醋酸生產(chǎn)工藝分析及探討畢業(yè)論文

醋酸生產(chǎn)工藝分析及探討,小組成員:,第一章 緒論,第一節(jié) 乙酸的概述第二節(jié)乙酸的應(yīng)用,第一節(jié)乙酸的概述,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH3COOH,分子式：C2H4O2 相對(duì)分子質(zhì)量:60.05,一、物理性質(zhì),沸點(diǎn)：117.90C、熔點(diǎn)：16.60C，易結(jié)成冰一樣的晶體。（冰醋酸由此得名）常溫下為無(wú)色有強(qiáng)烈刺激性氣味的液體與水、酒精以任意比互溶,二、化學(xué)性質(zhì),與醇類酯化反應(yīng)：與不飽和烴的酯化反應(yīng) 分解反應(yīng),酸性 能直接與一些金屬氧化物和氫化物反應(yīng)生成乙酸鹽.氧化反應(yīng)醋酸胺化反應(yīng),第二節(jié) 醋酸的應(yīng)用,在醫(yī)藥行業(yè),醋酸作為溶劑和醫(yī)藥合成原料. 主要用來(lái)生成青霉素G鉀,普魯卡因青霉素,退熱水等.在天然橡膠方面,作為凝固劑/在照相中,作為顯影的配方在染料紡織印染中,主要應(yīng)用于分散和還原染料的生產(chǎn).,第二章 醋酸的合成工藝,第一節(jié) 乙醛氧化生成乙酸第二節(jié) 甲醇低壓羰化生產(chǎn)乙酸第三節(jié) 乙烯直接氧化法第四節(jié) 輕烴液相氧化法第五節(jié) 煤制醋酸第六節(jié) 其他工藝第七節(jié) 討論,第一節(jié) 乙醛氧化生成乙酸,一、反應(yīng)原理二、工藝條件 乙醛液相氧化生成乙酸是通入反應(yīng)器的氧,先擴(kuò)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,影響乙醛氧化的主要因素有以下幾個(gè):,影響乙醛氧化成乙酸的工藝的條件,1.氧的通入速度2.氧化通過(guò)液柱的高度3,催化劑的用量4.氧化液的組成,5.乙醛與氧的配比6.原料純度7.反應(yīng)溫度8.反應(yīng)壓力,三、工藝流程簡(jiǎn)述,工藝過(guò)程為:將含5%10%乙醛的醋酸液通入空氣或氧氣氧化,催化劑為醋酸錳或醋酸鈷,反應(yīng)溫度5080,反應(yīng)壓力0.11.0MPa。除主產(chǎn)物醋酸外,還有甲醛和甲酸等副產(chǎn)物生成 。乙醛轉(zhuǎn)化率90%以上,醋酸選擇性大于94%。,第二節(jié) 甲醇低壓羰化生產(chǎn)乙酸,一、反應(yīng)原理副反應(yīng):,此外,尚有甲烷 、丙酸(由原料甲醇中含有的乙醇羰基化生成)等副產(chǎn)物。由上列副反應(yīng)知,生成醋酸甲酯和二甲醚的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。因此,在生產(chǎn)上可將它們返回反應(yīng)器,以增產(chǎn)醋酸。反應(yīng)中有部分CO因副反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO,故以一氧化碳為基準(zhǔn),生成醋酸的選擇性僅為90%,二、流程概述,此合成工藝流程由三部分組成：反應(yīng)精制輕組分回收,第三節(jié) 乙烯直接氧化法,一、工藝原理 乙烯氣相直接氧化生成醋酸的反應(yīng)式為： 主要的副反應(yīng)有乙烯氧化生成乙醛和燃燒反應(yīng)生成 二氧化碳。,二、催化劑 催化劑體系中除以Pd為主活性組分外，還添加另兩種活性組分：雜多酸及其鹽；從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族元素的金屬元素中選擇一種金屬。,三、工藝流程 來(lái)自界區(qū)外的新鮮乙烯、氧氣、氮?dú)夂退黄鹚瓦M(jìn)循環(huán)壓縮機(jī)排出側(cè)的循環(huán)氣流中，經(jīng)反應(yīng)器進(jìn)、出料反應(yīng)器熱交換器加熱后，進(jìn)入填充有催化劑的氣相列管反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng). 反應(yīng)器為固定床副產(chǎn)蒸汽形式，送入反應(yīng)器殼側(cè)的鍋爐給水移走反應(yīng)放出的熱量并產(chǎn)生水蒸氣，在這種反應(yīng)條件下，醋酸的選擇性為86.4，乙醛的選擇性8.1，二氧化碳選擇性5.1；乙烯的單程轉(zhuǎn)化率為7.4。,反應(yīng)生成物在進(jìn)、出料熱交換器內(nèi)被熱交換器內(nèi)被冷卻到100，并進(jìn)一步冷卻到50，進(jìn)入閃蒸塔，冷凝出大部分的醋酸、水和約25的乙醛。氣相物料依次進(jìn)入醋酸洗滌塔和水吸收塔，吸收其余殘余的醋酸和乙醛。 洗滌塔塔頂氣體含的乙烯、氧氣、氮?dú)?、二氧化碳和水，被循環(huán)回反應(yīng)器。當(dāng)二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5時(shí)，需要抽取約占總量25的氣體，進(jìn)入二氧化碳脫除系統(tǒng)。由于該氣體的氧含量高，可采用一種質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成為25 4% 和1% 的釩酸鹽、硼酸,鹽溶液吸收二氧化碳，貧二氧化碳?xì)怏w回入循環(huán)氣流中，富碳酸溶液經(jīng)水蒸氣加熱解吸二氧化碳而得到再生。 閃蒸塔河醋酸洗滌塔的釜液合在一起，進(jìn)入醋酸塔，從塔頂蒸出乙醛和部分水分，塔釜為醋酸溶液。由于該工藝中副產(chǎn)的乙醛量較大（8.1選擇性）決定使用乙醛塔回收富產(chǎn)乙醛。乙醛塔釜液是醋酸稀溶液，與醋酸塔釜液匯合后送入醋酸回收系統(tǒng)。 從醋酸溶液中回收醋酸，通常使用一種低,沸點(diǎn)溶劑進(jìn)行液-液萃取，該工藝選用二異丙醚（DIPE）為萃取溶劑，醋酸水溶液先冷卻到20，在醋酸萃取塔內(nèi)與循環(huán)萃取劑逆流接觸。從塔頂流出的萃取液，被送去溶劑再生塔，塔底流出的萃余液被送至溶劑回收塔。,第四節(jié) 輕烴液相氧化法,一、工藝原理 正丁烷或石腦油在液相中氧化主反應(yīng)為： 副反應(yīng)過(guò)程機(jī)理較復(fù)雜，一般認(rèn)為是自由基反應(yīng)，在此不予討論。,二、工藝流程 空氣從噴射式連續(xù)塔底部噴出，與丁烷進(jìn)行液相反應(yīng)。出塔后在冷卻器冷卻，部分未反應(yīng)烴及反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝后在氣液分離器中進(jìn)行分離，氣體減壓降溫后進(jìn)一步回收烴，然后放空。液相含有醋酸、水、烴及其他中間產(chǎn)物，在分離器中進(jìn)行分離，上層油相主要是烴，返回反應(yīng)塔；下層水相中的烴進(jìn)一步在分離系統(tǒng)中回收，返回循環(huán)。,脫烴后的產(chǎn)物中含有低沸點(diǎn)醛、酮、酯、醇、酸、水以及一些高沸點(diǎn)物質(zhì)。低沸點(diǎn)產(chǎn)物可以單獨(dú)分離或者作為混合物分離，大多數(shù)成分可以氧化成醋酸。2-丁酮一般分出作為產(chǎn)品出售。一般加入醚作共沸劑以分離水。脫水后的餾分通過(guò)精餾進(jìn)行甲酸分離，然后精餾脫去其他雜質(zhì)，精餾塔底殘?jiān)M(jìn)行焚燒。,第五節(jié) 煤制醋酸,隨著煤化工在國(guó)內(nèi)的發(fā)展，以煤為原料制合成氣，在從合成氣中提取CO，剩余的合成氣去合成甲醇，生成的甲醇再與CO反應(yīng)生成醋酸。這就是目前國(guó)內(nèi)大家比較關(guān)注的煤制醋酸工藝路線。 煤制醋酸工藝路線可以有中壓法和低壓法兩種，兩種方法區(qū)別在于煤氣化上，而醋酸合成、變壓吸附、氫目的是一樣的。同時(shí)也可以采用低溫精餾的方法分離CO和 .,煤制醋酸工藝方塊圖,粉煤氣化或水煤漿,激冷,脫硫脫碳,變換,壓縮,變壓吸附或精餾,醋酸合成,醋酸精餾,PSA-,壓縮,甲醇合成回路,甲醇精餾,煤O2H2O,CO2,H2S,CO2,馳放氣,醋酸成品,產(chǎn)品甲醇,第六節(jié) 其他工藝,除了上述介紹的五種工藝外，還有一些其他的工藝。如：乙烷直接氧化制醋酸、天然氣氧化法制醋酸、天然氣經(jīng)非合成氣制醋酸等合成工藝。,第七節(jié) 討論,目前，國(guó)外乙酸工業(yè)生產(chǎn)工藝主要有甲醇羥基合成法、乙醛氧化法、丁烷（輕油）液相氧化法等。 對(duì)于乙醛氧化生產(chǎn)乙酸由于乙醛的爆炸極限范圍寬，生產(chǎn)不安全，而且會(huì)引起局部過(guò)熱，以及氧化副反應(yīng)多，乙醛產(chǎn)率低等,不適合現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展。乙烯直接氧化法，與其他裝置相比，乙烯直接氧化法的裝置建造成本明顯降低.因需消耗乙烯資源，產(chǎn)品成本較高，國(guó)外已淘汰,輕烴氧化法工藝分離比較復(fù)雜，特別是甲酸含量高對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,現(xiàn)在已基本