发布时间 : 星期五 文章年产20万吨甲醇低压羰基化制醋酸工业设计毕业设计（论文） 2更新完毕开始阅读
第一章引言
第一章 引言
1.1 醋酸性质和用途
1.1.1 醋酸的物理性质
醋酸，学名乙酸，分子式CH3COOH，结构式 ，相对分子质量60.06，是一种重要的低级脂肪族一元羧酸。纯醋酸为无色水状液体，具有浓烈刺激性气味，并有强腐蚀性，10%左右的醋酸水溶液腐蚀性最大。醋酸是食用醋的主要成分，故得名醋酸。99%以上的高纯度醋酸在温度低于16℃时即凝结成片状晶片，故俗称为冰醋酸。醋酸蒸汽易着火，能和空气形成爆炸性混合物。冰醋酸有强烈的吸湿性，水含量每增加0.1%，其凝固点降低0.15%~0.2%左右，可利用此特性测定冰醋酸的纯度。纯醋酸的物理性质见表1-1。
表 1-1 醋酸的物理性质
熔点 沸点 折射率（20℃） 闪点 16.6℃ 117.9 相对密度 上限 爆炸极限 下限 1.0492 4.0V% 17.0V% 1.3718 溶解度 能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳等 39℃ 蒸汽压（20℃） 1.50kpa 1.22cp 29.58 0.0994 比热容(20℃) 2.01 kJ/(kg·℃) 黏度（20℃） 蒸发潜热 60℃ 880 表面张力（20℃） kJ/kg 80℃ 812
1.1.2 醋酸的化学性质
根据《有机化工原料大全》的资料显示，醋酸具有一元所酸的一切典型的化学性质，属于典型的脂肪族一元羧酸酸。其分子结构中含有羧基和烷基。
1.1.2.1 与醇类的醋化反应
CH3COOH?ROH?CH3COOR?H2O
酯化反应会生成等分子的水。反应中生产的水会减慢酯化反应速度。通常在酯化反应中会加入过量的醋酸，以稀释并减少水的存在对反应速度的影响。或者采用共沸蒸馏除去
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第一章引言
生成的水，以达到加快反应速度和加大反应进行的完全程度的目的。实际操作中，为了控制反应速度，一般用Karl一Fiseher法或电导率法测定反应系统中的水浓度。在实际工业化生产中，一般都使用无机酸或有机酸作为醋酸酯化反应的催化剂，如高氯酸、磷酸和硫酸等。非酸性的盐类、金属和金属氧化物在特定条件下也可以作为酯化反应的催化剂，如丝光沸石、脱阳离子的Y分子筛等。氯化钴、钴A12C16在工业生产中也作为正丁醇与乙酸的酯化反应催化剂。
1.1.2.2 与不饱和烃的酯化反应
醋酸和烯烃反应会生成醋酸酯，以仲醇或叔醇类的醋酸酯居多。和丙烯反应生成醋酸异丙酯，和异丁烯反应可生成醋酸叔丁酯。以上反应，如加入铂等贵金属催化剂，则反应产物会变为不饱和酯。
1.1.2.3 醇醛缩合反应
在有催化剂的存在下(一般使用硅铝酸钙钠或负载氢氧化钾的硅胶为催化剂)，醋酸和甲醛可发生缩合反应生成丙烯酸，
H3COOH?HCHO?CH2?CH?COOH?H2O
该缩合反应的单程转化率在50%一60%之间，反应收率可达到80%一100%。但是这种工艺路线的能耗比其它工艺大得多，所以没有进一步的工业化应用。
1.1.2.4 与金属氧化物或碳酸盐反应
醋酸是一种弱酸，具有酸性物质的一般化学特性。可以与金属氧化物、碳酸盐反应，生成醋酸盐。其反应速度小于硫酸、盐酸这种强酸，但大于大部分有机酸。对于许多金属，醋酸的水溶液是有腐蚀性的。
1.1.2.5 分解反应
醋酸燃烧生成二氧化碳和水。浓硫酸在高温下能使醋酸脱水炭化，生成二氧化碳和少量二氧化硫。在227℃、低压且存在PC催化剂的条件下，醋酸分解得到乙烯酮、甲烷、二氧化碳等产物。干燥的醋酸经蒸馏可生成醋酸酐，一般条件下，沸腾7小时方达到平衡，如果加入酸性催化剂，则达到平衡仅需20分钟。达到平衡状态时每L醋酸含有4.2mmol醋酸酐。醋酸经乙酸酮合成醋酸酐，是生产醋酸酐的工业方法之一。在特定条件下，醋酸分子脱去-COOH，放出CO2，成为脱羧反应。
1.1.2.6 酸碱性
醋酸是典型的一价弱酸。常温下，醋酸在水中的解离常数是pK。=4.76。一般用于水中极弱的碱的定量分析。醋酸与金属氧化物和氢氧化物可发生反应生成醋酸盐。醋酸的粗品焦木酸经与石灰石或菱镁矿中和，生成氧化钙的醋酸盐或氧化镁的醋酸盐。一些非常强的酸，如超强酸，在醋酸中仍表现出强酸性，可作为醋酸醋化反应的酸催化剂。 醋酸在
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第一章引言
水溶液中能离解出氢离子而显酸性，具有酸的一般性质。醋酸能与强碱、碳酸盐、金属氧化物反应，生成盐和水。
醋酸中羰基碳原子与氧原子相连，因此O与C=O之间存在р-π共轭效应，导致O－H键极性增大，而呈现酸性；C－O键为极性键，故－OH可被其它基团取代而发生取代反应；由于羧基的吸电子作用，导致烃基上α-H原子可被其它原子或原子团取代而生成取代酸。醋酸可参与的反应：①.酸性和成盐反应 ②.生成羧酸衍生物：醋酸羧基中的羟基可以被卤素(-X) 、酰氧基（-O-CO-R）、烃氧基(-O-R’) 、氨基(-NH2)取代，分别得到酰卤、酸酐、酯、酰胺。③.脱羧反应 ④.还原反应 在强还原剂氢化铝锂（LiAlH4）可将其还原成伯醇。⑤.α-氢的卤代反应：在P、S、I2或光照的催化下可被Cl2或Br2逐步取代。 1.1.3 醋酸的用途
醋酸是一种重要的有机化工原料,由其可以衍生出几百种下游产品,如醋酸乙烯单体(VAM)、醋酸纤维、醋酐、醋酸酯、氯乙酸、对苯二甲酸(FFA)、聚乙烯醇以及金属醋酸盐等。由于醋酸广泛用于基本有机合成、医药、农药、印染、轻纺、食品、造漆、粘合剂等行业。因此,醋酸工业发展与国民经济各部门息息相关。工业上合成乙酸的原料最初是粮食，然后转向矿石、木材、石油、煤炭和天然气。现在主要工艺方法采用的原料是石油和煤炭。
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第二章醋酸合成方法概述
第二章 醋酸合成方法概述
2.1 生产
2.1.1 世界醋酸生产概况
人类最初通过酒精发酵及木材干馏获得醋酸;1911年全球首套乙醛法醋酸装置在德国建成;1952年,美国Celanese公司开发了低碳烷烃氧化生产醋酸的方法;60年代,Hoechst-Wacker公司成功开发乙烯直接氧化制乙醛工艺,乙烯-乙醛-醋酸工艺获得飞速发展;1960年,德国BASF公司开发了甲醇高压羰基合成醋酸技术,由于操作压力高、副产物多,产品精制复杂等原因没有得到推广;1968年,美国Monsanto公司成功开发甲醇低压羰基合成醋酸工艺,并于1970年在Texas建成13.5万t/a工业生产装置,这是醋酸工业一次划时代的飞跃;1983年,Holcon/Eastman开发成功醋酸醋酐联产技术,并建成22.5万t/a醋酐生产装置;1997年,日本利用其开发的乙烯直接氧化制醋酸工艺建成10万t/a装置。目前,世界上甲醇低压羰基合成法、乙醛氧化法、丁烷液相氧化法和乙烯直接氧化法装置能力分别占总生产能力的60%、25%、15%。世界上最大的五大醋酸生产商分别为Celanese公司、BP公司、Daicel公司、Acetex公司及Milleni-um公司,其所拥有的生产能力占全世界总生产能力的80%左右,且有进一步加强的趋势。1998年全球生产能力达758.8万t,其分布为北美39.2%,西欧21.0%,亚洲30.1%,东欧6.3%,南美及其它地区3.3%。预测到2002年将扩大到890万t/a,新增装置能力主要集中在BP公司、Celanese公司及东南亚地区。据英国Tecnon预测,醋酸新装置的建设将使全球醋酸装置开工率从1998年的78.2%和1999年77.8%下降到2000年的72.5%以上。美国是世界上最大醋酸生产国,1998年生产能力达250万t/a。四大醋酸生产厂商为Celanese、Eastman, Millennium和Sterling公司。其中Celanese公司在Texas州的Clear lake装置是世界上最大的生产装置,经过1997、1998年两次扩产,至今生产能力已达100万t/a,生产方法是甲醇羰基化法。西欧地区1998年生产能力已超过150万t。BP公司是该地区最大的生产厂商,1998年底该公司在Hull地区的装置能力达67.5万t/a,预计1999年还有不同程度增长。整个西欧地区2000年装置能力估计在172万t/a左右。日本1998年生产能力为70万t/a。协同醋酸(Kyodo Sakusan)、大赛珞(Daicel)、昭和电工(Showa Denko)是日本三大著名醋酸生产厂商。昭和电工1997年在大分投产的10万t/a装置是全世界唯一一家采用乙烯直接氧化法制醋酸的装置。
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