操作条件影响分析

任务二氧化岗位操作条件分析

-------操作条件影响分析项目二乙酸生产提出问题上节课在学习了乙醛氧化生产醋酸基本原理，影响醋酸生成的条件有哪些？又是怎么影响乙醛氧化生产醋酸过程？我们带着下面几个问题，开始本节课的学习。1、乙醛氧化生产醋酸可分为哪两个基本过程？各自的影响因素有哪些？试作简要分析。2、工艺上对乙醛氧化生产醋酸的反应有何要求？3、试分析乙醛氧化生产醋酸过程存在的不安全因素以及生产中所采取的安全措施。

乙醛液相氧化生产醋酸的过程是一个气液非均相反应，可分为两个基本过程：

1、氧气扩散到乙醛的醋酸溶液界面，继而被溶液吸收的传质过程；

2、在催化剂作用下，乙醛转化为醋酸的化学反应过程。新课讲授1.气液传质（氧的吸收与扩散）的影响因素

影响氧的扩散与吸收的主要因素有以下3方面：①氧的通入速度：氧气的通入速率受到经济性和安全性的制约，存在一适宜值。

具体影响方面：

②氧气分布板的孔径：为防止局部过热，生产中采取氧气分段通入氧化塔，各段氧气通入处还设置有氧气分布板，以使氧气均匀地分布成适当大小的气泡，加快氧的扩散与吸收。氧气分布板的孔径与氧的吸收率成反比，孔径小可增加气泡的数量和气液两相接触面积，但孔径过小则造成流体流动阻力增加，使氧气的输送压力增高。孔径过大则会造成气液接触面积降低，并会加剧液相物料的带出。③氧气通过的液柱高度：在一定的通氧速率条件下，氧的吸收率与其通过的液柱高度成正比。液柱高，气液两相接触时间长，吸收效果好，吸收率增加。此外，气体的溶解性能也与压力有关，液柱高则静压高，有利于氧气的溶解和吸收。由表可以看出，液柱超过4m时，氧的吸收率可达97％～98％以上，液柱再增加，氧的吸收率无明显变化。因此，在工业生产中，氧气进入反应器的进口料位置应设置在液面下4.0m或更深的位置处，否则氧气的吸收不充分。2.乙醛氧化速率影响因素乙醛氧化生产醋酸的速率与催化剂的性质和用量、反应温度、反应压力、原料纯度、氧化液的组成等诸多因素有关。

(1)反应温度：温度在乙醛的氧化过程中是一个非常重要的因素，升温有利于过氧乙酸的生成及分解，但副反应加快，低温氧化和降解速度都下降。用氧气氧化时，适宜温度控制为80-85℃，还必须及时连续地除去反应热。2023/5/1099(2)反应压力：操作压力对乙醛氧化过程的影响从两个方面体现。①乙醛氧化反应是一个气体体积减小的反应，增加压力有利于反应向醋酸的方向进行。由于乙醛氧化是液相反应，提高压力，既可以促进氧向液体界面扩散，又有利于氧被反应液吸收。②反应物乙醛的正常沸点为21℃，提高压力，乙醛沸点升高，减少乙醛的挥发。但是，升高压力会增加设备投资费用和操作费用。当用氧气作为氧化剂时，实际生产中操作压力（表压）控制在0.06-0.1MPa。2023/5/101010(3)原料纯度：要求原料乙醛质量百分含量＞99.7％，水分（是一种典型的能阻抑链反应进行的阻化剂）质量百分含量＜0.03％；乙醛原料中三聚乙醛（可使乙醛氧化反应的诱导期增长，并易被带入成品醋酸中，影响产品质量）质量百分含量＜0.01％。反应以自由基为载体，所以凡能夺取反应链中自由基的杂志，称为阻化剂。2023/5/10石油化工过程系统概论1111

(4)氧化产物液的组成：一定条件下，乙醛液相氧化所得的反应产物液称为氧化产物液（其主要成分有醋酸锰、醋酸、乙醛、氧、过氧醋酸，此外还有原料带入的水分及副反应生成的醋酸甲酯、甲酸、二氧化碳等）。氧化液中醋酸浓度和乙醛浓度的改变对氧的吸收能力有较大影响。

①当氧化液中醋酸质量百分含量为82％～95％时，氧的吸收率保持在98％左右，超出此范围，氧的吸收率下降。②当氧化液中乙醛质量百分含量在5％～15％时，氧的吸收率也可保持在98％左右，超出此范围，氧的吸收率下降。③从产品的分离角度考虑，一般在流出的氧化液中乙醛含量不应超过2％～3％(质量)。Descri