醋酸生产-乙醛氧化法生产醋酸的工艺参数

乙醛氧化法生产醋酸的工艺参数我们知道，乙醛氧化是强放热反应，而且乙醛的爆炸极限范围宽，所以气相氧化不仅不安全，还不能保证反应热的均匀移出，增加副反应，使醋酸收率下降。所以工业生产中都采用乙醛液相催化氧化制醋酸。本节课就来学习乙醛氧化法的工艺参数。乙醛液相氧化生产醋酸是气液非均相反应的过程：一，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；二，在催化剂作用下，乙醛转化为醋酸的化学反应过程。通入氧气速率越快，气液接触面积越大，氧气吸收率越高，设备生产能力增大。当通入氧气速率超过一定值后，氧气的吸收率反而会降低，氧气的损耗相应地加大，还会把大量乙醛与醋酸液物料带出。氧气吸收不完全会引起尾气中氧的浓度增加，造成不安全因素。氧气通入速率受到经济性和安全性的制约，存在一适宜值。1、氧气通入速度为防止局部过热，采取氧气分段通入氧化塔，各段氧气通入处设置有氧气分布板，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。孔径小，可增加气泡的数量和气液两相接触面积。孔径过小，造成流体流动阻力增加，使氧气输送压力增高。孔径过大，造成气液接触面积降低，加剧液相物料的带出。根据生产工艺的要求合理设计。2、氧气分布板孔径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。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。一般，液柱超过4m时，氧的吸收率可达97％～98％以上。3、氧气通过的液柱高度下面再学习影响乙醛氧化为醋酸的化学反应过程的工艺参数：影响反应过程的的主要参数有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，其中催化剂之前已经讨论过，现在讨论其他参数的影响。乙醛氧化成过氧醋酸及过氧醋酸分解的速率都随温度的升高而加快。温度过高：副反应加剧；提高系统压力使乙醛保持液相；催化剂烧结甚至失活；增加设备投资。温度过低：降低乙醛氧化为过氧醋酸以及过氧醋酸分解的速率，易导致过氧醋酸的积累。用氧气氧化时适宜温度控制为343～353K，必须及时连续地除去反应热。1、反应温度提高反应压力：促进氧向液体界面扩散；有利于氧被反应液吸收；使乙醛沸点升高，减少乙醛的挥发。但增加设备投资费用和操作费用。实际生产操作压力控在0.15MPa（表压）左右。2、反应压力阻化剂：夺取反应链中自由基的杂质。水：能阻抑链反应进行。要求原料w(乙醛)>99.7％，w(水)<0.03％。三聚乙醛：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，要求原料w(三聚乙醛)<0.01％。3、原料纯度氧化液：乙醛液相氧化所得的反应液。主要成分：醋酸锰、醋酸、乙醛、氧、过氧醋酸，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：当氧化液中w(醋酸)=82％～95％，氧吸收率保持在98％左右，超出此范围，氧的吸收率下降。当氧化液中w(乙醛)=5％～15％时，氧的吸收率保持在98％左右，超出此范围，氧的吸收率下降。从产品的分离角度考虑，氧化液中w(乙醛)≤2％～3％。4、氧化液的组成下面总结一下，影响乙醛氧化制醋酸的工艺参数有氧气通入速度、氧气分布板孔径、氧气通过的液柱高度、催化剂的性质和用量、反应温度、反应压力