化工工藝學(xué)催化氧化課件

第四章催化氧化

----醋酸及丙烯晴的生產(chǎn)

第四章催化氧化1主要內(nèi)容第一節(jié)：概述第二節(jié)：催化氧化原理第三節(jié)：醋酸的生產(chǎn)第四節(jié)：丙烯晴的生產(chǎn)第四章催化氧化2第一節(jié)概述一、催化氧化在有機(jī)化工中的應(yīng)用★二、催化氧化形式：反應(yīng)物直接引入氧；脫氫加氧；氧化脫氫；兩反應(yīng)物共同失去氫、氫氧化為水；降解氧化。三、催化氧化反應(yīng)共性：強(qiáng)放熱反應(yīng)—飛溫、爆炸；不可逆性，kp大；多途徑氧化性—一個原料多個產(chǎn)品；易爆性—需在爆炸極限外反應(yīng)。第四章催化氧化3第二節(jié)催化氧化原理一、均相催化自氧化反應(yīng)1.原理（機(jī)理）：

自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)2.催化劑：主催化劑:醋酸鈷；丁酸鈷；醋酸錳等促進(jìn)劑：有機(jī)含氧物，已醛等；溴化物，溴化氨、四溴乙烷等3.影響因數(shù)

雜質(zhì)含量；反應(yīng)溫度；空速；溶劑；轉(zhuǎn)化率第四章催化氧化5催化氧化原理二、非均相催化氧化反應(yīng)1.定義：氣態(tài)有機(jī)原料在固態(tài)Cat存在下，以氣態(tài)氧做氧化劑氧化為有機(jī)產(chǎn)品的過程。2.原料：烯烴；芳烴；醇類；烷烴3.特點(diǎn)：反應(yīng)過程復(fù)雜傳熱過程復(fù)雜第四章催化氧化64.非均相催化氧化反應(yīng)類型：烯烴環(huán)氧化烯丙基氧化烯基氧化偶聯(lián)芳烴催化氧化烷烴催化氧化醇類催化氧化第四章催化氧化7乙酸是用途極為廣泛的有機(jī)酸,主要用于生產(chǎn)乙酸乙烯、乙酸酐、對苯二甲酸(ＰＴＡ)、聚乙烯醇、乙酸乙酯/丁酯等酯類、乙酸鹽類、氯乙酸和乙酸纖維素等。乙酸也用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、涂料、合成纖維、塑料和粘合劑等行業(yè)。我國乙酸主要用途全球乙酸消費(fèi)構(gòu)成質(zhì)量指標(biāo)2.乙酸主要用途

第四章催化氧化9二、生產(chǎn)方法丁烷液相氧化法；甲醇羰基合成法；乙醇-乙醛氧化法；乙烯-乙醛氧化法不同生產(chǎn)方法比較第四章催化氧化10三、乙酸生產(chǎn)規(guī)模乙酸是十分重要的基本有機(jī)原料,目前全世界的生產(chǎn)能力已近900萬ｔ/ａ,產(chǎn)量約700萬ｔ/ａ。我國乙酸生產(chǎn)能力達(dá)到135萬ｔ/ａ,約占世界的15%,產(chǎn)量約占世界產(chǎn)量的143%,達(dá)到97萬ｔ/ａ左右。2002我國乙酸主要生產(chǎn)廠.目前世界最大的單套乙酸生產(chǎn)裝置已達(dá)100萬ｔ/ａ,其次是675萬ｔ/ａ。而我國目前最大的生產(chǎn)廠是吉化公司21萬ｔ/ａ(多套)。單套最大是四川揚(yáng)子江為18萬ｔ/ａ,與國際大公司相比還有很大距離。第四章催化氧化11五、工藝流程及主要設(shè)備

工藝流程圖

主要設(shè)備圖

國內(nèi)生產(chǎn)綜述

第四章催化氧化13第四節(jié)丙烯腈的生產(chǎn)一、性質(zhì)用途1.物理性質(zhì)：常溫常壓：液態(tài),刺激性臭味;沸點(diǎn)：77.3℃;有毒：氫氰酸的十分之一。丙烯腈（AN）是一種易燃、劇毒、有苦杏仁味的無色液體，它具有高極性，可同大多數(shù)有機(jī)溶劑互溶2.化學(xué)性質(zhì)：雙鍵，三鍵（氰基）。加成，水解，聚合，醇解。第四章催化氧化143.丙烯腈用途以丙烯腈為原料可生產(chǎn)腈綸（丙烯腈纖維），丁腈橡膠（NBR）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂（ABS）和苯乙烯-丙烯腈樹脂（SAN）等。丙烯腈主要用于生產(chǎn)腈綸，約占50%，其次是ABS/SAN、己二腈和聚丙烯酰胺等。丙烯腈質(zhì)量指標(biāo)

我國市場情況

2000年丙烯腈生產(chǎn)能力約44.2萬噸/年，產(chǎn)量39.7萬噸，消費(fèi)55萬噸，預(yù)測2005年消費(fèi)86萬噸。第四章催化氧化15三、生產(chǎn)原理1.主反應(yīng)：

C3H6+NH3+1.5O2→CH2=CH-CN+3H2O+512.9KJ/mol2.副反應(yīng)：

C3H6+3NH3+3O2→3HCN+6H2O+Q

占BXQ

1/6

2C3H6+3NH3+3O2→3CH3CN+3H2O+Q

占BXQ

1/7C3H6+O2→CH2=CH-CHO+H2O+Q

占BXQ

1%C3H6+4.5O2→3CO2+3H2O

+Q

占BXQ

?3.催化劑：

主-鉬鉍氧化物；助-磷鐵鈷鎳鉀氧化物第四章催化氧化17四、工藝條件選擇原料配比（mol比）

氨/丙烯=1.1:1丙烯/空氣=1:12丙烯/水蒸氣=1:3(稀釋、載熱、除碳)反應(yīng)溫度450~470℃反應(yīng)壓力0.04~0.1MPa接觸時間5~10s第四章催化氧化18五、工藝流程主要設(shè)備工藝流程示意圖反應(yīng)-回收工藝流程圖粗丙烯晴精制工藝流程圖主要設(shè)備----反應(yīng)器圖第四章催化氧化19自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)第四章催化氧化21反應(yīng)溫度：70-75反應(yīng)時間：3hX乙醛：97%第四章催化氧化22氧化反應(yīng)器

第四章催化氧化23工藝流程示意圖第四章催化氧化25工藝流程圖1第四章催化氧化26第四章催化氧化29第四章催化氧化30第四章催化氧化31第四章催化氧化32目前世界乙酸的主要生產(chǎn)方法是甲醇羰基合成法(ＯＸＯ法),約占世界乙酸生產(chǎn)能力的60%以上。此法是1960年由德國ＢＡＳＦ公司首先建設(shè)了第一套高壓法乙酸生產(chǎn)裝置。由于設(shè)備要求高,原材料和動力消耗大,未能廣泛推廣。1968年美國孟山都公司在高壓法基礎(chǔ)上成功地開發(fā)了低壓ＯＸＯ工藝,并于197