醋酸生產(chǎn)工藝及探討畢業(yè)論文

1、醋酸生產(chǎn)工藝分析及探討醋酸生產(chǎn)工藝分析及探討小組成員小組成員:第一章第一章 緒論緒論 第一節(jié)第一節(jié) 乙酸的概述乙酸的概述 第二節(jié)乙酸的應用第二節(jié)乙酸的應用第一節(jié)乙酸的概述第一節(jié)乙酸的概述O官能團官能團羧基：羧基：COH（或（或COOH）結(jié)構(gòu)簡式：結(jié)構(gòu)簡式：CH3COOH分子式：分子式：C2H4O2 相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量:60.05一、物理性質(zhì)一、物理性質(zhì) 沸點：沸點：117.90C、熔點：、熔點：16.60C，易結(jié)成冰，易結(jié)成冰一樣的晶體。（冰醋酸由此得名）一樣的晶體。（冰醋酸由此得名） 常溫下為無色有強烈刺激性氣味的液體常溫下為無色有強烈刺激性氣味的液體 與水、酒精以任意比互溶與水、酒精

2、以任意比互溶二、化學性質(zhì)二、化學性質(zhì) 與醇類酯化反應： 與不飽和烴的酯化反應 分解反應OHCOORCHROHCOOHCH233OHCHOOCCHCHCOOHCHOCHCH232322221OHOCCHCOOHCH223酸性 能直接與一些金屬氧化物和氫化物反應生成乙酸鹽.氧化反應醋酸胺化反應HCLCLOOHCHCLCOOHCH2233333)(33OHPCOCLCHPCLCOOHCH第二節(jié)第二節(jié) 醋酸的應用醋酸的應用 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,主要應用于分

3、散和還原染料的生產(chǎn).第二章第二章 醋酸的合成工藝醋酸的合成工藝 第一節(jié)第一節(jié) 乙醛氧化生成乙酸乙醛氧化生成乙酸 第二節(jié)第二節(jié) 甲醇低壓羰化生產(chǎn)乙酸甲醇低壓羰化生產(chǎn)乙酸 第三節(jié)第三節(jié) 乙烯直接氧化法乙烯直接氧化法 第四節(jié)第四節(jié) 輕烴液相氧化法輕烴液相氧化法 第五節(jié)第五節(jié) 煤制醋酸煤制醋酸 第六節(jié)第六節(jié) 其他工藝其他工藝 第七節(jié)第七節(jié) 討論討論第一節(jié)第一節(jié) 乙醛氧化生成乙酸乙醛氧化生成乙酸 一、反應原理一、反應原理 二、工藝條件二、工藝條件 乙醛液相氧化生成乙酸是通入反應器的氧乙醛液相氧化生成乙酸是通入反應器的氧,先擴散到乙醛溶液中然后被吸收先擴散到乙醛溶液中然后被吸收,借助催化作用借助催化作用,

4、使乙醛氧化成醋酸使乙醛氧化成醋酸,所以所以,影響乙醛氧化的主要影響乙醛氧化的主要因素有以下幾個因素有以下幾個:)(/01.36421323放熱反應molkJCOOHCHOCHOCH影響乙醛氧化成乙酸的工藝的條件影響乙醛氧化成乙酸的工藝的條件 1.氧的通入速度氧的通入速度 2.氧化通過液柱的高度氧化通過液柱的高度 3,催化劑的用量催化劑的用量 4.氧化液的組成氧化液的組成 5.乙醛與氧的配比乙醛與氧的配比 6.原料純度原料純度 7.反應溫度反應溫度 8.反應壓力反應壓力三、工藝流程簡述三、工藝流程簡述 工藝過程為工藝過程為:將含將含5%10%乙醛的醋酸液通入乙醛的醋酸液通入空氣或氧氣氧化空氣或氧

5、氣氧化,催化劑為醋酸錳或醋酸鈷催化劑為醋酸錳或醋酸鈷,反反應溫度應溫度5080,反應壓力反應壓力0.11.0MPa。除主。除主產(chǎn)物醋酸外產(chǎn)物醋酸外,還有甲醛和甲酸等副產(chǎn)物生成還有甲醛和甲酸等副產(chǎn)物生成 。乙醛轉(zhuǎn)化率乙醛轉(zhuǎn)化率90%以上以上,醋酸選擇性大于醋酸選擇性大于94%。第二節(jié)第二節(jié) 甲醇低壓羰化生產(chǎn)乙酸甲醇低壓羰化生產(chǎn)乙酸 一、反應原理一、反應原理 副反應:OHCOOCHCHOHCHCOOHCH23333 此外此外,尚有甲烷尚有甲烷 、丙酸、丙酸(由原料甲醇中含有的乙由原料甲醇中含有的乙醇羰基化生成醇羰基化生成)等副產(chǎn)物。由上列副反應知等副產(chǎn)物。由上列副反應知,生生成醋酸甲酯和二甲醚的反

6、應是一個可逆反應。成醋酸甲酯和二甲醚的反應是一個可逆反應。因此因此,在生產(chǎn)上可將它們返回反應器在生產(chǎn)上可將它們返回反應器,以增產(chǎn)醋以增產(chǎn)醋酸。反應中有部分酸。反應中有部分CO因副反應轉(zhuǎn)化為因副反應轉(zhuǎn)化為CO,故故以一氧化碳為基準以一氧化碳為基準,生成醋酸的選擇性僅為生成醋酸的選擇性僅為90%二、流程概述二、流程概述 此合成工藝流程由三部分組成： 反應 精制 輕組分回收 第三節(jié)第三節(jié) 乙烯直接氧化法乙烯直接氧化法 一、工藝原理一、工藝原理 乙烯氣相直接氧化生成醋酸的反應式為： 主要的副反應有乙烯氧化生成乙醛和燃燒反應生成 二氧化碳。 COOHCHOCHCH3222 二、催化劑二、催化劑 催化劑體

7、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、工藝流程三、工藝流程 來自界區(qū)外的新鮮乙烯、氧氣、氮氣和水一起送進循環(huán)壓縮機排出側(cè)的循環(huán)氣流中，經(jīng)反應器進、出料反應器熱交換器加熱后，進入填充有催化劑的氣相列管反應器中進行反應. 反應器為固定床副產(chǎn)蒸汽形式，送入反應器殼側(cè)的鍋爐給水移走反應放出的熱量并產(chǎn)生水蒸氣，在這種反應條件下，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。 反應生成物在進、出料熱交換器內(nèi)被熱交換器內(nèi)被冷

8、卻到100，并進一步冷卻到50，進入閃蒸塔，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、氮氣、二氧化碳和水，被循環(huán)回反應器。當二氧化碳質(zhì)量分數(shù)達到5時，需要抽取約占總量25的氣體，進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)量分數(shù)組成為25 4% 和1% 的釩酸鹽、硼酸 2KBO52OV32COK 鹽溶液吸收二氧化碳，貧二氧化碳氣體回入循環(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

9、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 沸點溶劑進行液-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)第四節(jié) 輕烴液相氧化法輕烴液相氧化法 一、工藝原理一、工藝原理 正丁烷或石腦油在液相中氧化主反應為：正丁烷或石腦油在液相中氧化主反應為： 副反應過程機理較復雜，一般認為是自由基副反應過程機理較復雜，一般認為是自由基反應，在此不予討論。反

10、應，在此不予討論。OHCOOHCHOHC23210425 . 2 二、工藝流程二、工藝流程 空氣從噴射式連續(xù)塔底部噴出，與丁烷進行液相反應。出塔后在冷卻器冷卻，部分未反應烴及反應產(chǎn)物經(jīng)冷凝后在氣液分離器中進行分離，氣體減壓降溫后進一步回收烴，然后放空。液相含有醋酸、水、烴及其他中間產(chǎn)物，在分離器中進行分離，上層油相主要是烴，返回反應塔；下層水相中的烴進一步在分離系統(tǒng)中回收，返回循環(huán)。 脫烴后的產(chǎn)物中含有低沸點醛、酮、酯、醇、酸、水以及一些高沸點物質(zhì)。低沸點產(chǎn)物可以單獨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

11、進行甲酸分離，然后精餾脫去其他雜質(zhì)，精餾塔底殘渣進行焚燒。 第五節(jié)第五節(jié) 煤制醋酸煤制醋酸 隨著煤化工在國內(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反應生成醋酸。這就是目前國內(nèi)大家比較關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。同時也可以采用低溫精餾的方法分離CO和 .2H 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2H煤O2H2OCO2H2SCO22H馳放氣醋酸成品產(chǎn)品甲醇第六節(jié)第六節(jié) 其他工藝其他工藝 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)第七節(jié) 討論討論 目前，國外乙酸工業(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。 對于乙醛氧化生產(chǎn)乙酸乙醛氧化生產(chǎn)乙酸由于乙醛的爆炸極限范圍寬，生產(chǎn)不安全，而且會引起局部過熱，以及氧化副反應多，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，國外已淘汰 輕烴氧化法工藝輕烴氧化法工藝分離比較復雜，特別是甲