醋酸生产工艺分析及探讨毕业论文

1、小组成员小组成员:第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 乙酸的概述乙酸的概述 第二节乙酸的应用第二节乙酸的应用第一节乙酸的概述第一节乙酸的概述O官能团官能团羧基：羧基：COH（或（或COOH）结构简式：结构简式：CH3COOH分子式：分子式：C2H4O2 相对分子质量相对分子质量:60.05一、物理性质一、物理性质 沸点：沸点：117.90C、熔点：、熔点：16.60C，易结成冰，易结成冰一样的晶体。（冰醋酸由此得名）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、酒精以任意比互溶与水、酒精以任意比互溶二、化学性质二、化学性质 与醇类

2、酯化反应： 与不饱和烃的酯化反应 分解反应OHCOORCHROHCOOHCH233OHCHOOCCHCHCOOHCHOCHCH232322221OHOCCHCOOHCH223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HCLCLOOHCHCLCOOHCH2233333)(33OHPCOCLCHPCLCOOHCH第二节第二节 醋酸的应用醋酸的应用 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.第二章第二章 醋酸的合成

3、工艺醋酸的合成工艺 第一节第一节 乙醛氧化生成乙酸乙醛氧化生成乙酸 第二节第二节 甲醇低压羰化生产乙酸甲醇低压羰化生产乙酸 第三节第三节 乙烯直接氧化法乙烯直接氧化法 第四节第四节 轻烃液相氧化法轻烃液相氧化法 第五节第五节 煤制醋酸煤制醋酸 第六节第六节 其他工艺其他工艺 第七节第七节 讨论讨论第一节第一节 乙醛氧化生成乙酸乙醛氧化生成乙酸 一、反应原理一、反应原理 二、工艺条件二、工艺条件 乙醛液相氧化生成乙酸是通入反应器的氧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先扩散到乙醛溶液中然后被吸收,借助催化作用借助催化作用,使乙醛氧化成醋酸使乙醛氧化成醋酸,所以所以,

4、影响乙醛氧化的主要影响乙醛氧化的主要因素有以下几个因素有以下几个:)(/01.36421323放热反应molkJCOOHCHOCHOCH影响乙醛氧化成乙酸的工艺的条件影响乙醛氧化成乙酸的工艺的条件 1.氧的通入速度氧的通入速度 2.氧化通过液柱的高度氧化通过液柱的高度 3,催化剂的用量催化剂的用量 4.氧化液的组成氧化液的组成 5.乙醛与氧的配比乙醛与氧的配比 6.原料纯度原料纯度 7.反应温度反应温度 8.反应压力反应压力三、工艺流程简述三、工艺流程简述 工艺过程为工艺过程为:将含将含5%10%乙醛的醋酸液通入乙醛的醋酸液通入空气或氧气氧化空气或氧气氧化,催化剂为醋酸锰或醋酸钴催化剂为醋酸锰

5、或醋酸钴,反反应温度应温度5080,反应压力反应压力0.11.0MPa。除主。除主产物醋酸外产物醋酸外,还有甲醛和甲酸等副产物生成还有甲醛和甲酸等副产物生成 。乙醛转化率乙醛转化率90%以上以上,醋酸选择性大于醋酸选择性大于94%。第二节第二节 甲醇低压羰化生产乙酸甲醇低压羰化生产乙酸 一、反应原理一、反应原理 副反应: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)等副产物。由上列副反应知等副产物。由上列副反应知,生生成醋酸甲酯和二甲醚的反应是一个可逆反应。成醋酸甲酯和二甲醚的反应是

6、一个可逆反应。因此因此,在生产上可将它们返回反应器在生产上可将它们返回反应器,以增产醋以增产醋酸。反应中有部分酸。反应中有部分CO因副反应转化为因副反应转化为CO,故故以一氧化碳为基准以一氧化碳为基准,生成醋酸的选择性仅为生成醋酸的选择性仅为90%二、流程概述二、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 第三节第三节 乙烯直接氧化法乙烯直接氧化法 一、工艺原理一、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。 COOHCHOCHCH3222 二、催化剂二、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

7、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，

8、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 2KBO52OV32COK 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

9、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。第四节第四节 轻烃液相氧化法轻烃液相氧化法 一、工艺原理一、工艺原理 正丁烷或石脑油在液相中氧化主反应为：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。反应，在此不予讨论。OHCOOHCHOHC23

10、210425 . 2 二、工艺流程二、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

11、残渣进行焚烧。 第五节第五节 煤制醋酸煤制醋酸 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 .2H 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2H煤O2H2OCO2H2SCO22H驰放气醋酸成品产品甲醇第六节第六节 其他工艺其他工艺 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。第七节第七节 讨论讨论 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 轻烃氧化法工艺轻烃氧化法工艺分离比较复杂，特别是甲酸