年产2万吨醋酸工艺设计
- 格式:docx
- 大小:2.11 MB
- 文档页数:29
醋酸,又称乙酸,分子式CH3COOH,是一种具有强烈刺激性气味的无色液体。
醋酸是广泛使用的有机化学品之一,在食品、医药、农药、染料、涂料等领域具有重要的应用价值。
为了满足市场需求,设计了一个年产2万吨醋酸的工艺。
1.原料选择:醋酸的主要原料是乙烯和氧气。
乙烯经过裂解反应产生乙炔,然后与氧气在乙酸催化剂的作用下反应生成醋酸。
2.反应步骤:乙烯与氧气反应生成乙醛,乙醛再经过氧化反应生成醋酸。
整个反应过程分为以下几个步骤:(1)乙烯裂解反应:CH2=CH2-->C2H2(2)乙炔与氧气反应生成乙醛:2C2H2+O2-->2CH3CHO(3)乙醛氧化反应生成醋酸:2CH3CHO+O2-->2CH3COOH3.反应装置:反应装置主要包括乙烯裂解炉、乙醛氧化炉和醋酸蒸馏塔。
(1)乙烯裂解炉:在高温下,乙烯进入乙烯裂解炉,通过裂解反应生成乙炔。
(2)乙醛氧化炉:乙炔和氧气在乙酸催化剂的作用下,在适当的温度和压力下进行氧化反应生成乙醛。
(3)醋酸蒸馏塔:乙醛经过氧化反应生成的混合物中分离出醋酸,通过蒸馏操作将醋酸纯化。
4.工艺优化:为了提高醋酸的产率和纯度,需要对反应条件进行优化。
反应温度、压力、氧气浓度和催化剂的选择等都会对反应效果产生影响。
在工程设计中,需要进行一系列的试验,寻找最佳的操作条件。
5.设备和设施:除了反应装置,工艺设计还需要考虑到醋酸的储存、分装、包装等方面。
需要配备储罐、输送设备、包装机械等设备。
6.安全措施:醋酸具有刺激性气味和腐蚀性,工艺设计中需要考虑到安全措施。
需要配备适当的通风设备、安全防护设施,确保操作人员的安全。
7.环境保护:在工艺设计中,需要采取措施降低废气和废水的排放。
为了达到环保标准,可以使用催化剂回收废气中的醋酸。
综上所述,年产2万吨醋酸的工艺设计需要选择适当的原料和反应条件,设计相应的反应装置和设施,同时考虑安全和环境保护措施。
通过优化工艺,可以提高产率和纯度,满足市场需求。
第二章醋酸生产工艺第五节甲醇羰基化制醋酸一、工艺流程叙述1、羰基化工艺发展历史:甲醇羰基合成法有“高压法”和“低压法”之别。
1950年联邦德国的BASF 公司首先开发出钴系催化剂,该法反应条件苛刻,温度为250℃,压力为70Mpa,而且副产品多,该法称为“高压法”。
国外曾建有4套装置,目前已全部停产。
1968年美国Monsanto(孟山都)开发出铑-碘催化剂体系,反应条件温和,温度为180-190℃,压力为2.7-2.9Mpa,该法称为“低压法”。
1978年美国Celeance(塞拉尼斯)公司采用传统Monsanto法建设了一套27万吨/年的装置,1980年Celeance公司对传统的Monsanto工艺进行改进,推出了Celeance AO Plus(酸最优化)工艺。
1982年英国BP(碧辟)公司引进Monsanto技术建成了一套17万吨/年的装置,并于1986年买下Monsanto低压甲醇羰基化生产醋酸技术的专利权,其后BP公司在Monsanto法基础上对工艺流程做了局部改进,形成Monsanto/BP法,英国BP公司对Monsanto/BP法工艺不断进行改进,于1996年推出了BP Cativa工艺。
西南化工研究院、清华大学、中科院化学所等国内多家科研院所自70年代就开始进行低压甲醇羰基化合成醋酸工艺技术的开发研究,由于当时材料不过关,又无法从国外进口,一直没有实现工业化生产。
90年代,江苏索普集团公司联合西南院、中科院化学所、上海化工设计院、西安五二四厂、上海石化总公司、合肥通用所等单位进行国内首套低压甲醇羰基化合成醋酸工业化装置的开发建设,首先完成了300吨/年中试装置的建设、试验,在此基础上完成了10万吨/年醋酸装置的工艺软件包开发、工程设计、特材(锆材、哈氏合金等)设备的研制、加工制作,历时8年,装置于1998年元月5日一次投料试车成功,当年达产,2000年进行2.5万吨/年扩能改造。
年产10万吨醋酸工艺设计[1]标题:年产10万吨醋酸工艺设计摘要:本文档对年产10万吨醋酸的工艺设计进行了详细的分析和规划。
首先介绍了醋酸的应用领域和市场需求,然后对原料选取、反应工艺、分离提纯、废水处理等环节进行了逐一分析和设计。
最后对整个生产流程进行了综合考虑,并制定了相应的操作指南和安全措施。
1.引言1.1醋酸的应用领域和市场需求1.2工艺设计目标和意义2.原料选取2.1醋酸原料的选择和质量要求2.2乙醇的选取和质量要求2.3氧化催化剂的选择和质量要求3.反应工艺3.1乙醇氧化反应机理和条件3.2反应器的选型和设计3.3控制反应温度和时间3.4催化剂的投加和回收4.分离提纯4.1反应混合物的净化和分离4.2提纯工艺流程的选择和设计4.3醋酸产品的质量检测和控制5.废水处理5.1废水的组成和特点5.2废水处理工艺流程的选择和设计5.3废水处理设备的选型和运行参数6.生产流程整合6.1全流程工艺设计的整合和考虑6.2生产能力和资源消耗的评估6.3工艺优化和改进的方向7.操作指南和安全措施7.1生产操作规程的制定和培训7.2安全生产措施的制定和执行7.3应急预案和事故处理措施总结:本文档旨在对年产10万吨醋酸工艺设计进行详细的分析和规划,全面考虑了原料选取、反应工艺、分离提纯、废水处理等环节的要求和措施。
根据市场需求和生产能力,设计了整个生产流程的综合方案,并对操作指南和安全措施进行了制定。
通过该工艺设计,可实现年产10万吨醋酸的高效、安全和可持续生产。
醋酸的工艺设计范文醋酸工艺设计是指将乙醇通过化学反应转化成醋酸的过程。
下面是一个关于醋酸工艺设计的详细介绍,包括原料准备、反应过程、分离和纯化以及工艺优化。
一、原料准备醋酸的原料主要是乙醇和氧气。
乙醇可以通过发酵食用醋、糖蜜或乙烯水合制备。
氧气可以通过空分设备从空气中分离得到。
同时,还需要添加催化剂如钯或钼,以加速反应速率。
二、反应过程醋酸的制备主要通过催化剂催化氧化乙醇得到。
反应的主要反应式为:C2H5OH+O2->CH3COOH+H2O反应过程一般分为液相反应和气相反应两个阶段。
液相反应是指在液体溶剂中进行反应,而气相反应是指在气体相中进行反应。
液相反应的工艺一般包括乙醇酯化、逆向酯化、氧化和解酯四个步骤。
乙醇首先与醋酸反应生成乙酸乙酯,然后通过逆向酯化反应将乙酸乙酯分解成乙醇和醋酸。
之后,将乙醇溶液分解成氢气和醋酸。
最后通过解酯反应将乙酸乙酯分解成乙醇和醋酸。
气相反应的工艺一般包括醇能力低温蒸馏和氧化反应两个步骤。
首先,在低温下将乙醇与氧气通过反应器进行反应,然后通过低温蒸馏将产物纯化得到醋酸。
三、分离和纯化得到的醋酸产物需要经过一系列的分离和纯化操作来提高纯度。
这包括蒸馏、萃取、结晶、吸附等过程。
蒸馏是最常用的分离纯化方法。
通过在适当的温度和压力下对混合物进行蒸馏,通过液体与气体之间的相互转移来分离各组分。
萃取是利用溶剂来分离混合物的方法。
在醋酸制备中,可以使用较低熔点的醋酸与乙醇的混合物进行萃取,并通过升华或蒸馏将目标物质分离出来。
结晶是将溶解在溶液中的物质通过冷却或加入合适的溶剂浓缩,使其结晶沉淀出来,并用过滤或离心等方法分离出固体。
吸附是利用固相材料对混合物的吸附性选择性来进行分离的方法。
将混合物通过填料床或鼓风干燥机等设备进行吸附分离。
四、工艺优化为了提高醋酸的产率和纯度,工艺优化是必不可少的。
工艺优化包括反应条件的选择、催化剂的选择、反应器的优化等。
反应条件的选择包括反应温度、反应压力、反应时间等。
醋酸的工艺设计对于年产2万吨的目标是非常重要的,下面将详细讨论该工艺设计。
1.原料准备:醋酸生产的主要原料是稻壳、玉米秸秆等农业剩余物质,并配以适量的纯净水。
稻壳和玉米秸秆是丰富的农业资源,可以充分利用,降低生产成本和环境污染。
2.制备醋酸母液:将稻壳和玉米秸秆加入醋酸厂中的醋发酵罐中,在一定的条件下进行发酵。
首先,将稻壳和玉米秸秆进行粉碎,增加其表面积,提高反应速率。
然后,将粉碎后的原料与适量的纯净水混合,形成稠密的混合物。
将混合物加热至一定温度,并引入适量的培养基和发酵菌,进行发酵。
当发酵达到一定程度后,就可以得到醋酸母液。
3.提纯醋酸母液:醋酸母液中含有许多杂质,需要进行提纯。
首先,采用适当的方法去除悬浮物,如用过滤、沉淀或离心等方法。
然后,采用蒸馏的方法对醋酸母液进行分离提纯。
将醋酸母液加热至醋酸的沸点,醋酸会蒸发出来,然后通过冷凝器进行冷却,得到较为纯净的醋酸液体。
这种方法可以去除大部分的杂质,提高醋酸的纯度。
4.醋酸的储存和包装:5.废弃物的处理:醋酸生产过程中会产生一些废弃物,如过滤废渣、发酵废物和蒸馏残渣等。
这些废弃物需要进行合理的处理,避免对环境造成污染。
可以采用焚烧、填埋或肥料化等方式进行处理,确保废弃物的安全处置。
6.安全与环保措施:在醋酸的生产过程中,需要重视安全与环保。
首先,要建立健全的安全生产管理制度,培训员工的安全意识,确保工作场所的安全。
其次,要合理利用资源,降低能耗,减少废水和废气的排放。
还要采取措施保护环境,减少对周边环境的影响。
综上所述,年产2万吨醋酸工艺设计主要包括原料准备、制备醋酸母液、提纯醋酸母液、醋酸的储存和包装、废弃物的处理以及安全与环保措施。
通过科学合理的工艺设计,可以提高醋酸的产量和质量,降低生产成本,保护环境。
甲醇低压羰基合成工艺成熟的醋酸生产工艺有乙炔乙醛法、乙醇乙醛法、乙烯乙醛法、丁烷氧化法和甲醇低压羰基合成法。
乙炔乙醛法由于存在严重的汞污染已被淘汰;乙醇乙醛法因生产工艺落后、成本高,国外也已淘汰,国内尚有少量生产;乙烯乙醛法因需消耗乙烯资源,产品成本较高,国外已淘汰,但在我国目前还是主要生产工艺;丁烷氧化法仅适用于轻油比较丰富的地区,不具推广性。
目前应用较广泛的为甲醇低压羰基合成法,依据催化剂体系不同,各公司开发出各具特色的甲醇低压羰基合成工艺技术:★BP Cative工艺BP公司在其传统工艺技术上,将铑系催化剂改为铱系催化剂,即为BP Cative工艺。
该工艺采用铼、钌、锇等多种稀有金属为助催化剂,铱系催化剂的催化活性明显高于铑系,水含量较低时,铱系催化剂稳定性高,能耗低,丙烯等副产物少,并可在水含量≤5%(Vol,下同)下操作,可大大改进传统的甲醇羰基化过程,降低生产费用和投资。
此外,因水含量降低,CO的利用效率提高,蒸汽消耗减少。
Cative工艺首先在韩国三星公司的醋酸装置应用成功,目前重庆扬子江乙酰化工有限公司和南京也拟采用该工艺。
★塞拉尼斯AO Plus工艺1980年,美国塞拉尼斯公司推出AO Plus工艺(酸优化法)。
该工艺通过加入高浓度的无机碘(主要是碘化锂)改变催化剂的组成,使反应器在低水含量4%~5%下运行,提高了羰基化反应的产率和精制能力。
该工艺采用特殊的专利技术,可使醋酸的产率达99%,反应速率也非常快,产品残留的总碘含量低于5×10-12。
★塞拉尼斯Silverguard工艺塞拉尼斯公司针对AO Plus工艺在高碘含量下易造成设备腐蚀、产品中碘残留量高、会引起下游应用中催化剂中毒的缺陷,开发了Silverguard工艺。
该工艺采用银离子交换树脂为铑催化剂载体,可将产品中残留碘降至2μg/g;而采用传统方法,产品中残留碘一般为10μg/g。
★千代田Acetica工艺千代田公司于1997年开发出Acetica工艺。
聚醋酸乙烯酯(Poly(vinyl acetate)缩写为PVAc)是一种重要的合成聚合物,广泛应用于涂料、胶黏剂、纤维和橡胶工业中。
在本文档中,将详细介绍年产万吨聚醋酸乙烯酯的生产工艺设计。
1.原料准备聚醋酸乙烯酯的主要原料是乙烯、醋酸乙烯酯和过氧化物。
乙烯作为聚合物的主要单体,醋酸乙烯酯作为调节聚合反应速率的稳定单体,过氧化物用于启动聚合反应。
所有原料需要经过严格的质量控制,并且在生产过程中要保持稳定的供应。
2.聚合反应聚合反应是生产聚醋酸乙烯酯的关键步骤之一、聚合反应一般采用反应釜进行,反应釜内需设有搅拌装置以保证反应物充分混合。
反应条件包括反应温度、反应压力和反应时间等参数的控制。
一般来说,温度在50-80℃之间,压力在0.5-1.2MPa之间,反应时间根据实际情况而定。
3.聚合过程控制聚合反应过程需要进行严格的控制以获得所需的聚合物性能。
其中,聚合反应速率的控制非常重要。
调节醋酸乙烯酯的投入量可以控制聚合反应速率,从而影响聚合物的分子量。
同时,要监测反应体系的温度和压力,保持在合适的范围内。
此外,还需要加入适量的过氧化物启动剂,加速聚合反应的进行。
4.产品分离和纯化聚醋酸乙烯酯聚合反应结束后,需要进行产品的分离和纯化过程。
与传统的有机溶剂沉淀法相比,目前更常用的是先进的蒸馏分离技术。
通过精确控制温度和压力,可以将产品从反应体系中分离出来,并且得到更高纯度的聚醋酸乙烯酯。
5.产品包装和储存最后,聚醋酸乙烯酯产品需要进行包装和储存。
根据实际需求,可以选择不同形式的包装,如桶装、桶装、袋装等。
此外,为了确保产品质量,需要将产品储存在干燥、阴凉的地方,避免阳光直射和潮湿。
通过以上的工艺设计和控制,可以实现年产万吨聚醋酸乙烯酯的生产。
在实际生产过程中,需要进行严格的工艺控制和质量检测,确保产品的稳定性和一致性。
同时,也需要关注环境和安全问题,采取相关措施保护环境和工作人员的安全。
这样,才能确保生产过程的稳定性和产品的质量,满足市场需求。
年产10万吨醋酸工艺设计醋酸是一种常见的有机酸,广泛用于医药、化工、食品等行业。
本文将详细介绍一种年产10万吨醋酸的工艺设计。
首先,我们需要准备原料。
醋酸的主要原料是甲醇和一氧化碳,而催化剂则需要使用碘化铂。
其他辅助原料包括水和氯化钠。
接下来是反应步骤。
甲醇与一氧化碳在碘化铂的催化下进行醋酸酯化反应。
该反应在高温和高压的条件下进行,通常在300°C至400°C的温度范围内,压力控制在3-6MPa。
反应后,醋酸酯与水进行水解反应,生成醋酸和甲醇的混合物。
这个混合物需要进行分离,其中常用的方法是采用精馏塔进行分馏,以分离出纯醋酸。
由于醋酸和甲醇的沸点相差较大,分离相对较为容易。
在分离过程中,需要进行醋酸的中和。
这是因为醋酸的纯度对于后续使用非常重要。
在分离过程中,氯化钠被添加到醋酸中,氯离子与醋酸中的杂质结合,生成氯化杂质沉淀,从而提高醋酸的纯度。
最后,在醋酸的精制过程中,还需要进行脱色和脱水处理。
脱色是通过活性炭吸附法进行的,将醋酸中的色素去除,使其呈现无色或淡黄色。
脱水则是通过加入一定量的脱水剂,如磷酸或硫酸,将醋酸中的水分去除。
需要注意的是,在整个过程中,安全性和环境保护也是非常重要的。
在工艺设计中,应考虑采取合适的措施,如选择高效的催化剂、控制反应条件、进行废气处理等,确保生产过程的安全和环境的可持续性。
以上是一种年产10万吨醋酸的工艺设计流程。
通过合理的反应步骤和分离方法,可以高效地生产出纯度较高的醋酸产品,满足市场需求。
同时,在实施过程中要注重安全和环境保护,以确保生产的可持续性和社会责任感。
续上文,我们将进一步详细探讨年产10万吨醋酸的工艺设计相关内容。
醋酸的生产工艺可以分为两个主要步骤:酯化反应和水解反应。
首先,甲醇和一氧化碳在碘化铂催化剂的作用下进行酯化反应,生成醋酸酯。
酯化反应是一个可逆的反应,所以需要加大反应的驱动力,一般采用高温高压的条件进行。
此时,需要控制反应的温度、压力和催化剂用量,以保证反应的高效进行。
醋酸是一种广泛应用的有机化合物,常用于食品添加剂、工业溶剂和制药原料等领域。
本文将围绕年产2万吨醋酸的工艺设计展开讨论。
一、工艺背景二、工艺流程1.原料准备:2万吨醋酸的生产需要大量的原料,主要包括乙醇、催化剂、氧化剂和溶剂等。
乙醇作为主要原料需要通过蒸馏纯化,催化剂和氧化剂需要进行配制和准备。
2.乙醇预处理:乙醇作为乙醇氧化法生产醋酸的主要原料,需要通过蒸馏和脱水等工艺进行预处理,以提高乙醇的纯度和稳定性,减少对后续工艺的影响。
3.反应器:反应器是乙醇氧化法生产醋酸的核心设备,一般采用连续式反应器。
在反应器中,乙醇与氧气在催化剂的作用下进行反应,生成醋酸和水。
为了提高反应速率和产物纯度,可以采用高效催化剂和合适的反应温度和压力。
4.分离和净化:反应器出口的混合物需要进行分离和净化,以得到纯度较高的醋酸产品。
主要的分离方法包括蒸馏、晶体分离和吸附等。
蒸馏方法常用于醋酸的提纯,通过多级蒸馏可以得到高纯度的醋酸。
晶体分离方法常用于醋酸的结晶分离,通过控制温度和浓度,可以得到高品质的醋酸晶体。
吸附方法常用于溶剂的回收和醋酸的净化,通过选择合适的吸附剂和操作条件,可以有效地去除杂质,提高醋酸的纯度。
5.尾气处理:醋酸生产过程中会产生大量的尾气,其中含有一定浓度的乙醛和醋酸,对环境造成污染。
尾气需要进行处理,常用的方法包括吸收法和催化燃烧法等。
吸收法通过将尾气中的有机物与溶液进行接触,使有机物被溶解和吸收,从而达到净化的目的。
催化燃烧法通过催化剂的作用,将尾气中的有机物进行氧化分解,使其转化为无害的二氧化碳和水。
三、主要设备主要设备包括乙醇预处理装置、连续式反应器、分离装置、尾气处理装置等。
乙醇预处理装置主要由蒸馏塔、深度脱水塔、冷凝器和换热器等组成。
连续式反应器主要由反应器本体、加热器和冷却器等组成。
分离装置主要由蒸馏塔、结晶器和吸附塔等组成。
尾气处理装置主要由吸收塔、催化燃烧炉和除尘器等组成。
四、工艺优化和控制在工艺设计过程中,需要考虑到工艺的经济性和环境友好性。
醋酸是一种广泛应用于食品、医药、塑料、涂料和化学品等领域的有机化合物。
根据您提供的要求,我将为您提供一个年产2万吨醋酸的工艺设计文档,确保完整地覆盖所需内容。
I.引言
A.文档的目的和范围
B.醋酸的应用和市场需求
C.工艺设计的意义和目标
II.工艺流程设计
A.原料准备和处理
1.醇类的选择和采购
2.醇类的储存和处理
B.醋酸发酵过程
1.微生物的筛选和培养
2.发酵所需条件和控制
3.发酵罐的设计和操作
C.醋酸的回收和纯化
1.分离和固液分离步骤
2.醋酸的蒸馏和萃取
3.纯化和精制的工艺步骤
III.设备选型与工艺参数
A.发酵罐和反应器的选型和设计
1.发酵反应器的材料选择
2.反应器的体积和操作参数
B.分离和纯化设备的选型和设计
1.分离设备的种类和工艺要求
2.纯化设备的操作参数和效率要求
IV.安全措施与环保考虑
A.操作过程中的安全问题和风险评估
B.废弃物处理和环保措施
V.生产计划与经济分析
A.年产2万吨醋酸所需的原料和设备投资
B.生产能力和产量预测
C.成本分析和盈利预测
VI.结论
A.工艺设计的可行性和有效性
B.对于醋酸生产市场的评估和前景展望附录
A.工艺流程图
B.设备选型表
C.环境保护声明
以上是一个关于年产2万吨醋酸工艺设计的大致文档纲要,确保完整覆盖所需内容,您可以根据需要对各个章节进行具体展开和描述。
年产2万吨醋酸工艺设计一综述醋酸是一种有机化合物,又叫乙酸(ethanoic acid)别名:醋酸(acetic acid)、冰醋酸(glacial acetic acid)。
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.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, 醋酸生产工艺及相关问题的研究开发正在日益加深和发展。
从最初的粮食发酵, 木材干馏生产醋酸开始, 合成醋酸的工艺路线主要有乙醛氧化法、乙炔电石法、乙醇氧化法、乙烯氧化法、丁烷氧化法和羰基合成法等。
这些方法都各有它的优点和缺点,在选择合成醋酸的路线时,应与当地的原料资源情况密切联系起来,因地制宜,按醋酸用量的大小,工业技术条件等作综合的平衡.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,其次对整个工艺过程进行初步的物料和能量衡算,然后对其中的单元设备——精馏塔进行设备设计,最后对此进行经济效益分析.1.1醋酸的物理性质醋酸的主要物性数据列于表1-1表1-1 纯醋酸的物理性质[3]1.2 醋酸的化学性质1.2.1 酸性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。
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。
Na 2CH3COOH + Na2CO3→2CH3COONa + CO2 + H2O2CH3COOH + Cu(OH)2 →(CH3COO)2Cu + 2H2OCH3COOH + C6H5ONa →C6H5OH (苯酚)+ CH3COO1.2.2 乙酸的二聚体乙酸的晶体结构显示,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。
其它的羧酸也有类似的二聚现象。
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1.2.3 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。
1.2.4 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(II),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。
1.2.5 鉴别乙酸可以通过其气味进行鉴别。
若加入氯化铁(III),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。
1.3醋酸在国内外的生产量用AO-Plus工艺改造后能力为100万t/a,是世界上最大的醋酸装置。
BP-Amoco是西欧最大的生产商,其在英国Hull地区的生产装置采用Cativa工艺改造后,生产能力达到74.5万t/a。
亚洲已成为世界最大的醋酸生产地,是近几年新建醋酸装置最多的地区,日本目前醋酸生产能力为110.6万t/a;此外,美国Celanese公司在新加坡建设了50万t/a醋酸装置,BP在马来西亚也建了1套40万t/a 醋酸装置,韩国三星/BP的醋酸装置能力为35万t/a,中国也已有4套羰基合成醋酸装置。
2005年全球醋酸的消费量约787.4万t。
醋酸乙烯为第一大用户,占全球醋酸总消费量的42.4%。
对苯二甲酸、醋酸酯、醋酐分别占醋酸总消费量的17.9%、16.5%、12.9%。
预计今后5年醋酸乙烯的生产将以年均3%的速度增长;由于聚酯需求的快速增长,预计今后5年对苯二甲酸产量将年均增长8%;醋酸酯类的需求增长主要是醋酸乙酯和醋酸丁酯的发展所带动的。
作为溶剂,醋酸乙酯和醋酸丁酯替代有毒性的甲乙酮和甲苯(尤其是在发达国家),使两者需求量有一定的增长。
由于水溶性和粉末涂料的发展,具有挥发性的涂料生产萎缩,对醋酸酯类的需求有所下降。
因此,总的来看,醋酸酯类对醋酸的需求增长率仍保持目前年均5%的水平;醋酐主要用于生产醋酸纤维素以制造香烟过滤嘴,由于今后香烟的需求增长不会很快,因而醋酐的需求增长将维持年均2%的水平。
预计到2010年全球醋酸的需求量将达到947.7万t。
我国的醋酸产量从1990年的35.95万t,到1995年增至42.5万t,2005年增长至137万t,年均增10.62%然国内醋酸生产能力不断提高,产量不断上升,但尚不能满足国内需求,进口量呈逐年上升趋势,由2000 10.36万t增至2005年的25万t。
2006年1~6月我国累计进口醋酸29.4万t。
我国进口的醋酸主要来自Celanese和BP 两大公司,合计占我国总进口量的70%以上。
Celanese向我国出口的醋酸主要来自新加坡和美国工厂,BP向我国出口的醋酸主要来自马来西亚、韩国和英国工厂。
预计今后几年我国仍将会进口醋酸及其下游产品。
2005年中国低压甲醇法产能和产量均占醋酸总产能和总产量的60%以上。
酒精法是国内最早采用的醋酸生产工艺,目前国内几乎所有小型装置都采用此法。
该法经过国内企业几十年的生产实践和技术改造,在节能降耗、三废治理等方面均有较大的改进,但乙醇消耗量达900kg/t醋酸。
由于粮食发酵生产的乙醇市场售价达5000元/t,因此用乙醇来生产醋酸的利润空间较小。
乙烯法工艺的乙烯消量为500kg/t醋酸,较高的乙烯价格(9000多元/吨)也使得该法生产的醋酸成本在5000元/吨左右价格上徘徊。
1.4 醋酸的生产方法评述1.4.1 甲醇羰基化大部分乙酸是通过甲基羰基化合成的。
此反应中,甲醇和一氧化碳反应生成乙酸,方程式如下CH3OH + CO → CH3COOH这个过程是以碘代甲烷为中间体,分三个步骤完成,并且需要一个一般由多种金属构成的催化剂(第二部中)(1) CH3OH + HI → CH3I + H2O(2) CH3I + CO → CH3COI(3) CH3COI + H2O → CH3COOH + HI通过控制反应条件,也可以通过同样的反应生成乙酸酐。
因为一氧化碳和甲醇均是常用的化工原料,所以甲基羰基化一直以来备受青睐。
[4]早在1925年,英国塞拉尼斯公司的Henry Drefyus已经开发出第一个甲基羰基化制乙酸的试点装置。
然而,由于缺少能耐高压(200atm或更高)和耐腐蚀的容器,此法一度受到抑制。
直到1963年,德国巴斯夫化学公司用钴作催化剂,开发出第一个适合工业生产的办法。
到了1968年,以铑为基础的催化剂的(cis−[Rh(CO)2I2]−)被发现,使得反映所需压力减到一个较低的水平并且几乎没有副产物。
1970年,美国孟山都公司建造了首个使用此催化剂的设备,此后,铑催化甲基羰基化制乙酸逐渐成为支配性的方法(孟山都法)。
[5]90年代后期,BP化学成功的将Cativa催化法商业化,此法是基于钌,使用([Ir(CO)2I2]−)它比孟山都法更加绿色也有更高的效率,很大程度上排挤了孟山都法。
1.4.2 乙醇氧化法由乙醇在有催化剂的条件下和氧气发生氧化反应制得。
工艺陈旧,生产规模小,原料和动力消耗高,应严格控制,杜绝新建小规模生产装置。
1.4.3 乙烯氧化法由乙烯在催化剂(所用催化剂为氯化钯:PdCl2、氯化铜:CuCl2和乙酸锰:(CH3COO)2Mn)存在的条件下,与氧气发生反应生成.此反应可以看作先将乙烯氧化成乙醛,再通过乙醛氧化法制得。
乙烯法醋酸虽然比乙炔法和酒精法先进,但与低压甲醇羰基合成法相比,原料和动力消耗高,技术经济上缺乏竞争性,不宜再用该技术新建装置。
原有装置可借鉴乙烯直接氧化法进行改造。
1.4.4 丁烷氧化法丁烷氧化法又称为直接氧化法,这是用丁烷为主要原料,通过空气氧化而制得乙酸的一种方法,也是主要的乙酸合成方法。
1.4.5 巴斯夫高压法巴斯夫高压法尽管已工业化多年,与其它原料路线相比,具有一定的竞争性;但与低压法相比,相应压力高,原料消耗定额高,副反应多,工艺复杂。
[6]因此,不提倡发展高压法。
1.4.6 UOP/ 千代田工艺UOP/ 千代田工艺技术先进,在某些方面比BP技术更有吸引力,但还没有工业化生产装置,引进的风险大。
[7]周修和.国外合成醋酸概括[J].石油化工,1993,2(3):251~263.如果在对其风险性进行充分论证的情况下,可积极引进。
1.4.7 乙醛氧化法乙醛氧化法在孟山都法商业生产之前,大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。
[8]尽管不能与甲基羰基化相比,此法仍然是第二种工业制乙酸的方法。
乙醛可以通过氧化丁烷或轻石脑油制得,也可以通过乙烯水合后生成。
当丁烷或轻石脑油在空气中加热,并有多种金属离子包括镁,钴,铬以及过氧根离子催化,会分解出乙酸。
化学方程式如下:2 C4H10 + 5 O2→ 4 CH3COOH + 2 H2O此反应可以在能使丁烷保持液态的最高温度和压力下进行,一般的反应条件是150℃和55 atm。