9節(jié)國內(nèi)外醋酸生產(chǎn)現(xiàn)狀23結(jié)論24參考文獻(xiàn)25致詞巾26、乙刖 百醋酸是一種重要的基本有機(jī)化工原料，主要用于制取醋酸乙烯單體（ VCM、醋 酸纖維、醋酊、對苯二甲酸、氯乙酸、聚乙烯醇、醋酸酯及金屬醋酸鹽等。醋酸也 被用來制造電影膠片所需要的醋酸纖維素和木材用膠粘劑中的聚乙酸乙烯酯，以及 很多合成纖維。在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥及粘合劑、有機(jī)溶劑等方面有著廣泛的用途， 是近幾年來發(fā)展較快的重要的有機(jī)化工產(chǎn)品之一。但我國目前醋酸的產(chǎn)量還不能滿足需求。在醋酸的生產(chǎn)工藝中，甲醇跋基化法 應(yīng)用最廣，占全球總產(chǎn)能的60犯上，且這種趨

6、勢還在不斷增長。該法雖然有許多優(yōu) 點(diǎn)，但需特別指出的是在該工藝中精制工段還存在許多諸如能耗高、轉(zhuǎn)化率低等問 題。為促進(jìn)國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)，解決存在的技術(shù)問題。鑒于這種情況，設(shè)計(jì)一套甲醇 低壓城基化合成醋酸（10萬t/a）工藝裝置，以促進(jìn)醋酸基礎(chǔ)研究，有利于平衡我國 對醋酸的供需矛盾。第1章參考文獻(xiàn)第1節(jié)概述醋酸是一種有機(jī)化合物，又叫乙酸別名：醋酸、冰醋酸。分子式: C2UQ （常簡寫為止或 CHCOO H是典型的脂肪酸。 被公認(rèn)為食醋內(nèi)酸味及刺激性氣味的來源。純的無水乙酸（冰醋酸）是無色的吸濕性液體，凝固點(diǎn)為16.7 °C （62。F）,凝固后為無色晶體。盡管根據(jù)乙酸在水溶液中的離解能力

7、它是一個(gè)弱酸，但是乙酸是具有腐蝕性的， 其蒸汽對眼和鼻有刺激性作用。乙酸是一種簡單的竣酸，是一個(gè)重要的化學(xué)試劑。乙酸也被用來制造電影膠片所需要的醋酸纖維素 和木材用膠粘劑中的聚乙酸乙烯酯，以及很多合成纖維和織物。 在家庭中，乙酸稀溶液常被用作除垢劑。食品工業(yè)方面，在食品添加劑列表E260中，乙酸是規(guī)定的一種酸度調(diào)節(jié)劑早在公元前三千年， 人類已經(jīng)能夠用酒經(jīng)過各種醋酸菌氧化發(fā)酵制醋。十九世紀(jì)后期，人們發(fā)現(xiàn)從木材干儲(chǔ)制木炭的副產(chǎn)儲(chǔ)出液中可以回收醋酸1,成為醋酸的另一重要來源。但這兩種方法原料來源有限，都需要脫除大量水分和許多雜質(zhì)，濃縮提純費(fèi)用甚高，因此，隨著20世紀(jì)有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，誕生了化學(xué)合成

8、醋酸的工業(yè).乙醛易氧化生成醋酸，收率甚高，成為最早的 合成醋酸的有效方法。1911年，德國建成了第一套乙醛氧化合成醋酸的工業(yè)裝置并迅速推廣到其它國家早期的乙醛來自糧食、糖蜜發(fā)酵生成的乙醇的氧化2 ,1928年德國以電石乙煥進(jìn)行水合反應(yīng)生成乙醛，是改用礦物原料生成醋酸的開始。二次大戰(zhàn)后石油化工興起發(fā)展了煌直接氧化生產(chǎn)醋酸的新路線，但氧化產(chǎn)物組分復(fù)雜，分離費(fèi)用昂貴。因此19571959年德國 Wacher-chemie和Hoechst兩公司聯(lián)合開發(fā)了乙烯直接氧化制乙醛法后，乙烯一乙醛一醋酸路線迅速發(fā)展為主要的醋酸生產(chǎn)方法。70年代石油價(jià)格上升，以廉價(jià)易得、原料資源不受限制的甲醇為原料的玻基化路線開

9、始與乙烯路線競爭。甲醇厥基化制醋酸雖開始研究于20年代，60年代已有BASF公司的高壓法工業(yè)裝置，但直到1971年美國Monsanto公司的甲醇低壓?；拼姿峁S投產(chǎn)成功，證明經(jīng)濟(jì)上有壓倒優(yōu)勢， 現(xiàn)已取代乙烯路線而占領(lǐng)先地位。1989年世界醋酸總生產(chǎn)能力為480kt ,一套甲醇低壓玻基化裝置的生產(chǎn)能力總計(jì)2000kt/a以上，除個(gè)別廠外，都已建成投產(chǎn)。中國工業(yè)生產(chǎn)合成醋酸同樣從發(fā)酵法、乙醇一乙醛氧化法及電石乙快一乙醛氧化路線開始，60年代末全國已形成 60kt/a的生產(chǎn)能力。70年代開始發(fā)展乙烯路線， 引進(jìn)了每套年產(chǎn)約 7萬噸 大型裝置。 輕油氧化制醋酸，天然氣制甲醇，低壓厥基化制醋酸的工藝

10、路線正積極研究?？梢钥隙ㄟ@些將會(huì)使我國的醋酸生產(chǎn)出現(xiàn)一個(gè)飛躍。第2章醋酸的性質(zhì)第1節(jié)醋酸的物理性質(zhì)II咐+1乙酸又名醋酸（acetic acid） 、冰醋酸（glacial acetic acid） ,分子式為 C H4 O2 （常簡寫為HA。或CH3COOH分子量為 60.05。醋酸是一種有機(jī)化合物，是典型的脂肪酸。被公認(rèn)為食醋內(nèi)酸味及刺激性氣味的來源。純無水乙酸（冰醋酸）是無色的吸濕性液體，凝固后為無色晶體。盡管根據(jù)醋酸在水溶液中的離解能 力弱，是一個(gè)弱酸，但醋酸是具有腐蝕性的，其蒸汽對眼和鼻有刺激性作用。醋酸是一種簡單的 竣酸，是一個(gè)重要的化學(xué)試劑。其具體物理性質(zhì)見表1-1 1。表1-1

11、醋酸的物理性質(zhì)熔點(diǎn)16.6 C相對密度1.0492H7爆炸極限上限4.0V%下限17.0V%折射率（20C）1.3718溶解度能溶于水、乙醇、乙醛、四氯化碳等閃點(diǎn)39 C蒸汽壓（20C）1.50kpa比熱容（20 C）2.01 kJ/(kg C)黏度(20C)1.22cp蒸發(fā)潛熱 kJ/kg60 C880表面張力（20C）29.58 dyn/cm80 C8120.0994 dyn/(cm ' C)第2節(jié)醋酸的化學(xué)性質(zhì)2.1醋酸竣酸中，例如乙酸，的竣基氫原子能夠部分電離變?yōu)闅潆x子（質(zhì)子）而釋放出來，導(dǎo)致竣酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系數(shù)為 4.8 , pKa=4.75 （25

12、C）,濃度為1mol/L的醋酸溶液（類似于家用醋的濃度）的pH為2.4 ,也就是說僅有 0.4%的醋酸分子是解離的。乙酸的酸性促使它還可以與碳酸鈉、氫氧化銅、苯酚鈉等物質(zhì)反應(yīng)。2CHCOOH + NaCGH2CHCOONa + CG H 2O2CHCOOH + Cu(OH)(CHCOOCu + 2H2OCHCOOH + CHONa - GH50H (苯酚)+ CHsCOONa2.2二聚物乙酸的晶體結(jié)構(gòu)顯，分子間通過氫鍵結(jié)合為二聚體 （亦稱二締結(jié)物），二聚體也存在于120c 的蒸汽狀態(tài)。二聚體有較高的穩(wěn)定性， 現(xiàn)在已經(jīng)通過冰點(diǎn)降低測定分子量法以及X光衍射證明了分子量較小的竣酸如甲酸、乙酸在固態(tài)及

13、液態(tài)， 甚至氣態(tài)以二聚體形式存在。當(dāng)乙酸與水溶和的時(shí)候，二聚體間的氫鍵會(huì)很快的斷裂。其它的竣酸也有類似的二聚現(xiàn)象。（乙酸的二聚體，虛線表示氫鍵）2.3溶劑液態(tài)乙酸是一個(gè)親水（極性）質(zhì)子化溶劑，與乙醇和水類似。因?yàn)榻殡姵?shù)為6.2 ,它不僅 能溶解極性化合物，比如無機(jī)鹽和糖,也能夠溶解非極性化合物，比如油類或一些元素的分子， 比如琬和心 它也能與許多極性或非極性溶劑混合，比如水，氯仿，空基 乙酸的溶解性和可混 合性使其成為了化工中廣泛運(yùn)用的化學(xué)品。2.4 化學(xué)反應(yīng)對于許多金屬，乙酸是有腐蝕性的，例如鐵、鎂和鋅，反應(yīng)生成氫氣和金屬乙酸鹽。因?yàn)殇X在空氣中表明會(huì)形成氧化鋁保護(hù)層，所以鋁制容器能用來運(yùn)輸

14、乙酸。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)。除了醋酸銘，幾乎所有的醋 酸鹽能溶于水。Mg(s) + 2 CH 3COOH(aq) 一 (CH 3COO)Mg(aq) + H 2(g)NaHCQs) + CH 3COOH(aq) 一 CHCOONa(aq) + CO2(g) + H 2O(l)乙酸能發(fā)生普通竣酸的典型化學(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酊。同樣,乙酸也可以成酯或氨基化合物。440c的高溫下，乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。_2.5 鑒別乙酸可以通過其氣味進(jìn)行鑒別。若加入氯

15、化鐵，生成產(chǎn)物為深紅色并且會(huì)在酸化后消失，通過此顏色反應(yīng)也能鑒別乙酸。乙酸與三氧化神反應(yīng)生成氧化二甲神，通過產(chǎn)物的惡臭可以鑒別乙酸。2.6 乙酸的化學(xué)性質(zhì)醋酸中玻基碳原子與氧原子相連，因此c=*間存在p-兀共軻效應(yīng)，導(dǎo)致o-Hi極性增大，而呈現(xiàn)酸性；C-惻為極性鍵，故-OHT被其它基團(tuán)取代而發(fā)生取代反應(yīng)；由于竣基的吸電子作用， 導(dǎo)致煌基上a -H原子可被其它原子或原子團(tuán)取代而生成取代酸。醋酸可參與的反應(yīng)： .酸性和成鹽反應(yīng)醋酸在水溶液中能離解出氫離子而顯酸性，具有酸的一般性質(zhì)。醋酸能與強(qiáng)堿、碳酸鹽、金 屬氧化物反應(yīng)，生成鹽和水。 .生成竣酸衍生物醋酸竣基中的羥基可以被鹵素(-X)、酰氧基(-O

16、-CO-R)、燃氧基(-O- R')、氨基(-NH2)取代，分別得到酰鹵、酸酎、酯、酰胺。 .脫竣反應(yīng)在特定條件下，醋酸分子脫去-COOH放出CO2成為脫竣反應(yīng)。 .還原反應(yīng)在強(qiáng)還原劑氫化鋁鋰(LiAlH4 )可將其還原成伯醇。 .a -氫的鹵代反應(yīng)在P、S、I 2或光照的催化下可被 02或由2逐步取代。第3章乙酸的工業(yè)用途及生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀第1節(jié)乙酸的工業(yè)用途乙酸是一種重要的基本有機(jī)化工原料，主要用于制取醋酸乙烯單體( VCM、醋酸纖維、醋酎、對苯二甲酸、氯乙酸、聚乙烯醇、醋酸酯及金屬醋酸鹽等。乙酸也被用來制造電影膠片所需要的醋酸纖維素和木材用膠粘劑中的聚乙酸乙烯酯，以及很多合成纖維和絲

17、織物。 在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥及粘合劑、有機(jī)溶劑等方面有著廣泛的用途，是近幾年來發(fā)展較快的重要的有機(jī)化工產(chǎn)品之一。工業(yè)上合成乙酸的原料最初是糧食，然后轉(zhuǎn)向礦石、木材、石油、煤炭和天然氣?，F(xiàn)在主要 工藝方法采用的原料是石油和煤炭。第2節(jié)乙酸的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀2.1概述現(xiàn)已工業(yè)化的醋酸生產(chǎn)工藝有：乙醛氧化法、乙烯直接氧化法和輕油(丁烷或石腦油)氧化法、甲醇厥基化法。其中，甲醇?；☉?yīng)用最廣，占全球總產(chǎn)能的60%±,而且這種趨勢還在不斷增長。甲醇厥基化法的典型代表是孟山都(Monsanto )/BP 工藝。在此之前德國的 BASF法工業(yè)化了高壓法工藝。甲醇厥基化法生產(chǎn)醋酸技術(shù)的改進(jìn)工藝包括：Ce

18、lanese低水含量工藝、BP公司的CATIVA工藝、UOP/Chiyoda公司開發(fā)出的 UOP/Chiyoda Acetic 工藝。（1） .乙烯氧化法乙烯氧化法分兩步反應(yīng)完成，乙烯在催化劑的作用下，在溫度為100150 C、壓力為0.3 MPa的條件下反應(yīng)生成乙醛；乙醛在醋酸鎰催化劑的作用下，與純氧、富氧或空氣在液相條件下氧化成醋酸。該工藝簡單，收率較高，原料來源廣，是60年代最主要的生產(chǎn)方法2。本法涉及的主反應(yīng)：2CH2CH2 +。2)2CH3CHO2CH3CHO +。22CH3COOH（2） .乙烯直接氧化法乙烯直接氧化工藝是由昭和電工公司開發(fā)的一步法氣相工藝（Showa Denko工

19、藝）并于1997年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。該工藝由于所需的投資費(fèi)用相對縮減（不需生產(chǎn)一氧化碳所需的基礎(chǔ)設(shè)施），因 此對于生產(chǎn)能力較小的醋酸裝置，頗具經(jīng)濟(jì)性 3。該工藝是在負(fù)載型鋁催化劑作用下，乙烯和氧氣的混合物于160210 C下高選擇性的制備醋酸。在已報(bào)道的反應(yīng)條件下， 醋酸、乙醛和二氧化碳的單程選擇性分別為85.5%, 8.9%, 5.2%4。因?yàn)榉磻?yīng)過程中生成大量的水，故醋酸提純是一個(gè)能耗很高的過程。為解決這一問題，昭和電工公司開發(fā)了一種萃取與蒸儲(chǔ)相結(jié)合的節(jié)能工藝，使水從醋酸中有效地分離出來。昭和電工公司稱，因?yàn)樵摴に噧H產(chǎn)生少量的廢水，是一種環(huán)境友好的工藝。本法涉及的反應(yīng):主反應(yīng):CH2cH2 +

20、 O2 2cH3c00H副反應(yīng):CH2CH2+O2CO2 + H2O2cH2cH2 + O22cH3CHO（3） .乙烷氧化法乙烷氣相催化氧化工藝 （SABIC工藝）是由SABIC公司開發(fā)的。按照 SABIC公司的專利，乙烷 與純氧或空氣在150450 C、0.15.0 MPa下發(fā)生氧化反應(yīng)生成醋酸，副產(chǎn)物有CO CO和乙烯5 O該工藝使用的催化劑由 Mo V, Nb, Pd氧化物的混合物焙燒制得， 催化劑有助于減少副反應(yīng)。 當(dāng)以乙烷、氧氣為原料時(shí)，醋酸的選擇性為71%乙烷和氧氣的單程轉(zhuǎn)化率分別為13.6噴D 100 %當(dāng)以乙烷、空氣為原料時(shí)，醋酸的選擇性略低，為 67%但乙烷的單程轉(zhuǎn)化率較高

21、，為 49.6%, 氧氣轉(zhuǎn)化率近100%6。由于乙烷的生產(chǎn)成本低，因此SABIC工藝在經(jīng)濟(jì)性方面可與甲醇玻化合成工藝相競爭。本法涉及的反應(yīng)：主反應(yīng)：CH3CH3 +。2 人癡午;CH3COOH + H2O加壓副反應(yīng)：CH3CH3 +。2 催化劑CO2 + H2O加壓_ 催化劑、_CH3CH3 + O2： , CH2CH2 + H2O加壓2.2甲醇被基化法本法涉及的反應(yīng)：催化劑、CH3OH + CO 八/y CH3COOH（1）. BASF高壓工藝甲醇厥基化反應(yīng)是由德國 BASF公司最早發(fā)現(xiàn)，1960年德國BASF公司建成了第一套甲醇厥基化制醋酸中試裝置，催化劑為碘化鉆（CoI2） , BASF

22、合成工藝法反應(yīng)溫度約 250 C,壓力高，為6.89 MPa,以甲醇和CO計(jì)，醋酸選擇性分別為90 %和70 %,通過五塔蒸儲(chǔ)可得純度為99. 8 %的醋酸產(chǎn)品口。(2) 孟山都(Monsanto ) /BP 工藝 .概述70年代中期，孟山都(Monsanto )開發(fā)出高活性的銬系催化劑用于甲醇?；?，由于它選擇 性高、副反應(yīng)少、操作條件不苛刻，故把該工藝視為從 C1原料制C2化學(xué)品進(jìn)程中的一個(gè)里程碑。 孟山都(Monsanto ) /BP工藝用添加有碘化物的銬基金屬均相催化劑，反應(yīng)在較低溫度180 c和壓力3.5 MPa下進(jìn)行，有很高的選擇性 (以甲醇計(jì)大于 99%以CO十大于70% )。1

23、986年，孟山 都(Monsanto )將甲醇制醋酸技術(shù)出售給BP公司，經(jīng)BP進(jìn)一步開發(fā)改進(jìn)形成了目前生產(chǎn)能力占主導(dǎo)地位的孟山都(Monsanto )/BP 工藝。 .工藝流程甲醇低壓談基化法合成醋酸工藝主要包括CO造氣和醋酸生產(chǎn)兩部分。造氣工段主要包括造氣、預(yù)硫、壓縮、脫硫脫碳工序，醋酸生產(chǎn)又可分為反應(yīng)工序和精制工序。反應(yīng)工序包括：預(yù)處 理、合成、轉(zhuǎn)化等工段；精制工序包括：蒸發(fā)、脫輕、脫水、提儲(chǔ)、脫烷、成品等工段。簡單工 藝流程見圖1-1 8。去往火炬COCH 30H待處理的料液圖1-1甲醇低壓?；铣纱姿岷唵喂に嚵鞒碳訅簭U酸氣提塔 .流程說明反應(yīng)工序：反應(yīng)在攪拌式反應(yīng)器中進(jìn)行。事先加入催

24、化液。甲醇加熱到185 c從反應(yīng)器底部噴入，CO用壓縮機(jī)加壓至2.74 MPa后從反應(yīng)器底部噴入。反應(yīng)后的物料從塔側(cè)進(jìn)入閃蒸罐， 含有催化劑的溶液從閃蒸罐底流回反應(yīng)器。含有醋酸、水、碘甲烷和碘化氫的蒸汽從閃蒸罐頂部出來進(jìn)入精制工序。反應(yīng)器頂部排放出來的CO, H2, C5口碘甲烷作為松弛氣進(jìn)入冷卻器，凝液重新返回反應(yīng)器，不凝性氣體送吸收工序。反應(yīng)溫度130180 C,以175 C為最佳。溫度過高，副產(chǎn)物甲烷和二氧化碳增多。精制工序：由閃蒸罐來的氣流進(jìn)入輕組分塔，塔頂蒸出物經(jīng)冷凝，凝液碘甲烷返回反應(yīng)器， 不凝性尾氣送往吸收工序；碘化氫、水和醋酸等高沸物和少量銬催化劑從輕組分塔塔底排除再返 回閃蒸

25、罐；含水醋酸由輕組分塔側(cè)線出料進(jìn)入脫水塔上部。脫水塔塔頂儲(chǔ)出的水尚含有碘甲烷、輕質(zhì)煌和少量醋酸， 仍返回吸收工序；脫水塔底主要是含有重組分的醋酸，送往重組分塔。重組分塔塔頂儲(chǔ)出輕質(zhì)燒；含有丙酸和重質(zhì)燃的物料從塔底送入廢酸汽提塔；塔側(cè)線儲(chǔ)出成 品醋酸。重組分塔塔底物料進(jìn)入廢酸汽提塔，從重組分中蒸出的醋酸返回重組分塔底部，汽提塔底排出的廢料，內(nèi)含丙酸和重質(zhì)燒，需做進(jìn)一步處理網(wǎng)。在吸收工序中，用甲醇吸收所有工藝排放氣中的碘甲烷，吸收富液泵送回反應(yīng)器，經(jīng)過吸收后的氣體排放至火炬焚燒放空。(3) . Celanese低水含量工藝Celanese低水含量工藝是在孟山都 (Monsanto)/BP工藝基礎(chǔ)上

26、進(jìn)行了催化劑方面的改進(jìn)。在孟山都(Monsanto )/BP 工藝中，為使催化劑具有足夠高的活性且維持足夠的穩(wěn)定性，反應(yīng)體系 中需有大量的水存在。 這使后續(xù)的醋酸分儲(chǔ)水成為能耗最大的步驟，同時(shí)也成為裝置產(chǎn)能擴(kuò)大的瓶頸。Celanese低水含量工藝應(yīng)運(yùn)而生。80年代初期，Hoechse公司即現(xiàn)今的Celanese化學(xué)公 司在Texas的Clear lake 開發(fā)成功了 Celanese低水含量工藝 阿。該工藝在銬系催化劑中添加高濃度的無機(jī)碘化物(主要是碘化鋰)以增強(qiáng)催化劑體系的穩(wěn)定性，加入碘化鋰與碘化甲烷助劑后，允許反應(yīng)器中的水含量大大降低而同時(shí)又可穩(wěn)定保持具有較高的反應(yīng)速度，從而使新工藝的分離

27、成本得以大大降低。Celanese低水含量工藝比彳統(tǒng)的孟山都 (Monsanto ) /BP工藝產(chǎn)能增加，單位產(chǎn)品的公用工 程消耗和投資成本降低；缺點(diǎn)是高濃度的碘鹽導(dǎo)致設(shè)備腐蝕增加，產(chǎn)品中殘留碘鹽量升高。產(chǎn)品中碘鹽含量過高可能會(huì)影響醋酸下游產(chǎn)品。(4) . CATIVA 工藝1986年，BP化學(xué)公司從孟山都(Monsanto)購買了基于銬系催化劑的甲醇化法制醋酸技術(shù)， 該公司一直在尋求對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。到1996年成功開發(fā)出基于甲醇?；腃ATIVA醋酸新工藝。CATIVA工藝以金屬鉞作主催化劑，并加入一部分銖、釘和鉞等作助催化劑”。新型鉞催化劑在適當(dāng)壓力和溫度下，反應(yīng)速度和目的產(chǎn)品選擇性

28、均較高。BP化學(xué)的CATIVA工藝與傳統(tǒng)孟山都(Monsanto)/BP工藝相比，CATIVA的優(yōu)勢在于：鉞催化 體系的活性高于銬催化體系；副J產(chǎn)物少；可在低含水量(W 8%)的情況下操作。這些技術(shù)若用于現(xiàn)有裝置改造，可在較低投資情況下增加裝置產(chǎn)能，而且由于含水量低也帶來了蒸汽消耗下降和CO轉(zhuǎn)化率的改善。(5) . UOP/Chiyoda Acetica 工藝由于催化劑固定在固體載體上具有一些潛在的優(yōu)勢，通過大量的試驗(yàn)要將均相銬系厥基化催化劑體系改為用多相催化劑系統(tǒng)。所以Chiyoda公司開發(fā)出的具有熱穩(wěn)定性的聚合物載體聚乙烯口比咤和聚乙烯基毗咯烷酮 (PVP)交聯(lián)共聚物。以此為基礎(chǔ)，該公司開

29、發(fā)出了Acetica醋酸生產(chǎn)新工藝。此工藝由Chiyoda和UO瞅合開發(fā)而成，它采用多相負(fù)載催化劑和鼓泡塔反應(yīng)器進(jìn)行甲醇 厥基化。以甲醇和CO為原料，使用添加有碘化甲烷助劑的聚乙烯口比咤樹脂的負(fù)載銬系催化劑。據(jù)稱，多相催化劑可得到高的產(chǎn)率，改善銬系催化劑的性能，醋酸產(chǎn)率以甲醇計(jì)高于99%該工藝合成反應(yīng)器可在低水含量(3%8% )條件下操作12。反應(yīng)器內(nèi)HI濃度低，腐蝕問題小，而且與傳統(tǒng)工 藝相比，新工藝副產(chǎn)物生成少，產(chǎn)品純度高。本工藝的另一大特點(diǎn)是反應(yīng)器用鼓泡塔，消除了攪拌塔式反應(yīng)器的密封問題， 操作壓力可增加到6. 2 MPa ,為保持最佳的 CO分壓，可使用低純度的 CO低純度的CO可降低

30、原料費(fèi)用和投 資成本。2.3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。盡管不能與甲基厥基化相比，此法仍然是第二種工業(yè)制乙酸的方法。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。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、鉆、銘以 及過氧根離子催化，會(huì)分解出乙酸?；瘜W(xué)方程式如下：2 C4H0 + 5 O 2 - 4 CH 3COOH + 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 c和55 atm。副產(chǎn)物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因?yàn)椴糠指碑a(chǎn)物也有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以可以 調(diào)整反應(yīng)條件使得副產(chǎn)物更

31、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。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 + Q - 2 CH 3COOH使用新式催化劑，此反應(yīng)能獲得95刈上的乙酸產(chǎn)率。主要的副產(chǎn)物為乙酸乙酯，甲酸和甲醛。因?yàn)楦碑a(chǎn)物的沸點(diǎn)都比乙酸低，所以很容易通過蒸儲(chǔ)除去。2.4 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。C2H50H + O2=CHCOOH + 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。2.5 乙烯氧化法由乙烯在催化劑（所用催化劑為氯化鋁：PdCH氯化銅：CuCl2和乙酸鎰：（CHCOO）Mn）

32、存在的條件下，與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成。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。乙烯法醋酸雖然比乙快法和酒精法先進(jìn)，但與低壓甲醇?；铣煞ㄏ啾?，原料和動(dòng)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。原有裝置可借鑒乙烯直接氧化法進(jìn)行改 造。2.6 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。2CHCHCHCH + 5O2=4CHCOOH + 2HO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。因?yàn)橐胰┭趸ㄉa(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

33、無副產(chǎn)物生成； 產(chǎn)品收率高、純度高。第3節(jié)工藝流程設(shè)計(jì)3.1 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AMP8分解即為醋酸：副反應(yīng)：CHCHO+0HCHCOOOHJ氧醋酸)CH3COOH CH0H+COCH0H+QfHCOOH+HCHCOOH+G0H- CHCOOCHH03CHCHO+0HCHCH(0COCH2+H0主要副產(chǎn)物：甲酸、醋酸甲酯、甲醇、二氧化碳等。工業(yè)生產(chǎn)中都采用乙醛液相氧化法。氧化劑：采用氧氣作氧化劑的較多。 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?dú)庖?/p>

34、稀釋尾氣，使尾氣組成不達(dá)到爆炸范圍。3.2 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。過氧醋酸能使催化劑醋酸鹽中的MrT氧化為M吊Mn3+存在溶液中，可引發(fā)原料乙醛產(chǎn)生自由基。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) k1、k2、k3、k8和k9小于k4、k5、k6、k7。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。3.3 催化劑催化劑的要求：(1)應(yīng)能既加速過氧醋酸的生成，

35、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。(2)應(yīng)能充分溶解于氧化液中。工業(yè)上普遍采用醋酸鎰作為催化劑，有時(shí)也可適量加入其他金屬的醋酸鹽。醋酸鎰的用量約為原料乙醛量的0.1 %0.3%。第4節(jié)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。4.1 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(huì)增大。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

36、率不是簡單的線性關(guān)系。當(dāng)通入氧氣速率超過一定值后，氧氣的吸收率反而會(huì)降低，氧氣的損耗相應(yīng)地加大，甚至還會(huì)把大量乙醛與醋酸液物料帶出。此外，氧氣的吸收不完全會(huì)引起尾氣中氧的濃度增加，造成不安全因素。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。(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。 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(dòng)阻力增加， 使氧氣的輸送壓力增高?？讖竭^大則會(huì)造成氣液接觸面積降低，并會(huì)加劇液相物料

37、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)。(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。液柱高，氣液兩相接觸時(shí)間長，吸收效果好，吸收率增加。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。 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。4.2 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(gè)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。但溫度不宜太高，過高的溫度會(huì)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，

38、在氧化塔頂部空間乙醛與氧氣的濃度會(huì)增加，增加了爆炸的危 險(xiǎn)性，并且溫度過高會(huì)造成催化劑燒結(jié)甚至失活，還會(huì)增加設(shè)備投資。但溫度也不宜過低，溫度 過低會(huì)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。因此，用氧氣氧化時(shí)，適宜溫度控制為343353K,所以生產(chǎn)中必須及時(shí)連續(xù)地除去反應(yīng)熱。(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(diǎn)升高，減少乙醛的揮發(fā)。但是，升高壓力會(huì)增加設(shè)備投資費(fèi)用和操作費(fèi)用。實(shí)際生產(chǎn)操作壓力控 在0.15Mpa左右。（3）原料純度乙醛氧化生成醋酸反應(yīng)的特點(diǎn)是以自由基為鏈載體，所以凡能奪取反應(yīng)

39、鏈中自由基的雜質(zhì)， 稱為阻化劑。阻化劑的存在，會(huì)使反應(yīng)速度顯著下降。水就是一種典型的能阻抑鏈反應(yīng)進(jìn)行的阻 化劑。故要求原料乙醛含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）99.7 %,其中水分含量0.03%。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0.01 %。（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。其主要成分有醋酸鎰、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鎰、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。氧化液中醋酸濃度和乙醛濃度的改變

40、對氧的吸收能力有較大影響。當(dāng)氧化液中醋酸含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為82%95%時(shí)，氧的吸收率保持在 98%左右，超出此范圍，氧的吸收率下降。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。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%。4.3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。對氧化反應(yīng)器相應(yīng)的要求：能提供充分的相接觸界面；能有效移走反應(yīng)熱；設(shè)備材質(zhì)必須耐腐蝕；確保安全生產(chǎn)防爆；流動(dòng)形態(tài)要滿足反應(yīng)要求（全混型）。工業(yè)生產(chǎn)中采用的氧化反應(yīng)器為全混型鼓泡床塔式反應(yīng)器

41、，簡稱氧化塔。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。（a）內(nèi)冷卻型氧化塔（b）外冷卻型氧化塔圖1氧化塔示意圖為使氧化塔耐腐蝕，減少因腐蝕引起的停車檢修次數(shù)，乙醛氧化塔材料選用含饃、銘、鋁、鈦的不銹鋼。4.4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。該流程采用了兩個(gè)外冷卻型氧化塔串聯(lián)的合成醋酸工藝。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

42、塔；9-脫水塔在第一氧化塔1中盛有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.1 % 0.3 %醋酸鎰的濃醋酸，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)。中部反應(yīng)區(qū)控制反應(yīng)溫度為348K左右，塔頂壓力為 0.15MPa,在此條件下反應(yīng)生成醋酸。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。降溫后的氧化液再循環(huán)回第一氧化塔。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。該塔盛有適量醋酸，塔頂壓力 0.080.1MPa,達(dá)到一定液位后，通人適量氧氣進(jìn)一步氧化其中的乙醛，維持中部反應(yīng)溫度在 3533

43、58 K之間，塔底氧化液由泵強(qiáng)制循環(huán)，通過第二氧化塔冷卻器 4進(jìn)行熱交換。物料在兩塔中停留時(shí)間共計(jì)57h。從第二氧化塔上部連續(xù)溢流出醋酸含量97%,乙醛含量0.2%,水含量1.5 %左右的粗醋酸（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）送去精 制。兩個(gè)氧化塔上部連續(xù)通入氮?dú)庀♂屛矚?，以防氣相達(dá)到爆炸極限。尾氣分別從兩塔頂部排出，各自進(jìn)入相應(yīng)的尾氣冷卻器，經(jīng)冷卻分液后進(jìn)入尾氣吸收塔，用水洗滌吸收未凝氣體中未反應(yīng)的乙醛及酸霧，然后排空。當(dāng)采用一個(gè)氧化塔操作時(shí)，粗醋酸中醋酸含量94%、水含量2%、乙醛含量3%左右。改用雙塔流程后，由于粗醋酸中雜質(zhì)含量大幅度減少，為精制和回收創(chuàng)造了良好的條件，并省去了單塔操作時(shí)回收乙醛的工序從

44、第二氧化塔溢流出的粗醋酸連續(xù)進(jìn)入蒸發(fā)器6,用少量醋酸噴淋洗滌。蒸發(fā)器的作用是閃蒸除去一些難揮發(fā)性物質(zhì)，如催化劑醋酸鎰、多聚物和部分高沸物及機(jī)械雜質(zhì)。它們作為蒸發(fā)器釜液被排放到催化劑配制系統(tǒng)9,經(jīng)分離后催化劑可循環(huán)使用。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。脫除低沸物后的乙酸液從塔底利用壓差進(jìn)入脫高沸物塔8,塔頂?shù)玫郊兌雀哂?99%勺成品乙酸。脫低沸物塔頂分出的低沸物由脫水塔回收，塔頂分離出含量3.5%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；塔為含量大于98.5%的回收乙酸，用作蒸發(fā)器的噴淋乙酸

45、。第4章物料衡算第1節(jié)設(shè)計(jì)依據(jù)醋酸生產(chǎn)消耗定額見表1表1消耗定額名稱單耗（每噸醋酸）乙醛770kg氧氣- 3260m冷卻水250m醋酸鎰2kg醋酸年產(chǎn)量：10萬噸 選擇年開工時(shí)間：8000小時(shí)則 每小時(shí)生產(chǎn)醋酸10-1000 = 12500kg/h8000根據(jù)消耗定額得每小時(shí)乙醛進(jìn)料量為：=12500 x = 9625 kg770 x所以，選擇每小時(shí)乙醛進(jìn)料量為10000kg第2節(jié)氧化塔物料衡算（1）氧化塔物料衡算10中的已知數(shù)據(jù)每小時(shí)通入氧化塔的乙醛量為10000kg/h氧化過程中乙醛總轉(zhuǎn)化率為99. 3%氧化過程中氧的利用率為98. 4%氧化塔塔頂補(bǔ)充的工業(yè)氮使其濃度達(dá)到 45% 未轉(zhuǎn)化的

46、乙醛在氣液相中的分配率（體積 %） 氣相：34% 液相：66%催化劑中醋酸銳用量為氧化塔進(jìn)料乙醛重量的0. 08%原料組成見表2表2原料組成原料乙醛 （質(zhì)量）工業(yè)氧 （質(zhì)量）工業(yè)氮 （質(zhì)量）催化劑溶液 （質(zhì)量）乙醛99. 5醋酸0. 1水 0. 3三聚乙醛0.1氧氣98氮?dú)?氮?dú)?97氧氣 3醋酸 60醋酸鎰10水 30氧化過程中乙醛的分配率1王反應(yīng) CH 3CHOO2 > CH 3COOH 96%2副反應(yīng) 3CH 3cHO +3O2 T HCOOH +2CH 3cOOH +CO2 + H2O 1.4%323223CH 3CHO +O2 T CH 3cH (O C O CHH2O0.25

47、%2CH 3CHO + 9 O2 T CH 3COOCH 3 + CO2 + H 2O0 95%22CH 3CHO 5O2 4CO2 4H 2O1.4%3222(2)反應(yīng)式衡算純乙醛量：10000X 99.5%=99501 王反應(yīng) CH 3CHO +102 T CH 3C O O H 96%2a.乙醛用量：9950X 0.993X 0.96=9485.14kgb.需用氧量(x) 44:16=9485.14:xx=3449.14kgc.生成醋酸量(y) 44:60=9485.14:yy=12934.28kg 副反應(yīng) 3CH3CHO+302 T HCOOH +2CH 3COOH +CO2 + H2

48、O1.4% 32322a.乙醛用量：9950X 0.993X 0.014=138.32kgb.需用氧量(x) 132:96=138.32:xx=100.60kgc.生成醋酸量(y) 132:120=138.32:yy=125.75kgd.生成甲酸量(z) 132:46=138.32:zz=48.20kge.生成水量（w） 132:18=138.32:ww=18.86kgf.生成二氧化碳量（v） 132:44=138.32:vv=46.11kg 副反應(yīng)3CH 3CHO + O2 t CH 3CH （O C O C H2 + H 2O0.25%a.乙醛用量：9950X 0.993X 0.0025=

49、24.70kgb.需用氧量（x） 132:32=24.70:xx=5.99kgc.生成亞乙基二醋酸量（y） 132:146=24.70:yy=27.32kgd.生成水量（z） 132:18=24.70:zz=3.37kg3 副反應(yīng) 2CH 3cHO +3O2T CH3COOCH 3+CO2 +H2O 0.95% 3233222a.乙醛用量：9950 x 0.993X 0.0095=93.86kgb.需用氧量（x） 88:48=93.86:xx=51.20kgc.生成醋酸甲酯量（y） 88:74=93.86:yy=78.93kgd.生成二氧化碳量（z） 88:44=93.86:zz=46.93k

50、ge.生成水量（w） 88:18=93.86:ww=19.20kg 副反應(yīng) 2CH3CHO +5O2 T 4CO2 +4H2O1.4%a.乙醛用量：9950 x 0.993X 0.014=138.32kgb.需用氧量（x） 88:160=138.32:xx=251.49kgc.生成水量（y） 88:72=138.32:yy=113.17kgd.生成二氧化碳量（z） 88:176=138.32:zz=276.64kg根據(jù)反應(yīng)式衡算出來的反應(yīng)物總耗量及反應(yīng)生成物總量如下：反應(yīng)掉的乙醛總量10000X 0.995X 0.993=9880.35kg未轉(zhuǎn)化的乙醛量10000X 0.995X 0.007=

51、69.65kg（其中液相中乙醛含量69.65X0.66=45.97氣相中乙醛含量69. 65X 0. 34=23. 68kg） 反應(yīng)掉的氧氣總量3449.14+100.60+5.99+51.20+251.49=3858. 42kg則所需工業(yè)氧氣量3858.42 = 4001.18kg0.98 0.984其中：氧氣=40014.8X 0.98=3921.16kg 氮?dú)?4001.18X 0.02=80.02kg所以未反應(yīng)的氧氣=3921.16-3858.42=62.74kg反應(yīng)生成物重量醋酸：12934.28+125.75=13060.03kg二氧化碳：46.11+46.93+276.64=36

52、9.68kg水：18.86+3.37+19.20+113.17=154.60kg甲酸：48.20kg亞乙基二醋酸酯：27.32kg醋酸甲酯：78.93kg(3)催化劑用量已知催化劑溶液中醋酸鈕用量為氧化塔進(jìn)料乙醛重量的0.08%,催化劑中醋酸鈕的含量為10%,設(shè)催化劑溶液用量為x其中：醋酸鈕80.65X 0.1=8.06kg水80.65X 0.3=24.20kg醋酸80.65X 0.6=48.39kg(4)保安氮用量設(shè)保安氮為xkg塔頂干氣量計(jì)算：氮?dú)猓?0.02+0.97x氧化碳：369.68kg80.02 0.97x=45%x=289.57kg氧氣：62.74+0.03x80.02 62.

53、74 x 369.68(其中氮?dú)猓?89.57X 0.97=280.88kg 氧氣：289. 57X 0.03=8. 69kg)塔頂干氣量 氮?dú)?80.02+0.97x=360.90kg氧氣:62.74+0.03x=71.43kg二氧化碳：369.68kg整理以上數(shù)據(jù)，列出氧化塔物料平衡結(jié)果，見表 3表3氧化塔物料衡算結(jié)果進(jìn) 料出料含量（%）質(zhì) 量含量（）質(zhì)量（kg）(kg)乙醛99. 59950醋酸96. 013118. 42原乙醋酸0.110醋酸甲酯0. 8078. 93醛水0. 330氧水1.50208. 80三聚乙0.110化亞乙基一醋酸0. 6827. 32醛液甲酸0. 3948. 20工氧氣983921. 16乙醛0. 3845. 97業(yè)氧氮?dú)?80. 02三聚乙醛0. 1810. 001醋酸鎰0. 078. 06工氮?dú)?7280. 88業(yè)氮氧氣38. 69醋酸6048. 39放二氧化碳369. 68催化 劑水3024.20空氮?dú)?60. 90醋酸鎰108. 06廢氧氣71.43氣乙醛23. 68總計(jì)14371.40kg14371.40kg醋酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 968,水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 0154第3節(jié)蒸發(fā)器物料衡算已知數(shù)據(jù)：F = 13362.6kg/hx° = 0.07% （進(jìn)料中醋酸鈕含量）xi =8.