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年产10万吨乙酸乙酯生产工艺设计1 绪论1.1 乙酸乙酯的物化性及用途1.1.1 乙酸乙酯的物理性质乙酸乙酯（C2H8O4），又称醋酸乙酯，英文缩写EA，它是一种具有果香味的无色透明液体，流动性比较大，而且易挥发，能溶于有机溶剂和水中，但当遇到碱性溶液时，不只是溶解，水解成乙酸和乙醇，溶液显酸性。
乙酸乙酯与水和乙醇都能形成二元共沸混合物、三元共沸混合物，下表1介绍乙酸乙酯的详细物理性质：表1 乙酸乙酯的物化参数[1]熔点(℃) -83.6 临界温度(℃) 250.1 折光率（20℃) 1.3708-1.3730 临界压力(MPa) 3.83 沸点(℃) 77.06 辛醇/水分配系数的对数值0.73 对密度(水=1) 0.894-0.898 闪点(℃) 7.2 相对蒸气密度(空气=1) 3.04 引燃温度(℃) 426 饱和蒸气压(kPa) 13.33(27℃) 爆炸上限%(V/V) 11.5燃烧热(kJ/mol) 2244.2 爆炸下限%(V/V) 2.01.1.2 乙酸乙酯的主要用途乙酸乙酯是重要的精细化工原料。
它是一种既有优秀溶解机能又有快干性能的溶剂，已经广泛应用于化工、医药、纺织、染料、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂的制造中，可作为原料、或作为工艺溶剂、萃取剂、稀释剂等；因为它有一种天然的果香味，因此可以作为调味剂成分，用于香料，食品工业；也可以为粘合剂用于印刷油墨、人工珍珠等的出产；作为提取剂用于医药、有机酸的产品的生产等；它也可以作为菠萝，香蕉，草莓等多种水果香精和威士忌、奶油等香料的原料。
纵观世界，相比较我国的乙酸乙酯用量来说，美国和欧洲国家乙酸乙酯最大的应用领域来看，涂料占了70%，这其中美国涂料方面的消费量约占总消费量的60%，而欧洲在涂料行业的消费量约占总消费量的50%。
相比较临近我国的日本重要应用在涂料，油墨两方面，分别约占总消费量的40%和30%。
我国主要应用于涂料，粘合剂和制药等领域[3]。
![年产10万吨醋酸工艺设计[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/1a3c28080a4c2e3f5727a5e9856a561252d32133.png)
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。
乙醛氧化制醋酸工艺——精制工段第一章概述大庆醋酸装置是大庆三十万吨乙烯一期工程的组成部分。
此装置是依靠国内技术力量，参考上海石油化工总厂的实际生产情况，由上海医药设计院设计。
大庆醋酸装置是西德引进乙醛装置的配套工程，起始原料为乙烯，乙烯氧化生成乙醛，再由乙醛为原料氧化生成醋酸。
醋酸装置设计年生产能力为成品醋酸7 万吨/年。
同时生产副产品混酸700吨/年，醋酸甲酯650 吨/年。
1997 年10 月改扩建，年生产能力为10 万吨。
第二章生产方法及工艺路线一生产方法及反应机理。
乙醛首先氧化成过氧醋酸，而过氧醋酸很不稳定，在醋酸锰的催化下发生分解，同时使另一分子的乙醛氧化，生成二分子乙酸。
氧化反应是放热反应。
CH3CHOO2→CH3COOOHCH3COOOHCH3CHO→2CH3COOH 在氧化塔内，还有一系列的氧化反应。
乙醛氧化制醋酸的反应机理一般认为可以用自由基的链接反应机理来进行解释，常温下乙醛就可以自动地以很慢的速度吸收空气中的氧而被氧化生成过氧醋酸：过氧醋酸以很慢的速度分解生成自由基。
自由基引发一系列的反应生成醋酸。
但过氧醋酸是一个极不安定的化合物，积累到一定程度就会分解而引起爆炸。
因此，该反应必须在催化剂存在下才能顺利进行。
催化剂的作用是将乙醛氧化时生成的过氧醋酸及时分解成醋酸，而防止过氧醋酸的积累、分解和爆炸。
二工艺流程简述。
1、装置流程简述本装置反应系统采用双塔串联氧化流程，乙醛和氧气首先在全返混型的反应器——第一氧化塔T-101 中反应（催化剂溶液直接进入T-101 内）然后到第二氧化塔T-102 中再加氧气进一步反应，不再加催化剂。
一塔反应热由外冷却器移走，二塔反应热由内冷却器移除，反应系统生成的粗醋酸进入蒸馏回收系统，制取成品醋酸。
蒸馏采用先脱高沸物，后脱低沸物的流程。
粗醋酸经氧化液蒸发器E-201 脱除催化剂，在脱高沸塔T-201 中脱除高沸物，然后在脱低沸塔T-202 中脱除低沸物，再经过成品蒸发器E-206 脱除铁等金属离子，得到产品醋酸。
![新建年产10万吨醋酸项目可行性报告(环评)[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/328ebe8d50e2524de5187ee2.png)
新建年产10万吨醋酸项目可行性报告(环评)[1]一、项目概况1、项目名称新建10万吨/年醋酸生产项目。
2、项目内容本项目年生产醋酸10万吨。
副产品玉米油0.2万吨、二氧化碳4万吨、蛋白饲料6万吨，主要原料为玉米。
本项目共投资22000万元，年产值81400万元，可实现利税14000万元，利润8000万元。
3、项目建设单位4、建设单位概况二、项目建设的目的及意义醋酸是重要的有机化工原料之一，它在有机化学工业中处于重要地位，它是发展有机化学工业的一面镜子。
醋酸广泛用于合成纤维、涂料、医药、农药、仪器添加剂、染织等工业，是国民经济的一个重要组成部分。
三、市场预测1、醋酸中国医药化工网消息：随着化学工业及相关产业迅速发展，近年来我国醋酸消费量增长较快。
2008年，全国醋酸表现消费量增长到300万吨，创历史最高水平醋酸在我国主要用于生产醋酸乙烯、醋酐、醋酸乙酯、醋酸丁酯、氯乙酸和聚乙烯醇等化工产品。
目前，在全国醋酸消费结构中，化学工业约占其总消费量的90%。
随着国民经济持续稳定增长，预计国内市场对醋酸的需求量还会增长。
2、玉米胚芽油玉米胚芽油是一种营养丰富、色泽和风味均很好的高级食用油，是生产调和油、色拉油、烹调油及人造奶油的上好原料，它的不饱和脂肪酸含量高达72%以上，是一种良好的保健食油，现在市场上玉米色拉油销售形势非常看好。
随着人民生活水平的提高，保健意识的增加，玉米油的市场需求量将会越来越大。
3、蛋白饲料玉米蛋白粉是一种高质量的蛋白饲料，其粗蛋白含量在35%以上，可以用来替代动物蛋白饲料，而价格低廉很多。
我国蛋白饲料生产是近十年发展起来的新型产业，其生产能力较小。
据预计，2010年我国配合饲料的需要量为30000万吨，蛋白饲料的总需求量4000万吨，预测只能满足70%，从而表明蛋白饲料在较长时间内处于供不应求，所以国内市场潜力很大，有不可估量的前景。
4、二氧化碳本项目在酒精发酵过程中产生大量的CO2，纯度很高（含量99.9%），每年可回收约20000吨液态CO2（回收率60%左右），可用于食品工业、清凉饮料制造，大棚蔬菜，也可用作焊接保护气，消防上可用作灭火材料，用途广泛，市场销售情况一直很旺，价格稳定。
年产10万吨甲醇羰基化制醋酸工艺流程1. 原料准备：甲醇和一氧化碳是制备醋酸的主要原料。
首先经过脱硫处理，去除其中的硫化物。
然后进入预处理设备，调整其比例，准备进入反应器。
2. 反应器反应：原料进入反应器，添加催化剂，进行甲醇和一氧化碳的羰基化反应，生成乙酸甲酯。
这是一个高温高压反应，需要严格控制反应条件，保证产物的质量和产率。
反应后得到混合物。
3. 分离精馏：通过精馏技术，将混合物进行分离，得到醋酸甲酯和未反应的甲醇和一氧化碳。
这些未反应物料可以循环利用，提高原料的利用率。
4. 气相吸附：将反应器废气中的有机物通过气相吸附装置进行吸附去除，以减少有机废气的排放对环境的影响。
5. 醋酸甲酯酯化：将得到的醋酸甲酯进行水解反应，生成醋酸和甲醇。
这一步是去除醋酸甲酯中的甲醇，以获得纯度更高的醋酸。
6. 精制产品：通过再次精馏和冷凝，得到高纯度的醋酸产品。
7. 产品储存：最后，将得到的醋酸产品储存至成品仓库，待包装和销售。
以上便是年产10万吨甲醇羰基化制醋酸的工艺流程。
在整个工艺过程中，需注意安全生产、环保等方面，确保产品质量和工艺稳定性。
很荣幸继续为您描述制备醋酸的工艺流程。
下面我们将详细说明剩余的步骤。
8. 废水处理：制备醋酸的生产过程中产生大量废水，其中包含有机废水和含有盐类化合物和杂质的废水。
废水处理是非常关键的部分，以确保环境不受污染，符合相关的排放标准。
废水通常需要经过中和、沉淀、过滤、生物处理等步骤，最终达到排放标准允许的水质。
9. 能源回收：在制备醋酸的工艺中，反应所需的热能和蒸汽通常会通过余热锅炉或热交换器进行回收和循环利用。
这有助于降低生产成本，节约能源资源，并减少对环境的影响。
10. 环保设施：在整个工艺流程中，应该配备相关的环保设施，包括废气处理装置、废水处理设施等，以符合国家环保法规要求，确保工厂的环保效益。
11. 运输和储存：醋酸是一种易燃易爆的化学品，因此在运输和储存过程中，必须符合相关的安全标准，包括适当的包装、标识和储存条件。
年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计学院：专业：姓名：指导老师：化学工程与工艺学号：职称：二○一四年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
本人签名：日期：年月日年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计摘要醋酸是一种重要的基本有机化工原料产品，在各行各业中有广泛的应用。
本设计介绍了醋酸的一些物理性质、化学性质，用途，现状和发展状况并且对比了各种合成方法，还对工艺流程进行了简述。
本设计采用甲醇为原料，铑为催化剂，低压羰基化流程工艺。
本工艺简单，原料来源广泛，污染少，安全可靠，转化率和选择率高，产品质量高。
本工艺的设计重点是合成工序和精馏工序的物料衡算、热量衡算、主要设备计算和选型。
同时绘制了工艺流程图和主要设备装置图。
并且对于工艺进行车间布置和三废处理。
关键词: 甲醇低压羰基化物料衡算热量衡算With an annual output of 100000 tons of low-pressure methanol carbonylation acetic acid refining process designAbstractAcetic acid is an important basic organic chemical raw material products, have been widely applied in all walks of life. This design introduces some physical properties, chemical properties, application status and development of acetic acid, and comparison of various synthetic methods, but also on the process are described.This design uses methanol as raw materials, rhodium catalyst, low-pressure carbonylation process. This simple process, wide material source, less pollution, safe and reliable, high conversion and selectivity, high product quality. The design key of this process is a material balance synthesis process and distillation process calculation, heat balance calculation, calculation and selection of main equipment. At the same time, rendering the process flow diagram and main equipment installation diagram. And workshop layout and waste treatment for process.Keywords: Methanol；Low-pressure carbonylation；material balance；heat balance目录1 前言 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。
1 绪论1.1 概述1.1.1醋酸乙烯的理化性质醋酸乙烯（Vinyl acetate，简称V Ac），全称为醋酸乙烯酯，分子式C4H6O2,结构式是CH3COOH=CH2,分子量86.09。
在常温下醋酸乙烯是一种无色透明液体，易挥发、稍有毒性、带有特殊的气味，对人的眼睛和皮肤有刺激作用。
它的蒸汽为湿麻醉剂，能刺激皮肤及呼吸器官。
醋酸乙烯能与水部分互溶，与甲醇、乙醇等形成共沸物，能与苯、水形成三元恒沸物[1]。
醋酸乙烯的熔点-92.3℃，沸点72.2℃，相对密度0.9317，折射率1.3953，闪点-1℃，爆炸极限2.6～13.4 (V%)，能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、四氯化碳等有机溶剂，不溶于水[2]。
醋酸乙烯是不饱和的羧酸酯，由于分子内存在不饱和双键及羧基，化学性质活泼，能够发生聚合反应、加成反应、水解反应、乙烯基转移反应、氧化反应等化学反应[2]。
1.1.2醋酸乙烯的主要用途醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料，在实际应用中，它通过自身聚合或与其它单体共聚，可以生成聚乙烯醇（PVA）、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液（VAE）或共聚树酯（EVA）、聚醋酸乙烯（PVAc）、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物（EVC）、聚乙烯醇缩甲醛、乙烯-乙烯醇（EVOH）、氯醋共聚物（VC/VAc）和聚丙烯腈变性体等衍生物[3]。
1.2醋酸乙烯的生产现状1.2.1醋酸乙烯的国外生产现状加拿大人F.Klatte在1912年首次发现V Ac，后来这一发现发展成乙炔液相法技术。
1921年德国Consortium fur Electrochemische Industrie公司开始工业化生产V Ac，即用乙炔气相法技术[4]，这拉开了VAc工业生产的序幕。
V Ac工业历经近百年发展，技术已经非常成熟，尤其是第二次世界大战后各国对V Ac的需求大幅度上升促进了V Ac的生产得到快速的发展。
世界V Ac的产地主要集中在北美、西欧和亚洲，这三个地区的产能和产量均占世界的80%以上。
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。
有专业性
10万吨/年乙烯醋酸工艺设计
一、工艺原理
10万吨/年乙烯醋酸工艺采用双步反应制备，硝酸乙烯异构化和羧化反应。
1.硝酸乙烯异构化：硝酸乙烯经预处理后，输入充分发热的反应器，在190~200℃的高温和4～6MPa的压力条件下，进行异构化反应，产生乙烯硝酸乙酯和氰酸酯。
2.羧化反应：将乙烯硝酸乙酯和氰酸酯混合引入充分发热的羧化反应器，在250~280℃的温度、2～3MPa的压力下反应，生成乙烯醋酸。
二、工艺流程
10万吨/年乙烯醋酸工艺流程如下：
1.原料准备：将原料乙烯、硝酸和苯乙烯进行合理的混合，并经过冷却混合，调节温度和湿度，然后进入预处理装置；
2.硝酸乙烯异构化：将预处理后的原料经发热器（或热交换器）发热后，进入异构化反应器，反应温度190~200℃，压力4～6MPa，反应时间2h，获得乙烯硝酸乙酯和氰酸酯；
3.羧化反应：将乙烯硝酸乙酯和氰酸酯在混合槽中混合，比例1：1.2，经发热器发热后，进入羧化反应器，反应温度250~280℃，压力2～3MPa，反应时间3h，得到乙烯醋酸；。
年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计学院：专业：姓名：指导老师：化学工程与工艺学号：职称：二○一四年五月诚信承诺书本人重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
本人签名：日期：年月日年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计摘要醋酸是一种重要的基本有机化工原料产品，在各行各业中有广泛的应用。
本设计介绍了醋酸的一些物理性质、化学性质，用途，现状和发展状况并且对比了各种合成方法，还对工艺流程进行了简述。
本设计采用甲醇为原料，铑为催化剂，低压羰基化流程工艺。
本工艺简单，原料来源广泛，污染少，安全可靠，转化率和选择率高，产品质量高。
本工艺的设计重点是合成工序和精馏工序的物料衡算、热量衡算、主要设备计算和选型。
同时绘制了工艺流程图和主要设备装置图。
并且对于工艺进行车间布置和三废处理。
关键词: 甲醇低压羰基化物料衡算热量衡算With an annual output of 100000 tons of low-pressure methanol carbonylation acetic acid refining process designAbstractAcetic acid is an important basic organic chemical raw material products, have been widely applied in all walks of life. This design introduces some physical properties, chemical properties, application status and development of acetic acid, and comparison of various synthetic methods, but also on the process are described.This design uses methanol as raw materials, rhodium catalyst, low-pressure carbonylation process. This simple process, wide material source, less pollution, safe and reliable, high conversion and selectivity, high product quality. The design key of this process is a material balance synthesis process and distillation process calculation, heat balance calculation, calculation and selection of main equipment. At the same time, rendering the process flow diagram and main equipment installation diagram. And workshop layout and waste treatment for process.Keywords: Methanol；Low-pressure carbonylation；material balance；heat balance目录1 前言 (1)1.1世界醋酸生产概况 (1)1.2国生产状况 (2)1.3醋酸的用途 (2)1.4醋酸的物理性质 (2)1.5醋酸的化学性质 (2)1.5.1与不饱和烃的酯化反应 (3)1.5.2醇醛缩合反应 (3)1.5.3与金属氧化物或碳酸盐反应 (3)1.5.4分解反应 (4)1.5.5酸碱性 (4)1.6醋酸合成方法 (4)1.6.1轻烃液相氧化法 (4)1.6.2乙醛氧化法 (5)1.6.3乙烯直接氧化法 (5)1.6.4甲醇羰基化合成法（MC） (5)1.6.5乙烷选择性催化氧化 (6)1.6.6甲醇羰基化制备醋酸 (6)2物料衡算 (10)2.1合成塔的计算 (10)2.1.1合成塔的物料衡算 (10)2.2轻组分塔的物料衡算 (11)2.3脱水塔的物料衡算 (12)2.4重组分塔的物料衡算 (13)3塔设备的计算 (15)3.1脱水塔（常压精馏塔）的计算 (15)3.1.1进料组成 (15)3.1.2平均摩尔质量 (15)3.2塔板数的确定 (16)3.2.1相对挥发度 (16)3.2.2最小回流比和操作操作比 (17)3.2.3精馏段和提馏段操作方程 (17)3.2.4塔板数计算 (18)3.2.5全塔效率的确定 (19)3.2.6确定实际塔板数 (19)3.3精馏塔物性参数计算 (20)3.3.1操作压力计算 (20)3.3.2操作温度 (20)3.3.3平均摩尔质量 (20)3.3.4平均密度的计算 (21)3.3.5液面的表面力 (22)3.3.6体积流率的计算 (23)3.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (24)3.4.1塔径和高度的计算 (24)3.4.2溢流装置计算 (26)3.4.3塔板的布置 (27)3.5浮阀塔流体力学验算 (29)3.5.1气体通过浮阀塔板的压降 (29)3.5.2液泛 (31)3.5.3物沫夹带 (32)3.6负荷性能图 (33)3.6.1物沫夹带线 (33)3.6.2液泛线 (34)3.6.3液相负荷上限 (34)3.6.4漏液线 (35)3.6.5液相负荷下限 (35)4热量衡算 (38)4.1脱水塔的热量计算 (38)4.2塔顶冷凝器热负荷及冷却水的用量 (39)4.3塔底再沸器热负荷及水蒸气的用量 (40)5附属设备的计算及接管的选取 (42)5.1接管的选取 (42)5.1.1进料管 (42)5.1.2回流管 (42)5.1.3塔底出料管 (42)5.1.4塔顶蒸汽出料管 (43)5.2塔高度的计算 (43)5.2.1塔顶空间高度 (43)5.2.2封头 (43)5.2.3裙座 (43)5.2.4塔底空间高度 (44)5.2.5人孔 (44)5.2.6塔的总高度 (44)6车间布置设计 (45)6.1 车间布置设计重要性 (45)6.2车间生产要求 (45)6.3 车间安全要求 (45)6.4 车间发展要求 (45)7三废”处理和安全事项 (46)7.1 废水 (46)7.2 废气 (46)7.3 废渣 (46)7.4安全事项 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录 ............................................................... 错误!未定义书签。
摘要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，工艺流程，物料衡算一、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（一）醋酸生产的历史早在公元前三千年，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1957～1959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。
（二）醋酸的物理性质分子式：C2H4O2分子量：60.050性质：无色透明液体。
熔点16.635℃，沸点117.9℃，相对密度 1.0492(20/4℃)折射率 1.3716，闪点（开杯）57℃，自燃点465℃，粘度11.83mPa·s（20℃）。
纯乙酸在16℃以下时，能结成冰状固体，故称冰醋酸。
与水、乙醇、苯和乙醚混溶，不溶于二硫化碳。
当水加到乙酸中，混合后的总体积变小，密度增加。
分子比为1：1，进一步稀释，不再发生上述体积的改变。
有刺激性气味。
（三）醋酸的化学性质1．酸性羧酸中，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 + Na2CO3→2CH3COONa + CO2 + H2O2CH3COOH + Cu(OH)2→(CH3COO)2Cu + 2H2OCH3COOH + C6H5ONa →C6H5OH (苯酚）+ CH3COONa2．二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）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。
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。
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。
（四）醋酸的主要生产方法及比较1．甲醇羰基化法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。
(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。
[3]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）。
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[4]，很大程度上排挤了孟山都法。
2．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。
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。
副产物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。
因为部分副产物也有经济价值，所以可以调整反应条件使得副产物更多的生成，不过分离乙酸和副产物使得反应的成本增加。
在类似条件下，使用上述催化剂，乙醛能被空气中的氧气氧化生成乙酸2 CH3CHO + O2→ 2 CH3COOH使用新式催化剂，此反应能获得95%以上的乙酸产率。
主要的副产物为乙酸乙酯，甲酸和甲醛。
因为副产物的沸点都比乙酸低，所以很容易通过蒸馏除去。
3．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[5]。
C2H5OH + O2=CH3COOH + H2O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。
4．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[6]。
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。
5．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[7]。
2CH3CH2CH2CH3 + 5O2=4CH3COOH + 2H2O综合文献分析，本设计采用乙醛氧化法生产醋酸工艺。
因为乙醛氧化法生产工艺工业化最早，技术成熟，转化率和选择性高；反应条件缓和，反应选择性高(可达99％)，几乎无副产物生成；产品收率高、纯度高。
二、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+02→CH 3COOOH(过氧醋酸)CH 3COOH →CH 30H+CO 2CH 30H+02→HCOOH+H 20CH 3COOH+CH 30H →CH 3COOCH 3+H 203CH 3CHO+02→CH 3CH(0COCH 3)2+H 20主要副产物：甲酸、醋酸甲酯、甲醇、二氧化碳等。
