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年產10萬噸醋酸工藝的設計畢業論文(編輯修改稿)

2026-07-19 14:37 本頁面

　

【文章內容簡介】有催化劑存在下才能順利進行的原因之一。3．催化劑催化劑的要求：（1）應能既加速過氧醋酸的生成，又能促使其迅速分解，使反應系統中過氧醋酸的濃度維持在最低限度。（2）應能充分溶解于氧化液中。工業上普遍采用醋酸錳作為催化劑，有時也可適量加入其他金屬的醋酸鹽。％~％。（二）工藝條件乙醛液相氧化生產醋酸的過程是一個氣液非均相反應，可分為兩個基本過程：一是氧氣擴散到乙醛的醋酸溶液界面，繼而被溶液吸收的傳質過程；二是在催化劑作用下，乙醛轉化為醋酸的化學反應過程。1．氣液傳質的影響因素（1）氧氣通入速度通入氧氣速率越快，氣液接觸面積越大，氧氣的吸收率越高，設備的生產能力也就會增大。但是，通氧速率并非是可以無限增加的，因為氧氣的吸收率與通入氧氣的速率不是簡單的線性關系。當通入氧氣速率超過一定值后，氧氣的吸收率反而會降低，氧氣的損耗相應地加大，甚至還會把大量乙醛與醋酸液物料帶出。此外，氧氣的吸收不完全會引起尾氣中氧的濃度增加，造成不安全因素。所以，氧氣的通入速率受到經濟性和安全性的制約，存在一適宜值。（2）氧氣分布板孔徑為防止局部過熱，生產中采取氧氣分段通入氧化塔，各段氧氣通入處還設置有氧氣分布板，以使氧氣均勻地分布成適當大小的氣泡，加快氧的擴散與吸收。氧氣分布板的孔徑與氧的吸收率成反比，孔徑小可增加氣泡的數量和氣液兩相接觸面積，但孔徑過小則造成流體流動阻力增加，使氧氣的輸送壓力增高。孔徑過大則會造成氣液接觸面積降低，并會加劇液相物料的帶出，所以氧氣分布板孔徑要根據生產工藝的要求合理設計。（3）氧氣通過的液柱高度在一定的通氧速率條件下，氧的吸收率與其通過的液柱高度成正比。液柱高，氣液兩相接觸時間長，吸收效果好，吸收率增加。此外，氣體的溶解性能也與壓力有關，液柱高則靜壓高，有利于氧氣的溶解和吸收。一般，液柱超過4m時，氧的吸收率可達97％～98％以上，液柱再增加，氧的吸收率無明顯變化。2．乙醛氧化速率的影響因素（1）反應溫度溫度在乙醛的氧化過程中是一個非常重要的因素，乙醛氧化成過氧醋酸及過氧醋酸分解的速率都隨溫度的升高而加快。但溫度不宜太高，過高的溫度會使副反應加劇，同時，為使乙醛保持液相，必須提高系統壓力，否則，在氧化塔頂部空間乙醛與氧氣的濃度會增加，增加了爆炸的危險性，并且溫度過高會造成催化劑燒結甚至失活，還會增加設備投資。但溫度也不宜過低，溫度過低會降低乙醛氧化為過氧醋酸以及過氧醋酸分解的速率，易導致過氧醋酸的積累，同樣存在不安全性。因此，用氧氣氧化時，適宜溫度控制為343～353K，所以生產中必須及時連續地除去反應熱。（2）反應壓力提高反應壓力，既可以促進氧向液體界面擴散，又有利于氧被反應液吸收，還能使乙醛沸點升高，減少乙醛的揮發。但是，升高壓力會增加設備投資費用和操作費用。（3）原料純度乙醛氧化生成醋酸反應的特點是以自由基為鏈載體，所以凡能奪取反應鏈中自由基的雜質，稱為阻化劑。阻化劑的存在，會使反應速度顯著下降。水就是一種典型的能阻抑鏈反應進行的阻化劑。故要求原料乙醛含量(質量分數)％，其中水分含量％。乙醛原料中三聚乙醛可使乙醛氧化反應的誘導期增長，并易被帶入成品醋酸中，影響產品質量，故要求原料乙醛中三聚乙醛含量％。（4）氧化液的組成在一定條件下，乙醛液相氧化所得的反應液稱為氧化液。其主要成分有醋酸錳、醋酸、乙醛、氧、過氧醋酸，此外還有原料帶入的水分及副反應生成的醋酸甲分有醋酸錳、醋酸、乙醛、氧、過氧醋酸，此外還有原料帶入的水分及副反應生成的醋酸甲酯、甲酸、二氧化碳等。氧化液中醋酸濃度和乙醛濃度的改變對氧的吸收能力有較大影響。當氧化液中醋酸含量(質量分數)為82％～95％時，氧的吸收率保持在98％左右，超出此范圍，氧的吸收率下降。當氧化液中乙醛含量在5％～15％時，氧的吸收率也可保持在98％左右，超出此范圍，氧的吸收率下降。從產品的分離角度考慮，一般在流出的氧化液中，乙醛含量不應超過2％～3％。（三）反應器乙醛氧化生產醋酸反應的主要特點：反應為氣液非均相的強放熱反應，介質有強腐蝕性，反應潛伏著爆炸的危險性。對氧化反應器相應的要求：①能提供充分的相接觸界面；②能有效移走反應熱；③設備材質必須耐腐蝕；④確保安全生產防爆；⑤流動形態要滿足反應要求(全混型)。工業生產中采用的氧化反應器為全混型鼓泡床塔式反應器，簡稱氧化塔。按照移除熱量的方式不同，氧化塔有兩種形式:：內冷卻型（a）、外冷卻型(b)如圖1。 (a)內冷卻型氧化塔 (b)外冷卻型氧化塔圖1 氧化塔示意圖為使氧化塔耐腐蝕，減少因腐蝕引起的停車檢修次數，乙醛氧化塔材料選用含鎳、鉻、鉬、鈦的不銹鋼。（四）工藝流程乙醛氧化生產醋酸的工藝流程如圖2所示，采用以重金屬醋酸鹽為催化劑，乙醛在常壓下與氧氣進行液相氧化反應生成醋酸的工藝生產方法。該流程采用了兩個外冷卻型氧化塔串聯的合成醋酸工藝。圖2 外冷卻乙醛氧化生產醋酸工藝流程圖1第一氧化塔；2第一氧化塔冷卻器；3第二氧化塔；4第二氧化塔冷卻器；5尾氣吸收塔；6蒸發器；7脫低沸物塔；8脫高沸物塔；9脫水塔％～％醋酸錳的濃醋酸，先加入適量的乙醛，混勻加熱，而后乙醛和純氧按一定比例連續通入第一氧化塔進行氣液鼓泡反應。中部反應區控制反應溫度為348K左右，在此條件下反應生成醋酸。氧化液循環泵將氧化液自塔底抽出，送人第一氧化塔冷卻器2進行熱交換，反應熱由循環冷卻水帶走。降溫后的氧化液再循環回第一氧化塔。第一氧化塔上部流出的乙醛含量為2％～8％的氧化反應液，由兩塔間壓差送入第二氧化塔3。該塔盛有適量醋酸，～，達到一定液位后，通人適量氧氣進一步氧化其中的乙醛，維持中部反應溫度在353～358 K之間，塔底氧化液由泵強制循環，通過第二氧化塔

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