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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强放热反应，为： 乙醛氧化时先生成过氧醋酸，再与乙醛合成AMP []分解即为醋酸 副反应： CH3CHO+O2→CH3COOOH(过氧醋酸) CH3COOH→CH3OH+CO2 CH3OH+O2→HCOOH+H2O CH3COOH+CH3OH→CH3COOCH3+H2O 3CH3CHO+O2→CH3CH(OCOCH3)2+H2O 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Mn2+氧化为Mn3+ Mn3+存在溶液中，又可引发原料乙醛产生自由基。 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。 3．催化剂 对催化剂有以下几个要求： （1）应既能加速过氧醋酸生成，又能促使其迅速分解，使反应系统中的过氧醋酸的浓度维持在最低限度。 （2）应能充分溶解在氧化液中。故工业上普遍采用醋酸锰作为催化剂，有时也可适量加入其他金属的醋酸盐。醋酸锰用量约为原料乙醛用量的0.1％~0.％ （二）工艺条件 乙醛液相氧化生产醋酸的过程是一个气液非均相反应，可分为两个基本过程：一是氧气扩散到乙醛的醋酸溶液界面，继而被溶液吸收的传质过程；二是在催化剂作用下，乙醛转化为醋酸的化学反应过程。 1．气液传质的影响因素 （1）（）（）97％～98％（1）（2）pa左右即可。 （3）98％5％～15％2％～3％ (a)内冷却型氧化塔 (b)外冷却型氧化塔 图1 氧化塔示意图 为使氧化塔可耐腐蚀，减少因腐蚀引起的停车检修次数，乙醛氧化塔材料选用的是含镍、铬、钼、钛的不锈钢。 图2 工艺流程图 图2 外冷却乙醛氧化生产醋酸工艺流程图 1-第一氧化塔；2-第一氧化塔冷却器；3-第二氧化塔；4-第二氧化塔冷却器；5-尾气吸收塔； 6-蒸发器；7-精馏塔Ⅰ；8-精馏塔Ⅱ；9-脱水塔 在第一氧化塔1中盛有的质量分数为0.1％～0.3％0.2％1.5％脱除低沸物后的乙酸液从塔底利用压差进入，塔顶得到纯度高于99%的成品乙酸。顶分出的低沸物由脱水塔回收，塔顶分离出含量3.5%左右的稀乙酸废水，并含微量醛类，乙酸甲，甲酸及水，其数量不多，经中和及生化处理后排放塔中部抽出含水的混合酸；塔为含量大于98.5%的回收乙酸，用作蒸发器的喷淋乙酸。= 0.599 kg ③生成亚乙基二醋酸酯量：995×0.25%×99.3%×(1/3)×(146/44)= 2.732 kg ④生成水量：995×0.25%×99.3%×(1/3)×(18/44)= 0.337 kg （4） 2CH3CHO +(3/2)O2→ CH3COOCH3+CO2+ H2O 0.95% ①乙醛用量：995×0.95%×99.3%= 9.386 kg ②氧气用量：995×0.95%×99.3%×(3/4)×(32/44) = 5.12 kg ③生成CO2量：995×0.95%×99.3%×(1/2) = 4.693 kg ④生成水量：995×0.95%×99.3%×(1/2)×(18/44) = 1.92 kg ⑤生成醋酸甲酯量：995×0.95%×99.3%×(1/2)×(74/44) = 7.893 kg （5）2CH3CHO +5O2→ 4CO2+ 4H2O 1.4% ①乙醛用量：995×1.4%×99.3%= 13.832 kg ②氧气用量：995×1.4%×99.3%×(5/2)×(32/44) =25.15 kg ③生成水量：995×1.4%×99.3%×2×(18/44) = 11.317 kg ④生成CO2量：995×1.4%×99.3%×