醋酸生产工艺分析及探讨毕业论文

醋酸生产工艺分析及探讨,小组成员:,第一章 绪论,第一节 乙酸的概述第二节乙酸的应用,第一节乙酸的概述,结构简式：CH3COOH,分子式：C2H4O2 相对分子质量:60.05,一、物理性质,沸点：117.90C、熔点：16.60C，易结成冰一样的晶体。（冰醋酸由此得名）常温下为无色有强烈刺激性气味的液体与水、酒精以任意比互溶,二、化学性质,与醇类酯化反应：与不饱和烃的酯化反应 分解反应,酸性 能直接与一些金属氧化物和氢化物反应生成乙酸盐.氧化反应醋酸胺化反应,第二节 醋酸的应用,在医药行业,醋酸作为溶剂和医药合成原料. 主要用来生成青霉素G钾,普鲁卡因青霉素,退热水等.在天然橡胶方面,作为凝固剂/在照相中,作为显影的配方在染料纺织印染中,主要应用于分散和还原染料的生产.,第二章 醋酸的合成工艺,第一节 乙醛氧化生成乙酸第二节 甲醇低压羰化生产乙酸第三节 乙烯直接氧化法第四节 轻烃液相氧化法第五节 煤制醋酸第六节 其他工艺第七节 讨论,第一节 乙醛氧化生成乙酸,一、反应原理二、工艺条件 乙醛液相氧化生成乙酸是通入反应器的氧,先扩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,影响乙醛氧化的主要因素有以下几个:,影响乙醛氧化成乙酸的工艺的条件,1.氧的通入速度2.氧化通过液柱的高度3,催化剂的用量4.氧化液的组成,5.乙醛与氧的配比6.原料纯度7.反应温度8.反应压力,三、工艺流程简述,工艺过程为:将含5%10%乙醛的醋酸液通入空气或氧气氧化,催化剂为醋酸锰或醋酸钴,反应温度5080,反应压力0.11.0MPa。除主产物醋酸外,还有甲醛和甲酸等副产物生成 。乙醛转化率90%以上,醋酸选择性大于94%。,第二节 甲醇低压羰化生产乙酸,一、反应原理副反应:,此外,尚有甲烷 、丙酸(由原料甲醇中含有的乙醇羰基化生成)等副产物。由上列副反应知,生成醋酸甲酯和二甲醚的反应是一个可逆反应。因此,在生产上可将它们返回反应器,以增产醋酸。反应中有部分CO因副反应转化为CO,故以一氧化碳为基准,生成醋酸的选择性仅为90%,二、流程概述,此合成工艺流程由三部分组成：反应精制轻组分回收,第三节 乙烯直接氧化法,一、工艺原理 乙烯气相直接氧化生成醋酸的反应式为： 主要的副反应有乙烯氧化生成乙醛和燃烧反应生成 二氧化碳。,二、催化剂 催化剂体系中除以Pd为主活性组分外，还添加另两种活性组分：杂多酸及其盐；从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族元素的金属元素中选择一种金属。,三、工艺流程 来自界区外的新鲜乙烯、氧气、氮气和水一起送进循环压缩机排出侧的循环气流中，经反应器进、出料反应器热交换器加热后，进入填充有催化剂的气相列管反应器中进行反应. 反应器为固定床副产蒸汽形式，送入反应器壳侧的锅炉给水移走反应放出的热量并产生水蒸气，在这种反应条件下，醋酸的选择性为86.4，乙醛的选择性8.1，二氧化碳选择性5.1；乙烯的单程转化率为7.4。,反应生成物在进、出料热交换器内被热交换器内被冷却到100，并进一步冷却到50，进入闪蒸塔，冷凝出大部分的醋酸、水和约25的乙醛。气相物料依次进入醋酸洗涤塔和水吸收塔，吸收其余残余的醋酸和乙醛。 洗涤塔塔顶气体含的乙烯、氧气、氮气、二氧化碳和水，被循环回反应器。当二氧化碳质量分数达到5时，需要抽取约占总量25的气体，进入二氧化碳脱除系统。由于该气体的氧含量高，可采用一种质量分数组成为25 4% 和1% 的钒酸盐、硼酸,盐溶液吸收二氧化碳，贫二氧化碳气体回入循环气流中，富碳酸溶液经水蒸气加热解吸二氧化碳而得到再生。 闪蒸塔河醋酸洗涤塔的釜液合在一起，进入醋酸塔，从塔顶蒸出乙醛和部分水分，塔釜为醋酸溶液。由于该工艺中副产的乙醛量较大（8.1选择性）决定使用乙醛塔回收富产乙醛。乙醛塔釜液是醋酸稀溶液，与醋酸塔釜液汇合后送入醋酸回收系统。 从醋酸溶液中回收醋酸，通常使用一种低,沸点溶剂进行液-液萃取，该工艺选用二异丙醚（DIPE）为萃取溶剂，醋酸水溶液先冷却到20，在醋酸萃取塔内与循环萃取剂逆流接触。从塔顶流出的萃取液，被送去溶剂再生塔，塔底流出的萃余液被送至溶剂回收塔。,第四节 轻烃液相氧化法,一、工艺原理 正丁烷或石脑油在液相中氧化主反应为： 副反应过程机理较复杂，一般认为是自由基反应，在此不予讨论。,二、工艺流程 空气从喷射式连续塔底部喷出，与丁烷进行液相反应。出塔后在冷却器冷却，部分未反应烃及反应产物经冷凝后在气液分离器中进行分离，气体减压降温后进一步回收烃，然后放空。液相含有醋酸、水、烃及其他中间产物，在分离器中进行分离，上层油相主要是烃，返回反应塔；下层水相中的烃进一步在分离系统中回收，返回循环。,脱烃后的产物中含有低沸点醛、酮、酯、醇、酸、水以及一些高沸点物质。低沸点产物可以单独分离或者作为混合物分离，大多数成分可以氧化成醋酸。2-丁酮一般分出作为产品出售。一般加入醚作共沸剂以分离水。脱水后的馏分通过精馏进行甲酸分离，然后精馏脱去其他杂质，精馏塔底残渣进行焚烧。,第五节 煤制醋酸,随着煤化工在国内的发展，以煤为原料制合成气，在从合成气中提取CO，剩余的合成气去合成甲醇，生成的甲醇再与CO反应生成醋酸。这就是目前国内大家比较关注的煤制醋酸工艺路线。 煤制醋酸工艺路线可以有中压法和低压法两种，两种方法区别在于煤气化上，而醋酸合成、变压吸附、氢目的是一样的。同时也可以采用低温精馏的方法分离CO和 .,煤制醋酸工艺方块图,粉煤气化或水煤浆,激冷,脱硫脱碳,变换,压缩,变压吸附或精馏,醋酸合成,醋酸精馏,PSA-,压缩,甲醇合成回路,甲醇精馏,煤O2H2O,CO2,H2S,CO2,驰放气,醋酸成品,产品甲醇,第六节 其他工艺,除了上述介绍的五种工艺外，还有一些其他的工艺。如：乙烷直接氧化制醋酸、天然气氧化法制醋酸、天然气经非合成气制醋酸等合成工艺。,第七节 讨论,目前，国外乙酸工业生产工艺主要有甲醇羟基合成法、乙醛氧化法、丁烷（轻油）液相氧化法等。 对于乙醛氧化生产乙酸由于乙醛的爆炸极限范围宽，生产不安全，而且会引起局部过热，以及氧化副反应多，乙醛产率低等,不适合现在工业的发展。乙烯直接氧化法，与其他装置相比，乙烯直接氧化法的装置建造成本明显降低.因需消耗乙烯资源，产品成本较高，国外已淘汰,轻烃氧化法工艺分离比较复杂，特别是甲酸含量高对设备腐蚀严重,现在已基本