XX技术学院毕业设计（论文）诚信声明本人声明：我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 年产10万吨甲醇羰基化制醋酸工艺流程 学院： 专业： 工业分析与检验 班级： 学生： 指导教师： 1设计（论文）的主要任务及目标(1) 醋酸的性质 (2) 乙酸的性质 (3) 物料衡算2设计（论文）的基本要求和内容(1) 概述 (2) 工艺条件 (3) 性质3主要参考文献1 李东风,李炳奇.有机化工工艺学M.华中科技大学出版社,2007.8 2 现代化工. 2010(30)2:78 3 佟项军乙醛氧化法合成醋酸M吉林：吉林化工出版社，1990.4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期12345年产10万吨甲醇羰基化制醋酸工艺流程摘 要本文介绍了生产醋酸的几种工艺方法、特点以及主要工艺技术研究进展情况。特别介绍了甲醇低压羰基合成醋酸工艺及其改进工艺。醋酸是一种用途广泛的基本有机产品, 也是化工、医药、纺织、轻工、食品等行业不可缺少的重要原料。随着醋酸衍生产品的不断发展, 以醋酸为基础的工业不仅直接关系到化学工业的发展，而且与国民经济的各个行业息息相关，醋酸生产与消费正引起世界各国的普遍重视，为了满足经济发展对醋酸的需求，开展了此年产10万吨醋酸项目。本设计采用成熟的乙醛氧化法合成醋酸。 首先确定乙醛氧化法生产醋酸工艺流程，然后对整个工艺过程进行物料和能量衡算。关键词：醋酸;工艺;综述 目 录目 录IV前 言1第1章 参考文献2第1节 概述2第2章 醋酸的性质3第1节 醋酸的物理性质3第2节 醋酸的化学性质42.1醋酸4乙酸的酸性促使它还可以与碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等物质反应。42.2二聚物42.3溶剂42.4 化学反应52.5 鉴别5第3节 乙酸的化学性质5第3章 乙酸的工业用途及生产工艺现状6第1节 乙酸的工业用途6第2节 乙酸的生产工艺现状62.1 概述62.2 甲醇羰基化法72.3 乙醛氧化法92.4 乙醇氧化法102.5 乙烯氧化法102.6 丁烷氧化法10第3节 工艺流程设计113.1 反应原理113.2 反应机理123.3催化剂13第4节 工艺条件134.1 气液传质的影响因素134.2 乙醛氧化速率的影响因素144.3 反应器154.4 工艺流程16第4章 物料衡算17第1节 设计依据17第2节 氧化塔物料衡算18第3节 蒸发器物料衡算22第4节 脱低沸物塔物料衡算22第5节 脱高沸物塔物料衡算23第6节 醋酸回收塔物料衡算24第7节 甲醇醋酸联产工艺26第8节 醋酸生产工艺的技术经济比较26第9节 国内外醋酸生产现状27结 论28参考文献29致 谢31VI前 言醋酸是一种重要的基本有机化工原料，主要用于制取醋酸乙烯单体（VCM）、醋酸纤维、醋酐、对苯二甲酸、氯乙酸、聚乙烯醇、醋酸酯及金属醋酸盐等。醋酸也被用来制造电影胶片所需要的醋酸纤维素和木材用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯，以及很多合成纤维。在染料、医药、农药及粘合剂、有机溶剂等方面有着广泛的用途，是近几年来发展较快的重要的有机化工产品之一。但我国目前醋酸的产量还不能满足需求。在醋酸的生产工艺中，甲醇羰基化法应用最广，占全球总产能的60%以上，且这种趋势还在不断增长。该法虽然有许多优点，但需特别指出的是在该工艺中精制工段还存在许多诸如能耗高、转化率低等问题。为促进国内工业化生产，解决存在的技术问题。鉴于这种情况，设计一套甲醇低压羰基化合成醋酸(10万t/a)工艺装置，以促进醋酸基础研究，有利于平衡我国对醋酸的供需矛盾。第1章 参考文献 第1节 概述醋酸是一种有机化合物，又叫乙酸别名：醋酸、冰醋酸。分子式：C2H4O2（常简写为HAc）或CH3COOH。是典型的脂肪酸。被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。纯的无水乙酸（冰醋酸）是无色的吸湿性液体，凝固点为16.7 C (62 F) ，凝固后为无色晶体。尽管根据乙酸在水溶液中的离解能力它是一个弱酸，但是乙酸是具有腐蚀性的，其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。乙酸是一种简单的羧酸，是一个重要的化学试剂。乙酸也被用来制造电影胶片所需要的醋酸纤维素和木材用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯，以及很多合成纤维和织物。在家庭中，乙酸稀溶液常被用作除垢剂。食品工业方面，在食品添加剂列表E260中，乙酸是规定的一种酸度调节剂早在公元前三千年，人类已经能够用酒经过各种醋酸菌氧化发酵制醋。十九世纪后期，人们发现从木材干馏制木炭的副产馏出液中可以回收醋酸1，成为醋酸的另一重要来源。但这两种方法原料来源有限，都需要脱除大量水分和许多杂质，浓缩提纯费用甚高，因此，随着20世纪有机化学工业的发展，诞生了化学合成醋酸的工业. 乙醛易氧化生成醋酸，收率甚高，成为最早的合成醋酸的有效方法。1911年，德国建成了第一套乙醛氧化合成醋酸的工业装置并迅速推广到其它国家早期的乙醛来自粮食、糖蜜发酵生成的乙醇的氧化2，1928年德国以电石乙炔进行水合反应生成乙醛，是改用矿物原料生成醋酸的开始。二次大战后石油化工兴起发展了烃直接氧化生产醋酸的新路线，但氧化产物组分复杂，分离费用昂贵。因此19571959年德国Wacher-chemie和Hoechst两公司联合开发了乙烯直接氧化制乙醛法后，乙烯乙醛醋酸路线迅速发展为主要的醋酸生产方法。70年代石油价格上升，以廉价易得、原料资源不受限制的甲醇为原料的羰基化路线开始与乙烯路线竞争。 甲醇羰基化制醋酸虽开始研究于20年代，60年代已有BASF公司的高压法工业装置，但直到1971年美国Monsanto公司的甲醇低压羰基化制醋酸工厂投产成功，证明经济上有压倒优势，现已取代乙烯路线而占领先地位。 1989年世界醋酸总生产能力为480kt，一套甲醇低压羰基化装置的生产能力总计2000kt/a以上，除个别厂外，都已建成投产。中国工业生产合成醋酸同样从发酵法、乙醇乙醛氧化法及电石乙炔乙醛氧化路线开始，60年代末全国已形成60kt/a的生产能力。70年代开始发展乙烯路线，引进了每套年产约7万吨大型装置。 轻油氧化制醋酸，天然气制甲醇，低压羰基化制醋酸的工艺路线正积极研究。 可以肯定这些将会使我国的醋酸生产出现一个飞跃。 第2章 醋酸的性质第1节 醋酸的物理性质乙酸又名醋酸(acetic acid)、冰醋酸(glacial acetic acid)，分子式为CHO（常简写为HAc）或CHCOOH，分子量为60.05。醋酸是一种有机化合物，是典型的脂肪酸。被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。纯无水乙酸（冰醋酸）是无色的吸湿性液体，凝固后为无色晶体。尽管根据醋酸在水溶液中的离解能力弱，是一个弱酸，但醋酸是具有腐蚀性的，其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。醋酸是一种简单的羧酸，是一个重要的化学试剂。其具体物理性质见表1-1 1。表 1-1 醋酸的物理性质熔点16.6相对密度1.0492 沸点117.9爆炸极限上限4.0V%下限17.0V%折射率（20）1.3718溶解度能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳等闪点39蒸汽压（20）1.50kpa比热容(20)2.01 kJ/(kg)黏度（20）1.22cp蒸发潜热 kJ/kg60880表面张力（20）29.58 dyn/cm808120.0994 dyn/(cm) 第2节 醋酸的化学性质2.1醋酸羧酸中，例如乙酸，的羧基氢原子能够部分电离变为氢离子（质子）而释放出来，导致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系数为4.8，pKa=4.75（25），浓度为1mol/L的醋酸溶液（类似于家用醋的浓度）的pH为2.4，也就是说仅有0.4%的醋酸分子是解离的。 乙酸的酸性促使它还可以与碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等物质反应。 2CH3COOH + Na2CO32CH3COONa + CO2 + H2O 2CH3COOH + Cu(OH)2 (CH3COO)2Cu + 2H2O CH3COOH + C6H5ONa C6H5OH (苯酚）+ CH3COONa 2.2二聚物乙酸的晶体结构显，分子间通过氢键结合为二聚体（亦称二缔结物），二聚体也存在于120的蒸汽状态。二聚体有较高的稳定性，现在已经通过冰点降低测定分子量法以及X光衍射证明了分子量较小的羧酸如甲酸、乙酸在固态及液态，甚至气态以二聚体形式存在。当乙酸与水溶和的时候，二聚体间的氢键会很快的断裂。其它的羧酸也有类似的二聚现象。（乙酸的二聚体,虚线表示氢键） 2.3溶剂液态乙酸是一个亲水（极性）质子化溶剂，与乙醇和水类似。因为介电常数为6.2，它不仅能溶解极性化合物，比如无机盐和糖，也能够溶解非极性化合物，比如油类或一些元素的分子，比如硫和碘。它也能与许多极性或非极性溶剂混合，比如水，氯仿，己烷。乙酸的溶解性和可混合性使其成为了化工中广泛运用的化学品。2.4 化学反应 对于许多金属，乙酸是有腐蚀性的，例如铁、镁和锌，反应生成氢气和金属乙酸盐。因为铝在空气中表明会形成氧化铝保护层，所以铝制容器能用来运输乙酸。金属的乙酸盐也可以用乙酸和相应的碱性物质反应,比如最著名的例子：小苏打与醋的反应。除了醋酸铬，几乎所有的醋酸盐能溶于水。 Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g) NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) 乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应，特别注意的是，可以还原生成乙醇，通过亲核取代机理生成乙酰氯，也可以双分子脱水生成酸酐。同样，乙酸也可以成酯或氨基化合物。440的高温下，乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。 2.5 鉴别乙酸可以通过其气味进行鉴别。若加入氯化铁，生成产物为深红色并且会在酸化后消失，通过此颜色反应也能鉴别乙酸。乙酸与三氧化砷反应生成氧化二甲砷，通过产物的恶臭可以鉴别乙酸 。第3节 乙酸的化学性质醋酸中羰基碳原子与氧原子相连，因此O与C=O之间存在-共轭效应，导致OH键极性增大，而呈现酸性；CO键为极性键，故OH可被其它基