醋酸制备ppt课件.ppt

4 3乙醛氧化制醋酸工艺 一 基本原理以重金属醋酸盐为催化剂 乙醛在加压或常压下与氧气或空气进行液相氧化生成醋酸 1 一 主副反应 1 主反应CH3CHO 1 2O2CH3COOH不可逆 放热 2 副反应1CH3CHO O2 CH3COOOHCH3COOOH CH3OH CO2CH3OH CH3COOH CH3COOCH3 H204CH3CHO 3O2 CH3COOCH3 H20 CO2 3 2 CH3CHO 2O2 HCOOH H2O CO23 3CH3CHO O2 CH3CH OCOCH3 H2O4 CH3CH OCOCH3 CH3CO 2O H2O5 2CH3CHO 5O2 4CO2 4H2O 4 二 反应机理 此反应属于自由基连锁反应 乙醛吸收氧气形成过氧乙酸 诱导期CH3CHO O2 CH3COOOH 5 过氧乙酸较快分解成CH3COOH并释放新生态氧CH3COOOH CH3COOH O 6 另一乙醛分子被氧自由基氧化生成乙酸CH3CHO O CH3COOH催化剂加快过氧乙酸分解 使过氧乙酸分解速率大于生成速率 7 三 催化剂 要求 溶解于氧化反应液 加速中间物 过氧乙酸生成 加速过氧乙酸分解 分解生成速率相同 保证过氧乙酸不积累 8 可变价金属Co Ni Mn Cu的醋酸应作为乙醛法生产醋酸催化剂 催化活性Co Ni Mn FeCo 对过氧乙酸生成起加速作用 但分解起加速作用较弱 Mn 对过氧醋酸生成分解加速作用相同 工业上采用醋酸锰 0 1 0 3 9 四 生产方法比较 气相 反应热不能均匀移出副反应多 易爆炸气相氧化比液相容易 不使用催化剂 10 液相氧化法 均相催化自氧化法 自由基链式反应特点 反应物催化剂同相 活性中心性质分布均匀 活性中心过渡金属活性高 选择性好 反应条件缓和 易控制 11 二 工艺条件分析 气液相反应过程 传质过程 氧气扩散到乙醛的醋酸溶液界面 被溶液吸收 化学反应过程 催化剂作用下 乙醛转变为乙酸 12 一 传质过程影响因素 1 通氧速率通氧速率快 吸收速率快 过快 带出反应液 尾气中氧浓度增加 容易引起爆炸同氧速率上限由尾气中氧气的爆炸极限确定安全性 经济性决定 13 2 氧气分布板孔径孔径与氧的吸收速率成反比孔径小 氧的吸收速率增加 流体阻力增加孔径大 气液接触面积小 易带出物料 14 3 氧气通过液柱高度液柱高度与吸收速率成正比液柱高 气液接触时间长 静压增加 氧气溶解度增大4m 97 98 15 二 乙醛氧化影响因素 1 反应温度温度升高 乙醛氧化成过氧乙酸和过氧乙酸分解都有利温度过高副反应增加氧气溶解度降低 乙醛蒸汽分压增加 增加爆炸危险性过氧乙酸分解速率降低 积累 爆炸65 80 16 2 反应压力有利 促进氧气吸收提高乙醛泡点温度 使乙醛保持液相 降低爆炸危险不利 设备投资操作费用低 压力在0 15MPA 17 3 原料配比氧气过量20 乙醛转化率98 摩尔比1 0 6 18 4 氧化产物液组成乙醛 氧气 过氧乙酸 醋酸锰 醋酸醋酸甲酯 甲酸 二醋酸亚乙酯 水乙酸对氧的吸收影响乙酸82 95 氧吸收速率98 乙醛5 15 氧吸收速率98 19 5 原料纯度1 水 阻抑链反应进行 使催化剂中毒水小于0 03 2 三聚乙醛使氧化诱导期增城 影响醋酸质量三聚乙醛小于0 01 20 乙醛氧化制醋酸的5个主副反应 产物液的质量组成乙酸95 乙醛0 7 甲酸0 2 乙酸甲酯0 6 二乙酸亚乙酯0 25 水3 25 产物气中乙醛的量是产物液中的0 5倍 乙醛转化率是98 55 求 乙醛发生五个反应选择性 21 三 氧化塔反应器 1 反应器特点 气液非均相 强放热 强腐蚀 爆炸要求 充分相接触面 移走反应热 耐腐蚀 防爆 全混流 22 2 内冷却型氧化反应器 23 氧化反应器 氧化塔有内冷却和外冷却两种形式 24 特点 分段控制冷却水 通氧量 传热面积小 生产能力小结构 分节 冷却盘管 氧气分布管 防爆口 扩大段 尾气冷凝器 25 结构 1 多节冷却盘管通过冷却水带走热量氧气通过氧气分布管吹入塔中2 防爆口 氮气吹入口 降低气相中乙醛醋酸浓度 3 上部扩大空间 废气减速 减少夹带醋酸 乙醛 26 3 外冷却型氧化塔 27 特点 空塔 结构简单 生产能力大 设塔外冷却器 28 四 工艺流程 29 工艺流程 30 合成工段 1 第一氧化塔进料 醋酸锰0 1 0 3 的浓醋酸溶液乙醛 氧气反应条件 0 15Mpa 75 31 出料 上部 氧化液进入第二氧化塔醋酸94 水2 乙醛3 底部 循环液 第一氧化塔冷却器 第一氧化塔顶部 尾气 冷却液体返回到第一氧化塔 气体到尾气吸收塔 32 2 第二氧化塔 反应条件 0 08 0 1MPA温度 80 85 醋酸97 水1 5 乙醛 0 2 33 出料 上部 氧化液 蒸发器底部 循环液 第二循环液冷却器 第二氧化塔顶部 尾气 冷凝 气体 尾气吸收塔液体 反应器 34 2 尾气吸收 作用 水洗涤未凝气体中的乙醛和醋酸 35 3 醋酸蒸发器 醋酸喷淋 除去难挥发物质 催化剂 高聚物 除液滴筛板 除去蒸发气体夹带的醋酸锰 避免堵塞蒸汽管道塔釜 催化剂 多聚物 高沸物 机械杂质 催化剂配制系统塔顶 醋酸 醛 酯蒸气 36 4 精制系统 1