醋酸设计基础华卫.doc

南 通 工 学 院 学 士 学 位 论 文摘要本书为乙醛氧化法制醋酸的生产装置的设计说明书，根据本地区的自然条件、原料来源、交通运输、电力供应等实际情况，再结合生产中所需的原料、催化剂、反应条件等问题，我们选择了以乙醛氧化来制取醋酸的生产工艺，该法采用了单塔内冷式反应装置，运用高低高的工艺路线，该法利用醋酸锰作催化剂，反应温度为5070最适合，并对生产过程中的“三废”进行了合理处理，对副产品也进行了回收利用。完整的设计书包括设计说明书、计算书、工艺图纸6张，分别为工艺管道及仪表布置图2张，设备布置图3张，局部管道配置图1张。关键词：乙醛，氧化，醋酸，生产装置，生产工艺，工艺路线AbstractThis book is the specification of produce device. The produce device is due that the acetaldehyde oxidant to manafacte the acetic acid. According to the actual conditional of the natural environment, origin of raw material, transport, supplying electricity and ect of the local ,and the problem of the raw material, catalyst, reaclion condictional and ect. We select the production processing of the acetaldehyde exidating to manafacte the acetic acid. The way uses the reaction device of the form of one tower inner cooling, and applies the process flow of highlowhigh. We reasonly treat the “trirubbish” in the produce course. The byproduce is recovered. The complete specification includes the design specification, the calculation and six drawing papers of processing. The papers are two papers of arranging pipe duct and metering instrument, three papers of arranging equipment and one paper of disposing the local pipe duct.Keywords: acetaldehyde, oxidation, acetic acid, produce device, production processing, process flow第一篇 设计说明第1章 醋 酸1.1 醋酸的生产史醋酸生产从古代的明治时代用伐木干馏的 方法得到木醋酸，经三十年代初期由电石制乙炔、乙醛，形成了所谓的电石法的合成技术，而成为有机合成化学工业的基础。此后，在五十年代随着石油化学工业的蓬勃兴起，醋酸的生产已转换到以乙醛为原料的乙烯法，即石油化学的合成法。 我国醋酸生产起步于1953年，上海试剂一厂按乙醇-乙醛醋酸的路线建成工业装置。开始了醋酸生产。1958年吉林化学工业公司电石厂按电石-乙炔=醋酸路线建成生产装置。随着国明经济的发展，在此后的二十多年中，先后在南通醋酸化工厂，山东新华制药厂等建成了一批以乙醇为原料的中小型醋酸装置。1971年10月贵州有机化工厂1.2万吨电石法醋酸装置投产，改变了我国内部地区 无醋酸生产厂的布局。1977年上海石化总厂化工二厂从国外引进乙烯-乙醛装置以及与其配套的国内自行设计得.5万吨得醋酸装置投产，开辟了国内醋酸生产原料新来源。1982年10月吉林电石厂与国外引进乙烯乙醛装置配套锝万吨醋酸装置投产，使国内醋酸产需矛盾得到缓解，同时也消除了贡的污染。最近，以甲醇和一氧化碳为原料，以锰山都公司的甲醇法生产醋酸技术，由大塞璐公司完成了工业化生产。然而，由于石油资源有限，价格不断上涨。一个用新工艺生产醋酸的时代已经到来。从目前的情况来看，乙烯-乙醛-醋酸路线任是世界上最重要的醋酸生产方法。但其他一些方法在某写国家任很重要，比如丁烷氧化在美国就是一个重要的方法，某些农副产品资料非常丰富的国家仍采用乙醇-乙烯-醋酸路线。甲醇羰化工艺有着其他路线无法比拟的优点，它已成醋酸生产的中流砥柱，而且将继续相当长的时间。1.2 醋酸的性质与用途一、 醋酸的物理化学性质醋酸学名为乙酸，分子式CH3COOH,分子量为60.05，是无色透明带有强刺激性气味的液体，是最为重要的一种有机酸，其主要物理性质如下表： 表11 醋酸的物性项目数据熔点16.75沸点（760mmHg）118.1密度（）1049.2kg/m3粘度（40）0.910-3Pa.s临界温度321.6临界压力56.1105Pa临界密度351kg/m3燃烧热876.7kJ/mol生成热-486.5kJ/mol闪点41.7比热（20）1.976kJ/kg（118140）6.2802kJ/kg（140180）5.317kJ/kg熔解热（16.58）187.15kJ/kg汽化热（118.3）405.28kJ/kg自燃温度565爆炸极限（空气中）417%（体积）毒性蒸汽刺激呼吸道及气管粘膜，液体可烧灼皮肤醋酸是典型的有机酸，由于游离羰基有很高的稳变异构现象，因二活性能力较强，切特别稳定。当氢离子离介时，这种稳定现象可被加强，羰基在某种状况下能活化临近的甲基，从而使之发生特殊的加成或取代反应。醋酸还有缔合特性，它能通过氢键形成二元络合物。在沸点温度下的水溶液中醋酸以二聚物形式存在，甚至在气相中，它仍以双分子缔合状态存在。二、醋酸的主要用途（1） 制醋酸乙炔 醋酸乙炔是聚乙烯醇、维尼纶纤维的主要原料；它也可作为胶乳、涂料、织物整理剂、胶粘剂的原料，生产醋酸乙烯是目前醋酸的最大用途之一。（2） 制醋酸纤维素生产醋酸酐，再加工成醋酸纤维素是醋酸的第二大用途。醋酐和醋酸纤维素均广泛应用于制造塑料、人造丝、喷漆、照相底片、透明纸以及染料、医药等。（3） 制取醋酸酯类溶剂 醋酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯和戊酯大量用作工业溶剂。多用于喷漆、增塑剂、医药、香料。（4） 制取氯醋酸与醋酸盐 一氯醋酸是制造除草剂2，4-D等的原料。醋酸纳是制草、织物、染料、照相底片的中和剂和媒染剂。（5） 作织物的整理剂醋酸可作为尼纶、丙烯纤维织物的整理剂，是生产染料、颜料的重要中间体。 （6） 用于制药功业 醋酸还可作为生产纤维素、抗生素、荷尔蒙和其他药物的原料；。（7） 制取乙酰化合物醋酸还可生产乙酰氯、乙酰胺、二甲基乙酰胺、乙酰苯胺等。1.3 安全生产制度一、操作规程：1生产安全技术规程（1）氧化塔液面应不低于液面计200mm，防止废气串入蒸发系统引起爆炸。（2）氧化塔防爆膜每年大修更换一次，爆炸膜的厚度不得超过0.3mm安装前应作定压实验，爆破压力不得超过2.3Kg/cm3。（3）经常定期分析醋酸锰得含量在0.08-0.12%控制气相温度不得超过液相温度，一旦超过液相温度10以上，或气相温度突然急剧上升，应立即采取措施，否则可能发生剧烈爆炸。（4） 浓乙醛贮罐，在每年大修时，应进行强度试验。（5） 浓乙醛贮罐得安全阀几氧化塔得管道上得止逆阀应灵活好用每年应检修一次。2 设备运转安全技术规定：（1）运转设备在开车前，应该先盘车，如盘不动，应找机械工检修，正常后方可启动。（2）转动设备在运转时，禁止在设备内进行清扫，注油和检修。（3）开启压力大的蒸汽阀门时要慢慢打开，时先将泄水阀打开，人应站在阀门的侧面。（4）采暖用蒸汽压力，经减压阀后不大于表压1.5atm，暖风的压力不大于3个表压。（5）凡使用润滑油的设备，一方面要注意油面，同时要防止漏油，如油漏油在地面上时，应及时擦净，以防伤人。设备或管道上的温度计、压力表、液面计、安全阀等装置必须安全好用，所用的遥控仪表必须符合易燃、易爆生产的安全要求。（6）传动设备的转动部分如背轮及皮带等必须要有完整的保护罩。（7）各种一个月以上的电机，在开车前应通知电工进行电动机的绝缘试验，合格后方可开车，特殊情况下，要随时进行绝缘试验。3 安全防火规定：i. 蒸发器清洗时，应打开放空阀。ii. 保证氧化塔顶乙醛含量小雨%，超过时应立即处理。iii. 接触醋酸得操作，必须戴好防护眼镜和胶皮手套。iv. 氧化塔管道极其阀件必须通过脱脂后，才可使用。v. 经常打扫厂房，操作间极其连接通道得墙壁，玻璃及地面卫生，防止润划油等物质漏在地面，使人滑倒受伤。vi. 所用得设备必须有良好得接地措试，檫洗设备及冲洗地面切勿使水接触电气开关插座、电动机等设备。vii. 装置及车间周围严禁吸烟，不准带入火柴，打火机和穿钉子鞋，不准使用有色金属工具拧紧螺栓或打击管道及设备。viii. 设备不得有跑、冒、滴、漏，容器装得不能超过90%，贮罐得压力和安全阀得使用压力不得超过规定。ix. 所有的操作人员必须严格遵守车间的各项规章制度，未经车间批准或伴随人员时，禁止外来人员进入生产现场。x. 严禁在车间内非吸烟室及车间附近吸烟。xi. 车间的所有消防设备、如消火柱、灭火器、砂箱、铁锹等要齐全好用，定期检查，不得随意移动火做其它使用，在交接班时进行交换。xii. 车间内外部的所有管道、通道必须保持畅通，不准堵塞。xiii. 易燃，易爆物质禁止放在电动机及高温地点附近。xiv. 当发现火灾时，应立即切断电源，并立即通知值班长，消防调度室。 xv. 消防设备着火时，只能用绝缘灭火器材进行灭火，如四氯化碳、二氧化碳等，绝对禁止用水和泡沫灭火器灭火。xvi. 禁止将二氧化碳灭火器贮存在高鱼0以上的地方。xvii. 凡是易燃、易爆的器件，管道及设备动火前，必须用氮气进行置换处理，分析合格，办理动火手续后方能动火。xviii. 凡是扩建或改建施工动火时，应与生产系统的易燃、易爆、 有毒、有腐蚀性的物料管道切断。1.4 三废处理表12 三废处理序号名称排出地点成分排放量处理方法1废渣二级品蒸发器E1135醋酸80.15%16.345kg/hr蒸发器排污时间断的，压入号酸性下水送污水厂处理高沸物19.76%.醋酸锰0.092废气尾气洗涤塔T1109氧气 1.33455.95Kg/h经气液分离冷凝、冷却水洗后放入大气二氧化碳41.55氮气55.77乙醛25其他0.6废水冲地水稀酸0.5不定期排放检修水在醋酸生产中，副产品有醋酸甲酯、稀乙烯、醋酸标准：醋酸甲酯=90稀醋酸=99.0=98.0中和法甲酸含量（Wt）=0.15=0.35冰溴酸钠法乙醛含量（Wt）=0.05=0.10无水亚硫酸氢钠法残渣（Wt）=0.02=0.03重量法重金属（以Pb计）=0.0002=0.0005比色法铁含量（Wt）=0.0002比色法4 公用工程规格：表15 公用工程规格序号名称指标名称指标备注工业水温度15压力个大气压蒸汽压力个大气压电电压380/220冷量盐水温度-15氮气氧含量=99Wt消防水温度15压力=个大气压仪表压缩空气压力=个大气压第3章 工艺设备的选择3.1 乙醛贮罐乙醛在氧化过程需要的量大,对于贮罐的选择应注意以下几个问题：（1）在相同的容积、相同强度下，减小壁厚以降低设备的材料费用；（2）当容积相同时，尽量取最小的内表面积，减小腐蚀面；（3）要考虑占地面积小，操作方便。所以满足上述条件，只有球形容器才能符合，最好取球形容器。3.2 氧化塔此反应是气液相反应，而且放出大量的热，介质具有强烈的腐蚀性，所以选择反应器必须考虑以下几个问题：（1） 此反应有大量的热生成，过程的温度控制要求严格，防止温度过高。因为产品的副反应多，易发生飞温现象，还容易造成过氧醋酸的快速分解而发生爆炸危险；温度过低，产率下降，过氧醋酸易结晶而爆炸。所以采用液相为连续相，液体容量较大的鼓泡塔式反应器。（2） 由于此反应是液-气比较大的反应，反应不是瞬间完成的，反应属于液膜控制，为了增大反应的转化量，提高生产能力，就要增加气液传质的表面积和气泡而引起的塔内液体的循环运动。而且，此反应是强的放热反应，必须提供充分的换热面积，并且要求反应均匀，防止局部过热。因而，就必须设氧气分布盘和分段地加入氧气。（3） 冷却器的选择要考虑冷却量的控制的难易、检修是否方便以及动能消耗等问题。采用蛇管内冷却控制容易，没有动力消耗。为增大冷却器，可采用分段冷却。它占地面积小，外冷却器具有检修方便、冷却量大等优点。但要有泵的动力设施，浪费了设备、材料和占地面积，以及动能的消耗。综合考虑只有内冷蛇管冷却器比较合理。（4） 为防止尾气中夹带大量的醋酸溶液，必须使尾气减速，使其在重力作用下返回液相。这样，应该在氧化塔顶设置扩大缓冲部分，以达到应有的效果，在塔顶还应该设置防爆装置，以备及时泄压。（5） 要考虑设备的耐腐蚀性，取耐腐蚀性钢材。3.3 氧化液中间蒸发器设计蒸发器之前，必须对蒸发器的型式有恰当的选择，一般选型时应考虑以下因素：（1） 溶液的粘度；（2） 溶液的热稳定性；（3） 有晶体析出的溶液；（4） 易发泡的溶液；（5） 有腐蚀性的溶液；（6） 易结垢的溶液；（7） 溶液的处理量。由于氧化液出口量较大，需要提高较大的容积，而且为能满足一定的加料量，这样选择卧式蒸发器能满足上述要求；而且，操作比较方便。又因加热量很大，所以蒸汽量很大，所以取内蛇管直接加热，传热效果好，容易控制。对于立式的蒸发器，在相同的体积下，蒸发器的负荷太大，而且，蛇管长度受到很大的限制，满足不了上述生产的要求。所以应造卧式内蛇管加热蒸发器。3.4 脱低沸塔和脱高沸塔 选择一个精馏塔是由被精馏介质的性质、状态及其操作条件所决定的。所以选择时必须考虑到以下实际问题：（1） 由于精馏过程中取液相为湍流，气相分散为气泡传质速率由液相控制，所以应选择板是式塔；（2） 要求分离的效率高，必须增加气液接触面积；（3） L/V比较小。这些条件板式塔能满足。但是，评价塔设备性能的主要指标为：（1） 生产能力；（2） 塔板效率；（3） 操作弹性；（4） 塔板压强降。这些指标和塔板结构及塔内气液两相流体的流动状况密切相关。板式塔中筛板塔虽然控制容易、结构简单、制造方便，但它的操作性能低，对于本设计不太适用。而泡罩塔虽然操作弹性大，但价格相对可以说很高，设备费用增加。我们设计采用浮阀塔，它不仅能提高操作弹性，而且换热量也可以实现，浮阀塔的传质与传热比较好，价格也比泡罩塔便宜。综上所述，用浮阀塔能使气体阻力减小、操作弹性大、传质传热效率高、分离效果好、制造也简单等优点。所以，按设计条件和经济条件取浮阀塔比较合适。3.5 泵的选取 离心泵结构简单紧凑，对于一定的流量和压头，体积较其他泵为小。它又能直接用电动或气轮机带动，对地基的要求也不十分牢固（与往复泵相比），因而，它安装及使用方便，流量均匀，并且易于调节，又能输送有腐蚀性的含悬浮物的液体；它的缺点是压头较小，没有自吸能力，效率只是在一定的流量范围内相比较高，一般来说比往复泵稍低。 往复泵结构简单的优点是压头高、有自吸作用、效率较高、但其结构比较复杂、用电机带动时，还需要一套转变动力往复运动的机构。所以适用于压头高、流量较大的情况下使用。若所需的压头不很高，可以用离心泵代替，若所需的压头虽高而流量不大，它可用旋转泵代替。 旋转泵一般采用对小流量流体输送，而且所需压头高时比较适合。它又特别适用于高粘度的液体的输送，旋转泵的效率介乎于往复泵与离心泵之间，输出压力很高时效率有所下降。所以选择以上三种泵时一般应遵循以下原则： 先根据所输送的液体及操作条件，确定所用的泵型；然后，根据流量和压头，确定所需泵的大小；若流动有变化，Q一般应以最大流量为准，H应以输送系统在此最大流量下的压头为准。为了保证操作条件得到满足，并备有一定的潜力，所造的泵可以稍大一些；但若选的过大，它的工作点便远离设计点（最高效率点），在设备费和操作费两方面都造成浪费。输送所需的压头应尽量估计准确，而不宜在所估计出的总压头值上再加安全系数。综上所述我们应该选择离心泵，在此泵中选择耐腐蚀泵。离心泵的选择一般可按下列的步骤进行：（1） 确定输送系统的流量及压头；（2） 选择泵的类型与型号；（3） 核算泵的轴功率；3.6 换热器的选型 我们一般按换热器的用途，分为加热器、冷却器、冷凝器、汽化器。我们主要用间壁式换热器，按传热特征分：（1） 直接接触式；（2） 蓄热式；（3） 间壁式；所以我们一般选择换热器为列管式换热器，选列管式换热器的主要步骤：1试算并初选设备规格（1） 确定流体在换热器中的流动途径；（2） 根据传热任务计算热负荷Q；（3） 确定流通在换热器两端的温度，选择列管换热器的型式；计算定性温度，并确定在定性温度下的流体物性；（4） 计算平均温度差，并根据温度差校正系数不应小于0.8的原则，决定壳程数；（5） 根据总传热系数的经验值，或按生产实际情况，选定总传热K值；（6） 由总传热速率Q=KStm，初步算出传热S，并确定换热器的基本尺寸，或按系列标准选择设备规格；2计算管、壳程压降3核算总传热系数在第一步骤中，流体流径的选择应注意以下几个问题：（1） 不洁净和易结垢的流体应走管内，因为管内清洗比较方便；（2） 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修；（3） 压强高的饿流体宜走管内，以免壳体受压，可节省壳程金属消耗量；（4） 饱和蒸汽宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较清洁，它对清洗无要求；（5） 有毒流体宜走管内，使泄露机会减少；（6） 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果；（7） 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re100）下即可达到湍流，以提高对微2传热系数；（8） 对于刚性结构的换热器。若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与大的流体温度相近，可以减少热应力。在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾。例如首先考虑流体的压强、防腐蚀和清洗等要求，然后再较核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择第4章 工艺条件及控制项目4.1 生产设备控制一览表16 生产设备控制一览表序号设备位号设备名称及详细规格材质台数单位备注11101AB乙醛贮罐4600V950m16MnR2台21102氮气缓冲罐Vg2.32m312001600A3F1台31103氧气缓冲罐Vg4m314001800A3F1台41104氧化塔 F=500m1Cr18Ni12MO2Ti1台51105醋酸锰低位槽Vg1.4m100021621Cr18Ni9Ti1台61106尾气旋风分离器30011551Cr18Ni9Ti1台71107AB尾气冷凝器F40m35030001Cr18Ni9Ti2台81108放空乙醛冷凝器F16m3550300A3F1台91109尾气洗涤塔70047841Cr18Ni9Ti1台101110AB事故放料槽Vg15m260029001Cr18Ni12Mo2Ti2台111111AB催化剂输送泵Q=4.67-8.64m3/hrH=63.5-67m1Cr18Ni12Mo2Ti121112催化剂配制槽=180017501Cr18Ni12Mo2Ti131113AB触媒循环泵屏蔽泵141114冷却器F5m89/57A3MOTi2台151115氧气预热器F100m140020001Cr17Ni13Mo2Ti1台161127氧化液中间槽Vg3m3180024900Cr17Ni13Mo2Ti1台171116AB蒸发器F100m120048661Cr17Ni13Mo2Ti2台181117脱低沸塔塔头F=120m浮阀数31块100020200101Cr17Ni13Mo2Ti1台191118再沸器 F=170m1000300061Cr17Ni13Mo2Ti1台201119脱高沸塔 塔头F25m120031641Cr17Ni13Mo2Ti1台211120再沸器 F80m5003000Ti1台221128成品冷凝器F=40m5003000Ti1台4.2 生产控制一览表表17生产控制一览表序号样品名称取样地点分析项目控制指标分析方法分析次数分析人备注1浓乙醛1101乙醛=99.5%色谱1次/班分析工水=0.3%三聚乙醛=0.1%2氮气1102氧气=99%3氧气1103氧气=99%氯化铵铜溶液2次/班分析工所用的百分均为质量百分比氮气=95%化学法进厂检验科5氧化塔1104醋酸=95%色谱及化学法4次/班分析工乙醛0.2-0.5%水=2.5%甲醇=0.15%丙酮=0.03%醋酸甲酯=0.45%锰0.08-0.16%过氧醋酸=0.5%6氧化塔尾气二氧化碳=50%化学法4次/班分析工氧气=3%乙醛=50%化学法4次/班分析工81117出料管1117塔顶乙酸化学法4次/班分析工91117塔底塔底乙酸化学法4次/班分析工10脱高沸塔出料1119醋酸水甲酯化学法4次/班11一级品醋酸1128醋酸=99%色谱4次/班分析工外观=30#氧化值=5min12成品醋酸1201醋酸=99%分析工外观=5min铁=0.0002乙醛=0.05%残渣=0.02重金属=0.00024.3 生产工艺条件一览表表18 生产工艺条件一览表工序序号名称工艺条件单位范围备注氧化岗位乙醛加料罐压力105Pa4.0-4.5氮气缓冲罐压力105Pa4.0-4.53氧气缓冲罐压力105Pa3.5-4.0氧化工序4氧化物塔顶压力105Pa0.6-1.0塔底压力105Pa2.5-3.5保安氮气M3/hr50-80反应温度第1-3节70-85第4-5节65-75进料配比 O2：AAM3/Kg1：（30-3.5）醋酸锰Wt%0.08-0.12加锰指标0.08-0.16循环锰指标总酸Wt%95%甲酸Wt%0.2-0.5乙醛Wt%0.2-0.5废气流量M3/hr100-400尾气中二氧化碳V%50尾气中氧气V%3尾气中乙醛V%0.55工业水压力105Pa66冷冻水温度-157蒸发器液面高于加热管温度125-130压力105Pa0.3-0.58脱低沸物塔顶温104-108顶压105Pa0.1-0.3底温128-135底压105Pa0.4-0.69脱高沸物塔顶温118-120底温125-130顶压105Pa0底压105Pa0.4-0.610成品冷凝器温度25-3011事故放料槽量吨1812催化剂配制槽混合温度90混合时间Hr4-6含酸Wt%45-55含锰Wt%8-1213出口温度40-55流量t/hr1-214出口压力105Pa4.0-4.5第二篇 工艺计算第1章 物料衡算1.1 设计基础一、 原料及产品规格：表1-1 原料及产品规格序 号名 称分子式指标wt%1 乙醛CH3CHO99.5H2O0.36CH3CH=CHCHO0.04(CH3CHO)30.102氧气O299N213氮气N299O214循环锰CH3COOH97.00H2O1.02HCOOH0.27CH3CH=CHCOOH0.15Mn(CH3COO)21.19(CH3CHO)30.20CH3CH(OCOCH3)20.175成品醋酸CH3COOH99.5HCOOH0.02H2O0.46CH3CHO0.02二、塔串料情况：表1-2 塔串料情况塔名塔 底物料名称组成（wt%）脱低沸物塔底排醋酸98甲酸0.40水0.47高沸物1.13脱高沸物塔底排醋酸83.07甲酸0.54水0.1高沸物16.29三、其它工艺条件：表1-3 其它工艺条件序号名 称指 标序号名 称指 标1纯氧利用率99.5%6年工作时间80002乙醛转化率99.3%7冷却水入口温度153乙醛损失系数0.3%8氧化塔传热系数5004产品产量3.25万吨9醋酸精制过程损失3.0%5设备热损失5%10氧化液中锰离子含量0.08-0.16%四、各物质分子量：表1-4 各物质分子量名称分子式分子量乙醛CH3CHO44.05水H2O18.0丁烯酸CH3CH=CHCOOH86三聚乙醛(CH3CHO)3132.15醋酸CH3COOH60甲酸HCOOH46亚乙基二醋酸酯CH3CH(OOCH3)2146丁烯醛CH3CH=CHCHO70乙酸甲酯CH3COOCH374二氧化碳CO244乙酸乙酯CH3COOCH2CH386氧气O232氮气N228醋酸锰Mn(CH3COO)21731.2 氧化塔（R0101）的物料衡算氧化塔物料衡算示意图 以投入1000kg乙醛为计算基准，计算主、副产物量一、 原料乙醛的组成及用量进料为1000kg工业乙醛，且乙醛损失系数为3%原料乙醛的组成及用量列于下表：表1-5 原料乙醛的组成及用量名称分子量质量kg摩尔量kmol乙醛44.05992.01522.5202水183.58920.1994丁烯醛700.39880.0057三聚乙醛132.150.9970.0075二、 生成各主、副产物的量1 乙醛的总转化率、主反应及各副反应的转化率分配乙醛总转化率为99.3%，其中分配（%）如下： 主反应 ： CH3CHO+1/2O2CH3COOH 96% 副反应 ： 2CH3CHO+3/2O2CH3COOCH3+H2O+CO2 0.95% (1) 3CH3CHO+O2CH3CH(OCOCH3)2+H2O 0.25% (2) 3CH3CHO+3O2HCOOH+2CH3COOH+H2O+CO2 1.4% (3) 2CH3CHO+5O24CO2+4H2O 1.4% (4) CH3CH=CHCHO+1/2O2CH3CH=CHCOOH (全部) (5)2 生成各主、副产物的量乙醛总转化率为99.3%参加反应的乙醛量： 992.01599.3%=985.0709kg(22.3626kmol) 未参加反应的乙醛量： 992.015-985.0709=6.9441kg(0.1576kmol)在主副反应中消耗及生成各物质的量列于以下几个表中表1-6 生成产物量，单位kg（括号内为kmol） 物料反应类型醋酸醋酸甲酯水二氧化碳二醋酸酯甲酸丁烯酸主反应1289.159(21.4681)副反应(1)7.86(0.1062)1.912(0.1062)4.673(0.1062)副反应(2)0.335(0.0186)2.72(0.0186)副反应(3)12.532(0.2087)1.879(0.1044)4.594(0.1044)4.80(0.1044)副反应(4)11.272(0.6262)27.553(0.6262)副反应(5)0.4902(0.0057)总计1301.69(21.677)7.86(0.1062)15.40(0.855)36.82(0.837)2.72(0.0186)4.80(0.1044)0.4902(0.0057)表1-7 消耗反应物的量，单位kg（括号内为kmol）主反应副反应(1)副反应(2)副反应(3)副反应(4)副反应(5)总计乙 醛945.670(21.4681)9356(0.2124)2.462(0.0559)13.792(0.3131)13.792(03131)985.07(22.363)氧 气343.488(10.7340)5.098(0.1593)0.595(0.0186)10.019(0.3131)25.050(0.7828)0.0896(0.0028)384.34(12.011)丁稀醛0.490(0.0057)0.490(0.0057)三、 氧气用量的计算由表2-3可知，氧气的消耗量为384.34kg可知所需工业氧用量kg其中 氧气量=386.27kg=12.071kmol 氮气量=3.902kg=0.139kmol 未反应的氧气量=12.071-12.011=0.06kmol四、 催化剂溶液用量设计进料时锰离子浓度为0.1%(wt)，设催化剂加入量为W(kg/h) (1000+W)0.1%=W1.19%55/(55+592) 解得W=359.294kg由表1-1可解得催化剂中各物质的组成 醋酸=97%359.294=348.52kg 水=1.02%359.294=3.66 kg 甲酸=0.27%