乙醛氧化制醋酸工藝仿真軟件精制工段

1、乙醛氧化制醋酸工藝仿真軟件 精制工段北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司2009年1月第一章 概述大慶醋酸裝置是大慶三十萬噸乙烯一期工程的組成部分。此裝置是依靠國內(nèi)技術(shù)力量，參考上海石油化工總廠的實際生產(chǎn)情況，由上海醫(yī)藥設(shè)計院設(shè)計。大慶醋酸裝置是西德引進乙醛裝置的配套工程，起始原料為乙烯，乙烯氧化生成乙醛，再由乙醛為原料氧化生成醋酸。醋酸裝置設(shè)計年生產(chǎn)能力為成品醋酸7萬噸/年。同時生產(chǎn)副產(chǎn)品混酸700噸/年，醋酸甲酯650噸/年。1997年10月改擴建，年生產(chǎn)能力為10萬噸。第二章 生產(chǎn)方法及工藝路線一 生產(chǎn)方法及反應(yīng)機理。乙醛首先氧化成過氧醋酸，而過氧醋酸很不穩(wěn)定，在醋酸錳的催化下發(fā)生分解，同時使另

2、一分子的乙醛氧化，生成二分子乙酸。氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)。ch3cho+o2ch3cooohch3coooh+ch3cho2ch3cooh在氧化塔內(nèi)，還有一系列的氧化反應(yīng)。乙醛氧化制醋酸的反應(yīng)機理一般認為可以用自由基的鏈接反應(yīng)機理來進行解釋，常溫下乙醛就可以自動地以很慢的速度吸收空氣中的氧而被氧化生成過氧醋酸：過氧醋酸以很慢的速度分解生成自由基。自由基引發(fā)一系列的反應(yīng)生成醋酸。但過氧醋酸是一個極不安定的化合物，積累到一定程度就會分解而引起爆炸。因此，該反應(yīng)必須在催化劑存在下才能順利進行。催化劑的作用是將乙醛氧化時生成的過氧醋酸及時分解成醋酸，而防止過氧醋酸的積累、分解和爆炸。二 工藝流程簡述。1、

3、裝置流程簡述本裝置反應(yīng)系統(tǒng)采用雙塔串聯(lián)氧化流程，乙醛和氧氣首先在全返混型的反應(yīng)器第一氧化塔t-101中反應(yīng)（催化劑溶液直接進入t-101內(nèi)）然后到第二氧化塔t-102中再加氧氣進一步反應(yīng)，不再加催化劑。一塔反應(yīng)熱由外冷卻器移走，二塔反應(yīng)熱由內(nèi)冷卻器移除，反應(yīng)系統(tǒng)生成的粗醋酸進入蒸餾回收系統(tǒng)，制取成品醋酸。蒸餾采用先脫高沸物，后脫低沸物的流程。粗醋酸經(jīng)氧化液蒸發(fā)器e-201脫除催化劑，在脫高沸塔t-201中脫除高沸物，然后在脫低沸塔t-202中脫除低沸物，再經(jīng)過成品蒸發(fā)器e-206脫除鐵等金屬離子，得到產(chǎn)品醋酸。從低沸塔t-202頂出來的低沸物去脫水塔t-203回收醋酸，含量99%的醋酸又返回精

4、餾系統(tǒng)，塔t-203中部抽出副產(chǎn)物混酸，t-203塔頂出料去甲酯塔t-204。甲酯塔塔頂產(chǎn)出甲酯，塔釜排出廢水去中和池處理。2、精餾(精制)系統(tǒng)流程簡述從氧化塔來的氧化液進人氧化液蒸發(fā)器(e201)，醋酸等以氣相去高沸塔（t-201)，蒸發(fā)溫度120130c。蒸發(fā)器上部裝有四塊大孔篩板，用回收醋酸噴淋，減少蒸發(fā)氣體中夾帶催化劑和膠狀聚合物等，以免堵塞管道和蒸餾塔塔板。醋酸錳和多聚物等不揮發(fā)物質(zhì)留在蒸發(fā)器底部，定期排人高沸物貯罐(v-202)，目前一部分去催化劑系統(tǒng)循環(huán)使用。 高沸塔常壓蒸餾，塔釜液為含醋酸90x102以上的高沸物混合物，排人高沸物貯罐，去回收塔(t-205)。塔頂蒸出醋酸和全部

5、低沸點組分(乙醛，酯類、水，甲酸等)。回流比為1：1，醋酸和低沸物去低沸塔(t-202)分離。 低沸塔也常壓蒸餾，回流比15：1，塔頂蒸出低沸物和部分醋酸，含酸約7080，去 脫水塔(t-203)。 低沸塔釜的醋酸已經(jīng)分離了高沸物和低沸物，為避免鐵離子和其他雜質(zhì)影響質(zhì)量。在成品蒸發(fā)器(e-206)中再進行一次蒸發(fā)，經(jīng)冷卻后成為成品，送進成品貯罐(v-402)。 脫水塔同樣常壓蒸餾，回流比20：1，塔頂蒸出水和酸、醛、酯類，其中含酸3456712t102氣相溫度 tr一1068 與上部液相溫差大于1513t101、t102尾氣含氧 102 5(v)序號名 稱儀 表 信 號單 位控制指標備 注14

6、t一101、t一102出料過氧酸 102 97(wt)19t102出料含醛 102 03(wt)。20t102出料含甲酸 102 995(wt)42 t203頂出料含酸 102 700(wt)44各塔，中間罐的液位 102 307045v401aa/b壓力 pi401abmpa 0400246 v401a/b液位 ii401a/b 102 502547 v402溫度 ti一402ae 351548 v402液位 li一402ae 102 108049 v401ab溫度 ti401a/b 35分析項目序號名稱單位控制指標備注1p209回收醋酸%9852t203側(cè)采含醋酸%50703t204頂采出

7、料含乙醛%12754t204頂采出料含醋酸甲酯%86215成品醋酸p204出口含醋酸%99.5第四章 崗位操作法。一 冷態(tài)開車1. 引公用工程2. n2吹掃、置換氣密3. 系統(tǒng)水運試車4. 酸洗反應(yīng)系統(tǒng)5. 精餾系統(tǒng)開車（1） 進酸前各臺換熱器均投入循環(huán)水；（2） 開各塔加熱蒸汽，預(yù)熱到45c開始由v102向氧化液蒸發(fā)器e201進酸，當e201液位達30%時，開大加熱蒸汽，出料到高沸塔t201；（3） 當t201液位達30%時，開大加熱蒸汽，當高沸塔凝液罐v201液位達30%時啟動高沸塔回流泵p201建立回流，穩(wěn)定各控制參數(shù)并向低沸塔t202出料；（4） 當t202液位達30%時，開大加熱蒸汽

8、，當?shù)头兴汗辷203液位達30%時啟動低沸物回流泵p203建立回流，并適當向脫水塔t203出料；（5） 當t202塔各操作指標穩(wěn)定后，向成品醋酸蒸發(fā)器e206出料，開大加熱蒸汽，當醋酸儲罐v204液位達30%時啟動成品醋酸泵p204建立e206噴淋，產(chǎn)品合格后向罐區(qū)出料；（6） 當t203液位達30%后，開大加熱蒸汽，當脫水塔凝液罐v205液位達30%時啟動脫水塔回流泵p205全回流操作，關(guān)閉側(cè)線采出及出料。塔頂要在822c時向外出料。側(cè)線在1102c時取樣分析出料。6. 全系統(tǒng)大循環(huán)和精餾系統(tǒng)閉路循環(huán)（1） 氧化系統(tǒng)酸洗合格后，要進行全系統(tǒng)大循環(huán)：v402 t101 t102 e201

9、t201 t202 t203 v209 e206 v204 v402 （2） 在氧化塔配制氧化液和開車時，精餾系統(tǒng)需閉路循環(huán)。脫水塔t203全回流操作，成品醋酸泵p204向成品醋酸儲罐v402出料，p402將v402中的酸送到氧化液中間罐v102，由氧化液輸送泵p102送往氧化液蒸發(fā)器e201構(gòu)成下列循環(huán)： 頂 頂全回流 t201 t202 t203 底 e206 p204 v402 p402 e201 p102 v102 等待氧化開車正常后逐漸向外出料。 7. 第一氧化塔投氧開車8. 第二氧化塔投氧9. 系統(tǒng)正常運行二正常停車1. 氧化系統(tǒng)停車2. 精餾系統(tǒng)停車將氧化液全部吃凈后，精餾系統(tǒng)開

10、始停車。（1） 當e-201液位降至20%時，關(guān)閉e-201蒸汽。當t-201液位降至20%以下，關(guān)閉t-201蒸汽，關(guān)t-201回流，將v-201內(nèi)物料全部打入t-202后停p-201泵，將v-202、e-201、t-201內(nèi)物料由p-202泵全部送往t-205內(nèi)，再排向v-406罐。關(guān)閉t-201底排。（2） 待物料蒸干后，停t-202加熱蒸汽，關(guān)閉lic-205及t-202回流，停e-206噴淋fic-214。將v-203內(nèi)物料全部打入t-203塔后，停p-203泵。（3） 將e-206蒸干后，停其加熱蒸汽，將v-204內(nèi)成品酸全部打入v-402后停p-204泵，并關(guān)閉全部閥門。（4）

11、停t-203加熱蒸汽，關(guān)其回流，將v-205內(nèi)物料全部打入t-204塔后，停p-205泵，將v-206內(nèi)混酸全部打入v-405后停p-206。t-203塔內(nèi)物料由再沸器倒淋裝桶。（5） 停t-204加熱蒸汽，關(guān)其回流，將v-207內(nèi)物料全部打入v-404后停p-207泵。t-204塔內(nèi)廢水排向廢水罐。（6） 停t-205加熱蒸汽，將v-209內(nèi)物料由p-209泵打入t-205，然后全部排向v-406罐。（7） 蒸餾系統(tǒng)的物料全部退出后，進行水蒸餾。3. 催化劑系統(tǒng)停車4. 罐區(qū)系統(tǒng)停車5. 水運清洗6. 停部分公用工程：循環(huán)水、蒸汽7. 氮氣吹掃三 緊急停車1. 事故停車主要是指裝置在運行過程

12、中出現(xiàn)的儀表和設(shè)備上的故障而引起的被迫停車。采取的措施如下：（1） 首先關(guān)掉fic-102、fic-103、fic-106三個進物料電磁閥。然后關(guān)閉進氧進醛線上的塔壁閥。（2） 根據(jù)事故的起因控制進氮量的多少，以保證尾氣中含氧小于510-2（v）。（3） 逐步關(guān)小冷卻水直到塔內(nèi)溫度降為60c，關(guān)閉冷卻水tic-104a/b。（4） 第二氧化塔關(guān)冷卻水由下而上逐個關(guān)掉并保溫60c。精餾系統(tǒng)視事故情況決定單塔停車或是全線停車，停車方案參照二。2. 緊急停車生產(chǎn)過程中，如遇突發(fā)的停電、停儀表風、停循環(huán)水、停蒸汽等而不能正常生產(chǎn)時，應(yīng)做緊急停車處理。（1） 緊急停電儀表供電可通過蓄電池逆變獲得，供電時

13、間30分鐘；所有機泵不能自動供電。1. 氧化系統(tǒng)正常來說，緊急停電p-101泵自動聯(lián)鎖停車。a) 馬上關(guān)閉進氧進醛塔壁閥。b) 及時檢查尾氣含氧及進氧進醛閥門是否自動連鎖關(guān)閉。2. 精餾系統(tǒng)此時所有機泵停運。a) 首先減小各塔的加熱蒸汽量。b) 關(guān)閉各機泵出口閥，關(guān)閉各塔進出物料閥。c) 視情況對物料做具體處理。3. 罐區(qū)系統(tǒng)a) 氧化系統(tǒng)緊急停車后，應(yīng)首先關(guān)閉乙醛球罐底出料閥及時將兩球罐保壓。b) 成品進料及時切換至不合格成品罐v-403。（2） 緊急停循環(huán)水停水后立即做緊急停車處理。停循環(huán)水時pi-508壓力在0.25mpa連鎖動作（目前未投用）。fic-102、fic-103、fic-1

14、06三電磁閥自動關(guān)閉。1. 氧化系統(tǒng)停車步驟同事故停車。注意氧化塔溫度不能超得太高，加大氧化液循環(huán)量。2. 精餾系統(tǒng)a) 先停各塔加熱蒸汽，同時向塔內(nèi)充氮，保持塔內(nèi)正壓。b) 待各塔溫度下降時，停回流泵，關(guān)閉各進出物料閥。（3） 緊急停蒸汽同事故停車。（4） 緊急停儀表風所有氣動薄膜調(diào)節(jié)閥將無法正常啟動，應(yīng)做緊急停車處理。1. 氧化系統(tǒng)應(yīng)按緊急停車按鈕，手動電磁閥關(guān)閉fic-102、fic-103、fic-106三個進醛進氧閥。然后關(guān)閉醛氧線塔壁閥，塔壓力及流量等的控制要通過現(xiàn)場手動副線進行調(diào)整控制。其他步驟同事故停車。2. 精餾系統(tǒng)所有蒸汽流量及塔罐液位的控制要通過現(xiàn)場手動進行操作。停車步驟

15、同二。 四工藝控制理論一、產(chǎn)品質(zhì)量與操作參數(shù)的關(guān)系： 1、氧化系統(tǒng)：氧化液含錳控制在010020x10102(wt) t102塔氧化液含醛03x10102(wt) 氧化液含醛過高易造成產(chǎn)品氧化值降低或不合格。 2、精餾系統(tǒng)： 、t201塔底溫度 1313c 底溫過高會使成品氧化值降低或色度不合格。 、t202塔頂溫度 1092c 頂溫度過低會使成品純度降低。 、e206底排量連續(xù) 10kg/h 不排會使成品中的金屬離子含量高和色度不合格。、t203塔側(cè)線采出溫度1102c，采出量105kgh 如不正常采出則會使成品中的甲酸含量升高。 3、(1)轉(zhuǎn)化率：催化劑活性較好，t101塔中產(chǎn)生的付產(chǎn)物較

16、少，產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率較高。 (2)收率：t205塔底排高沸量少，含酸較低。 t203塔頂出料含酸較少8，側(cè)線混酸采出較少均會使產(chǎn)品收率提高。五 精餾崗位操作法精餾崗位操作法： (1)、開、停車操作： 見裝置開車步驟及裝置停車步驟： (2)、正常操作： 、e201蒸發(fā)器。 a、釜液(循環(huán)錳)，連續(xù)排出約06th，去v306(排出量與加到氧化塔的量相同)。 b、釜液每周抽一次，由p202泵抽出25噸，送t205塔回收處理。 c、釜液位控制為5575由frc202調(diào)節(jié)蒸汽加入量來控制。 d、噴淋量控制為950kgh，由frc201調(diào)節(jié)閥來控制。 e、蒸發(fā)器溫度控制為1223，e201液位lic201與蒸

17、汽frc202是串級調(diào)節(jié)。 、t201高沸塔 a、釜溫控制為1313c，由frc203，調(diào)節(jié)加入蒸汽量，排放釜料量等來實現(xiàn)。 b、釜液位控制為3565，由frc203調(diào)節(jié)加入蒸汽量來控制。 ， c、塔頂溫度控制為1153，由frc204調(diào)節(jié)回流量來控制?；亓鞅纫话銥?：1。 d、v202液位控制為2080。 e、v、201液位控制為3570。t201塔頂出料由lic203控制，指示fi205觀察。v201罐中的回流液溫度由tic202來控制，一般為70。 f、t201塔頂溫度控制與回流frc204是串級調(diào)節(jié)。底液位lic202與加熱蒸汽frc203是串級調(diào)節(jié)。 g. t201底排影響成品中的氧

18、化值和色度。 、t202低沸塔： a、釜溫控制為1312c，由frc206調(diào)節(jié)加熱蒸汽量等來控制。 b、頂溫控制為1092c，由frc207調(diào)節(jié)回流量來控制?；亓鞅纫话銥?5：1。 c、釜液位控制為3570，由frc206調(diào)節(jié)加熱蒸汽量，lic205調(diào)節(jié)底出料量等來控制。 d、v203罐中的回流液溫度由tic205控制，一般為70，t202頂出料由lic206控制，指示f1208觀察。 e、t202塔頂溫度控制與回流frc207是串級調(diào)節(jié)。底溫度控制與加熱蒸汽 frc206是串級調(diào)節(jié)。 f、t202塔的頂溫度影響著成品的純度和甲酸含量。 、e206成品蒸發(fā)器 釜液位控制為2060，由frc20

19、9調(diào)節(jié)加熱蒸汽和lic205調(diào)節(jié)進料量來控制。 噴淋量控制為960kgh，由frc214控制。 v204液位控制3570，由lic207調(diào)節(jié)出料量等來控制。 e206底排有一小跨線連續(xù)排醋酸的重金屬化合物至208罐中，v208罐液位由lic214出料控制。 e206底排影響著成品的色度及重金屬含量。 、t203脫水塔： a、釜液位控制為3570，由frc210調(diào)節(jié)加入蒸汽量和lic208調(diào)節(jié)出料量等來實現(xiàn)。 b、釜溫控制為1302，由frc210調(diào)節(jié)加熱蒸汽量等來實現(xiàn)。 側(cè)線采出根據(jù)溫度(1082)及分析結(jié)果來決定采出量。 頂溫控制為81i2，由frc211調(diào)節(jié)出料量等來實現(xiàn)，回流比為20：1。 v205液位控制3570。 v206液位控制3070。 t203塔頂回流由lic210來控制，指示fi216觀察，t203塔的底溫度及側(cè)線混酸的采出量直接影響著成品中的甲酸含量。 、t204甲酯塔 a、釜液位控制為4070，由frc212調(diào)節(jié)加入蒸汽量和lic211調(diào)節(jié)底排量等來調(diào)節(jié)。 b、釜溫控制為1055，由frc212調(diào)節(jié)加入蒸汽量等來控制。 c、頂溫控制為635，由frc213調(diào)節(jié)回流量等來控制?；亓鞅葹?4：1。 d、v207液位控制為3570。 出料由lic212控制，送向罐區(qū)v404罐中。 ， t204塔底排廢水進入廢水收集罐進行處理。 、t205高沸物回收