化工总控工培训——《乙醛氧化制醋酸工艺仿真软件-氧化》指导书.doc

茂名职业技术学院茂名职业技术学院 化学工程系化学工程系 实习（实训）指导书实习（实训）指导书 （乙醛氧化制醋酸氧化工段仿真部分）（乙醛氧化制醋酸氧化工段仿真部分） 专专 业业 班班 级级 ：： 15精化班 实实 习习 名名 称称 ：： 化工总控工实训 实实 习习 时时 间间 ：： 2016-2017-1 第 16 周至第 17 周 实实 习习 人人 数数 ：： 51 人 指指 导导 教教 师师 ：：陈颖峰、车文成、张燕、王丹菊、胡鑫鑫 系系 主主 任任 ：： 董 利 审审 核核 日日 期期 ：： 2016.12.052016.12.05 目目 录录 第一章第一章 概述概述.1 第二章第二章 生产方法及工艺路线生产方法及工艺路线.2 2.1 生产方法及反应机理2 2.2 工艺流程简述3 2.2.1 装置流程简述.3 2.2.2 氧化系统流程简述.3 第三章第三章 工艺技术指标工艺技术指标.3 3.1 控制指标3 3.2 分析项目5 第四章第四章 岗位操作法岗位操作法.5 4.1 冷态开车/装置开工.5 4.1.1 开工应具备的条件.5 4.1.2 引公用工程.5 4.1.3 N2吹扫、置换气密.5 4.1.4 系统水运试车.5 4.1.5 酸洗反应系统.5 4.1.6 全系统大循环和精馏系统闭路循环.6 4.1.7 第一氧化塔配制氧化液.6 4.1.8 第一氧化塔投氧开车.6 4.1.9 第二氧化塔投氧.7 4.1.10 吸收塔投用.8 4.1.11 氧化塔出料8 4.2 正常停车8 4.2.1 氧化系统停车.8 4.3 紧急停车8 4.3.1 事故停车.8 4.3.2 紧急停车.9 4.4 岗位操作法10 4.4.1 第一氧化塔.10 4.4.2 第二氧化塔（T102）10 4.4.3 洗涤液罐.10 4.5 联锁停车.10 1 第一章第一章 概述概述 乙酸又名醋酸，英文名称为acetic acid，是具有刺激气味的无色透明液体，无 水乙酸在低温时凝固成冰状，俗称冰醋酸。

在16.7℃以下时，纯乙酸呈无色结晶， 其沸点是118℃乙酸蒸气刺激呼吸道及粘膜（特别是对眼睛的粘膜） ，浓乙酸可 灼烧皮肤乙酸是重要的有机酸之一其结构式是： 乙酸是稳定的化合物；但在一定的条件下，能引起一系列的化学反应如： 在强酸（H2SO4或HCl）存在下，乙酸与醇共热，发生酯化反应： 乙酸是许多有机物的良好溶剂，能与水、醇、酯和氯仿等溶剂以任意比例相 混合乙酸除用作溶剂外，还有广泛的用途，在化学工业中占有重要的位置，其 用途遍及醋酸乙烯、醋酸纤维素、醋酸酯类等多种领域乙酸是重要的化工原料， 可制备多种乙酸衍生物如乙酸酐、氯乙酸、乙酸纤维素等，适用于生产对苯二甲 酸、纺织印染、发酵制氨基酸，也作为杀菌剂在食品工业中，乙酸作为防腐剂； 在有机化工中，乙酸裂解可制得乙酸酐，而乙酸酐是制取乙酸纤维的原料另外， 由乙酸制得聚酯类，可作为油漆的溶剂和增塑剂；某些酯类可作为进一步合成的 原料在制药工业中，乙酸是制取阿司匹林的原料利用乙酸的酸性，可作为天 然橡胶制造工业中的胶乳凝胶济，照相的显像停止剂等 乙酸的生产具有悠久的历史，早期乙酸是由植物原料加工而获得或者通过乙 醇发酵的方法制得，也有通过木材干馏而获得的。

目前，国内外已经开发出了乙 酸的多种合成工艺，包括烷烃、烯烃及其酯类的氧化，其中应用最广的是乙醛氧 化法制备乙酸下面主要介绍乙醛氧化法制备乙酸 第二章第二章 生产方法及工艺路线生产方法及工艺路线 2.1 生产方法及反应机理生产方法及反应机理 乙醛首先与空气或氧气氧化成过氧醋酸，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 CH3CHO+O2→CH3COOOH CH3COOOH+CH3CHO→2CH3COOH 总的化学反应方程式为： CH3CHO + 1/2O2 → CH3COOH + 292.0kj/mol CH3COH O CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O H+ 2 在氧化塔内，还有一系列的氧化反应，主要副产物有甲酸、甲酯、二氧化碳、 水、醋酸甲酯等 CH3COOOH→CH3OH+CO2 CH3OH+CO2→HCOOH+ H2O CH3COOOH+ CH3COOH→CH3COOCH3+ CO2+ H2O CH3OH+ CH3COOH→+ H2O CH3OH→CH4+CO CH3CH2OH+ CH3COOH→CH3COOC2H5 + H2O CH3CH2OH+ HCOOH→HCOOC2H5 + H2O 3CH3CHO+3O2→HCOOH+ 2CH3COOH+ CO2+ H2O 4CH3CHO+5O2→4CO2+ 4H2O 3CH3CHO+2O2→CH3CH(OCOCH3)2+ H2O 2CH3COOH→CH3COCH3+ CO2+ H2O CH3COOH→CH4+CO2 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。

CH3CHO+O2→ 过氧醋酸以很慢的速度分解生成自由基 CH3COOOH→ + OH 自由基 CH3COO 引发下列的链锁反应： + CH3CHO → CH3CO + CH3COOH CH3CO + O2 → + CH3CHO → + CH3COOOH CH3C O OOH CH3C O OO CH3C O CH3C O OO CH3C O O CH3C O O 3 + CH3CHO → 2 CH3COOH 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 2.2 工艺流程简述工艺流程简述 2.2.1 装置流程简述 本反应装置系统采用双塔串联氧化流程，主要装置有第一氧化塔T101、第二 氧化塔T102、尾气洗涤塔T103、氧化液中间贮罐V102、碱液贮罐V105其中 T101是外冷式反应塔，反应液由循环泵从塔底抽出，进入换热器中以水带走反应 热，降温后的反应液再由反应器的中上部返回塔内；T102是内冷式反应塔，它是 在反应塔内安装多层冷却盘管，管内以循环水冷却。

乙醛和氧气首先在全返混型的反应器-第一氧化塔 T101 中反应（催化剂溶液 直接进入 T101 内） ，然后到第二氧化塔 T102 中，通过向 T102 中加氧气，进一步 进行氧化反应（不再加催化剂） 第一氧化塔 T101 的反应热由外冷却器 E102A/B 移走，第二氧化塔 T102 的反应热由内冷却器移除，反应系统生成的粗醋酸送往蒸 馏回收系统，制取醋酸成品 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 E201 脱除催化剂，在脱高沸塔 T201 中脱除高沸物， 然后在脱低沸塔 T202 中脱除低沸物，再经过成品蒸发器 E206 脱除铁等金属离子， 得到产品醋酸 从低沸塔 T202 顶出来的低沸物去脱水塔 T203 回收醋酸，含量 99%的醋酸又 返回精馏系统，塔 T203 中部抽出副产物混酸，T203 塔顶出料去甲酯塔 T204甲 酯塔塔顶产出甲酯，塔釜排出废水去中和池处理 2.2.2 氧化系统流程简述 乙醛和氧气按配比流量进入第一氧化塔（T101） ，氧气分两个入口入塔，上口 和下口通氧量比约为 1：2，氮气通入塔顶气相部分，以稀释气相中氧和乙醛 乙醛与催化剂全部进入第一氧化塔，第二氧化塔不再补充。

氧化反应的反应 热由氧化液冷却器（E102A/B）移去，氧化液从塔下部用循环泵（P101A/B）抽出， 经过冷却器（E102 A/B）循环回塔中，循环比（循环量：出料量）约 110~140：1冷却器出口氧化液温度为 60℃，塔中最高温度为 75~78℃，塔顶气相 压力 0.2Mpa（表） ，出第一氧化塔的氧化液中醋酸浓度在 92~95%，从塔上部溢流 去第二氧化塔（T102） 第二氧化塔为内冷式，塔底部补充氧气，塔顶也加入保安氮气，塔顶压力 0.1Mpa（表） ，塔中最高温度约 85℃，出第二氧化塔的氧化液中醋酸含量为 97~98% 第一氧化塔和第二氧化塔的液位显示设在塔上部，显示塔上部的部分液位 CH3C O OOH 4 （全塔高 90%以上的液位） 出氧化塔的氧化液一般直接去蒸馏系统，也可以放到氧化液中间贮罐 （V102）暂存中间贮罐的作用是：正常操作情况下做氧化液缓冲罐，停车或事 故时存氧化液，醋酸成品不合格需要重新蒸馏时，由成品泵（P402）送来中间贮存， 然后用泵（P102）送蒸馏系统回炼 两台氧化塔的尾气分别经循环水冷却的冷却器（E101）中冷却，凝液主要是醋 酸，带少量乙醛，回到塔顶，尾气最后经过尾气洗涤塔（T103）吸收残余乙醛和醋 酸后放空，洗涤塔采用下部为新鲜工艺水，上部为碱液，分别用泵（P103、P104） 循环。

洗涤液温度常温，洗涤液含醋酸达到一定浓度后（70～80%） ，送往精馏系 统回收醋酸，碱洗段定期排放至中和池 第三章第三章 工艺技术指标工艺技术指标 3.1 控制指标控制指标 序号名称仪表信号单位控制指标备注 1T101 压力PIC109A/BMPa0.190.01 2T102 压力PIC112A/BMpa0.10.02 3T101 底温度TI103A ℃ 771 4T101 中温度TI103B ℃ 732 5T101 上部液相温度TI103C ℃ 683 6T101 气相温度TI103E ℃ 与上部液相温差大于 13℃ 7E102 出口温度TIC104A/B ℃ 602 8T102 底温度TI106A ℃ 832 9T102 温度TI106B ℃ 85～70 10T102 温度TI106C ℃ 85～70 11T102 温度TI106D ℃ 85～70 12T102 温度TI106E ℃ 85～70 13T102 温度TI106F ℃ 85～70 14T102 温度TI106G ℃ 85～70 15T102 气相温度TI106H ℃ 与上部液相温差大于 15℃ 16T101 液位LIC101%3515 5 17T102 液位LIC102%3515 18T101 加氮量FIC101M3/H15050 19T102 加氮量FIC105M3/H7525 3.2 分析项目分析项目 序号名称位号单位控制指标备注 1T101 出料含醋酸AIAS102%92～95 2T101 出料含醛AIAS103%97 4T102 出料含醛AIAS107%0.3 5T101 尾气含氧AIAS101A、B、 C %5 6T102 尾气含氧AIAS105%5 7T103 中含醋酸AIAS106%80 第四章第四章 岗位操作法岗位操作法 4.1 冷态开车冷态开车/装置开工装置开工 说明：斜体字部分是在仿真范围外或必须和其它工段配合的操作。

4.1.1 开工应具备的条件 （1）检修过的设备和新增的管线，必须经过吹扫、气密、试压、置换合格 （若是氧气系统，还要脱酯处理） （2）电气、仪表、计算机、联锁、报警系统全部调试完毕，调校合格、准确 好用 （3）机电、仪表、计算机、化验分析具备开工条件，值班人员在岗 （4）备有足够的开工用原料和催化剂 4.1.2 引公用工程 4.1.3 N2吹扫、置换气密 4.1.4 系统水运试车 4.1.5 酸洗反应系统 （1）首先将尾气吸收塔 T103 的放空阀 V45 打开；从罐区 V402（开阀 V57）将酸送入 V102 中，而后由泵。