工艺流程设计课件
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⼯艺流程设计第⼆章⼯艺流程设计(⼀)⼯艺原理1.反应原理主反应:⼄醛液相催化⾃氧化合成醋酸是⼀个强放热反应,其主反应为:)(21)(323液液COOH CH O CHO CH →+ mol kJ H K /294298-=?θ⼄醛氧化时先⽣成过氧醋酸,再与⼄醛合成AMP [8]分解即为醋酸: COOOH CH O CHO CH 323=+COOH CH AMP CHO CH COOOH CH 3332→→+ 副反应:CH 3CHO+O 2→CH 3COOOH(过氧醋酸) CH 3COOH →CH 3OH+CO 2 CH 3OH+O 2→HCOOH+H 2OCH 3COOH+CH 3OH →CH 3COOCH 3+H 2O 3CH 3CHO+O 2→CH 3CH(OCOCH 3)2+H 2O主要副产物:甲醇、⼆氧化碳、甲酸、醋酸甲酯等。
⼯业⽣产中⼤都采⽤⼄醛液相氧化法。
氧化剂:采⽤氧⽓作氧化剂的较多。
⽤氧⽓做氧化剂有下列两个主要要求:(1)充分保证氧⽓和⼄醛在液相中进⾏反应,避免在⽓相中进⾏;(2)在塔顶应引⼊氮⽓以稀释尾⽓,使尾⽓组成不达到爆炸范围。
2.反应机理⼄醛氧化反应存在诱导期,在诱导期时,⼄醛以较慢的速率吸收氧⽓,从⽽⽣成过氧醋酸。
过氧醋酸能将催化剂醋酸盐中的Mn 2+氧化为Mn 3+Mn 3+存在溶液中,⼜可引发原料⼄醛产⽣⾃由基。
COOOHCH O CHO CH 323?→?+-3-323OH Mn COO CH Mn COOOH CH ++?→?+++整个⾃由基反应由三个阶段组成:(1)链引发经过链引发后,氧化反应速率加快,由于⾃由基的存在会使分⼦链增长(2)链增长其中?33COOOHOCHCH CH 为⼄醛单过醋酸酯⾃由基(3)链终⽌通常情况下,反应速率常数k1、k2、k3、k8和k9远⼩于k4、k5、k6、k7。
因此,⼄醛氧化⽣成醋酸的反应初期存在引发阶段,即诱导期,这也是⽣产中必须有催化剂存在的情况下才能顺利进⾏的原因之⼀。