化工生产技术 课件 项目八 醋酸的生产(1).docVIP

项目八 醋酸的生产 任务一 醋酸工业概貌 01 醋酸工业现状及发展趋势 目 录 CONTENTS 02 03 04 05 06 醋酸的生产方法 醋酸的生产原理 工艺条件的确定 醋酸生产设备 醋酸生产工艺 醋酸工业现状及发展趋势 醋酸工业现状及发展趋势 世界醋酸主要用于生产醋酸乙烯、醋酸酯以及PTA 等产品，醋酸乙烯对醋酸的需 求量约占总消费量的31%,PTA 的需求量约占24%。预计2023年前，世界醋酸的需求 量将保持年均约3.3%的速率增长，到2023年消费量将达到1689万吨。 醋 醋 酸 的 生 产 方 法 醋酸工业生产方法有甲 醇 羰基合成法、乙醛氧化法、 丁烷液相氧化法、长链碳 氧化降解法和 粮食发酵法。 乙醛氧化法由于具有工艺简单、技术成熟、收率高、成本较 低等特点，是生产醋酸的主要方法之一。 甲醇羰基合成法是以一氧化碳(CO) 和甲醇为原料，采用羰 基化反应生产醋酸。根据压力的不同，可分为高压法和低压 法两种。前者由于投资高，能耗高，己经逐渐被后者取代， 目前仅有德国BASF公司有一套装置仍在运行。 低压甲醇羰 基合成法因反应条件温和、收率较高，副产物少，生产成本 低，很快被推广采用，逐渐成为合成醋酸的主流方法。 目前 甲醇羰基化法生产醋酸的典型工艺主要有Monsanto/BP 工 艺、 Celanese 公司AOPIus 工艺、 BP 化学Cativa工艺以及日 本干代田Acetica工艺等。 甲醇羰基化法生产醋酸反应原理 甲醇羰基化法生产醋酸反应原理 1.主反应 CH?OH+CO→CH?COOH+134.4KJ/mol 2.副反应 CH?COOH+CH?OH→CH?COOCH?+H?O 2CH?OH→CH?OCH?+H?O CO+H?O→CO?+H? CO+H?O→HCOOH CO+H?→CH?+H?O CH?OH→CO+2H? CH?COOH→2CO+2H? 工艺条件的确定 工艺条件的确定 甲醇羰基化生成醋酸，主要工艺条件是温度、压力和反应液组成等。 反应温度 温度升高，有利于提高主反应速率；但主反应是放热反应，温度过高，会降低 未还良好的反地效果计挥重领。一化明量地多，因此，适当的反应理度，对于 结合催化剂活性，甲醇羰基化反应，最佳温度为175℃。 一般控制在130℃~180℃。 工艺条件的确定 工艺条件的确定 反应压力 甲醇羰基化合成醋酸，是一个气体体积减小的反应。 压力增加，有利于反应向生成醋酸的方向进行，有利于提高一氧化碳的吸 收率。但是，升高压力会增加设备投资费用和操作费用。 实际生产中，操作压力控制在3MPa 左右。 工艺条件的确定 工艺条件的确定 反应液组成 工艺条件的确定 工艺条件的确定 催化剂体系 催化剂为金属铑的络合物，通常是可溶性的化合物，以碘化物为助催化剂。催 化剂的活性组分为{Rh(CO)? I}, 由Rh?O? ,RhCL? 等铑化合物和一氧化碳、碘 化物反应形成，是甲醇羰基化反应中主要起催化作用的物质。 助催化剂可以使用各种碘化物，最常使用的是碘化氢。在反应状态下，碘化氢 与甲醇反应形成碘甲烷。助催化剂的作用是与金属铑的络合物作用生成甲基与铑的 化学键，它不仅可以促进一氧化碳形成酰基与铑的化学键，而且对生成羰基铑起到 抑制作用。 醋 醋 酸 生 产 设 备 5.1甲醇羰基化生产醋酸设备 ◆ 传统的甲醇羰基化生产醋酸装置采用机械搅拌釜式反应器。气体自底部进入，通过气体分布器呈气泡上升。 由于设有搅拌装置，使气体分散得更好且将气泡破碎成更小的气泡，有助于液体达到高度的湍动和促进气 体在液体内的均匀分散。 ◆ BP公司的Cativa 工艺所使用的羰基化反应器无需搅拌器，而是通过反应器冷却回路进行喷射混合，反应物 料从反应器底部经冷却后循环至反应器顶部。二段反应器设置在闪蒸塔前，可延长反应物停留时间，提高 CO 的利用率，增加醋酸产量。因此， Cativa工艺的成本比传统工艺明显减少，特别是水蒸汽用量减少了 40%,CO 效率从90%增加至约97%。 ◆日本干代田(Chiyoda) 公司和UOP 公司联合开发的Acetica 工艺采用泡罩塔环管反应器。环管反应器无需搅 拌器所需的高压封闭垫和其他移动部件，催化剂磨损小，并可获得高气/液传质速率，还可通过反应器热 交换剂回收反应热，并用作蒸馏塔所需的热源。反应器尺寸缩小30%-50%,还可减少副产品约30%。该 工艺的投资和操作成本均比传统工艺降低20%以上。 醋 醋 酸 生 产 设 备 5.2乙醛氧化法生产醋酸设备 乙醛氧化生产醋酸的主要特点是：反应为气液非均相的强放热反应，介质有强 腐蚀性，反应潜伏着爆炸的危险性。 对氧化反应器的要求是： ◆ 能提供充分的相接触界面，能有效地移走