乙醛氧化制醋酸生产技术.ppt

曹金峰曹金峰 党旭东党旭东 丁洁丁洁乙醛物理性质乙醛物理性质外观：无色液体，有强烈的刺激外观：无色液体，有强烈的刺激臭味臭味，易挥发 所含官能团：醛基（－所含官能团：醛基（－CHO）） 熔点熔点(℃℃)：： -121 沸点沸点(℃℃)：： 20.8 相对相对密度密度(水水=1)：： 0.78引燃温度引燃温度(℃℃)：： 140 爆炸上限爆炸上限%(V/V)：： 57.0 爆炸下限爆炸下限%(V/V)：： 4.0 溶解性：能跟水、乙醇、乙醚、溶解性：能跟水、乙醇、乙醚、氯仿氯仿等互溶等互溶 乙醛化学性质乙醛化学性质•工业制乙醛方程式：工业制乙醛方程式： 2CH3CH2OH+O2——→ 2CH3CHO+2H2O（加热，（加热，催化剂催化剂ＣＣu/Ag) •乙炔水化法：乙炔水化法：C2H2+H2O－－→CH3CHO（催化剂，加热）（催化剂，加热）是加成反应，也是还原反应是加成反应，也是还原反应 •乙烯氧化法：乙烯氧化法：2CH2=CH2+O2－－→2CH3CHO（催化剂，（催化剂，加热，加压）加热，加压） •乙醛催化氧化：乙醛催化氧化：2CH3CHO+O2 －－→2CH3COOH（催化（催化剂，加热）剂，加热） •乙醛燃烧：乙醛燃烧：2CH3CHO+5O2—→4H2O+4CO2 •银镜反应银镜反应：：CH3CHO+2Ag(NH3)2OH　　—→CH3COONH4+2Ag +3NH3+H2O •乙醛与新制的乙醛与新制的氢氧化铜氢氧化铜：：CH3CHO+2Cu(OH)2—→ CH3COOH+Cu2O+2H2O(加热，红色加热，红色Cu2O沉淀）沉淀） 主要用途　 危险性 •主要用途： 用于制造醋酸、醋酐、合成树脂、橡胶、塑料、香料，也用于制革、制药、造纸、医药，用作防腐剂、防毒剂、显像剂、溶剂、还原剂等。

•低浓度引起眼、鼻及上呼吸道刺激症状及支气管炎高浓度吸入尚有麻醉作用乙酸的性质及用途乙酸的性质及用途乙乙酸酸的的性性质质及及用用途途性质性质用途用途乙酸又名醋酸，是具有刺激气味的无色透明液体，乙酸又名醋酸，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，无水乙酸在低温时凝固成冰状，( (凝固点为凝固点为16.8℃)16.8℃)俗称冰醋酸其沸点俗称冰醋酸其沸点118.1℃118.1℃爆炸限４爆炸限４-17.0%,-17.0%,￿￿￿￿￿￿￿￿乙酸是重要的有机酸之一，是许多有机物的乙酸是重要的有机酸之一，是许多有机物的良好溶剂，能与水、醇、酯和氯仿等有机溶剂以良好溶剂，能与水、醇、酯和氯仿等有机溶剂以任何比例相混合任何比例相混合￿￿￿￿￿￿￿￿乙酸除用作溶剂外，还有广泛用途，乙酸乙酸除用作溶剂外，还有广泛用途，乙酸在食品工业作防腐剂；在有机化工生产中，在食品工业作防腐剂；在有机化工生产中，乙酸裂解可制得乙酸酐，而乙酸酐是制取乙酸裂解可制得乙酸酐，而乙酸酐是制取乙酸纤维的原料；乙酸纤维的原料；￿￿￿￿￿￿￿￿另外，由乙酸制得聚酯类，可作为油另外，由乙酸制得聚酯类，可作为油漆的溶剂和增塑剂；漆的溶剂和增塑剂；催化自氧化催化自氧化乙乙酸酸生生产产概概 述述反应原理反应原理工艺流程工艺流程物理性质：液体，物理性质：液体，Tb=391.3K，溶于水、苯、醇类有机溶剂，溶于水、苯、醇类有机溶剂化学性质：可进行酯化等反应化学性质：可进行酯化等反应用途：生产醋酸乙烯酯、醋酸纤维素、酸酐、醋酸酯等用途：生产醋酸乙烯酯、醋酸纤维素、酸酐、醋酸酯等生产方法：丁烷或轻油氧化；乙醛氧化；甲醇羰化生产方法：丁烷或轻油氧化；乙醛氧化；甲醇羰化反应：反应：①①主反应：乙醛主反应：乙醛+氧气氧气→→乙酸乙酸 ② ②副反应：氧化、酯化生成甲酸、醋酸甲酯、甲醇等副反应：氧化、酯化生成甲酸、醋酸甲酯、甲醇等催化剂：可变价金属（催化剂：可变价金属（Mn，，Ni，，Co，，Cu等）的醋酸盐等）的醋酸盐热动力学：热动力学：①①热力学：放热反应热力学：放热反应 ②②动力学：初期速度慢，后期速度快动力学：初期速度慢，后期速度快影响因素：影响因素：①①原料配比及纯度：对反应过程和产品质量影响原料配比及纯度：对反应过程和产品质量影响 ②②催化剂组成：影响原料转化率及产品收率催化剂组成：影响原料转化率及产品收率 ③③工艺条件：温度，压力，反应时间工艺条件：温度，压力，反应时间 ④④设备结构及性能：主要从传质和传热进行考虑设备结构及性能：主要从传质和传热进行考虑流程：氧化反应，产物分离，产品精制流程：氧化反应，产物分离，产品精制操作：开工，生产，异常情况处理，停工等控制操作操作：开工，生产，异常情况处理，停工等控制操作催化自氧化催化自氧化 这类能自动加速的氧化反应具有自由基链反应这类能自动加速的氧化反应具有自由基链反应特征称特征称自氧化反应自氧化反应自氧化反应自氧化反应。

催化自氧化催化自氧化液态乙醛液态乙醛空气或氧通入空气或氧通入醋酸醋酸反应特点反应特点反应特点反应特点:￿:￿无催化剂无催化剂, ,反应需较长的诱导期反应需较长的诱导期, ,过了诱导过了诱导期氧化反应速度即迅速增长而达到最大值氧化反应速度即迅速增长而达到最大值乙醛氧化法生产醋酸工艺乙醛氧化法生产醋酸工艺乙醛氧化法生乙醛氧化法生产醋酸产醋酸(1). 反应反应原理原理(2).工艺条工艺条件件(3).反应器反应器及工艺流程及工艺流程催化自氧化催化自氧化1.1.生产原理生产原理主反应主反应乙醛氧化生产乙酸是一个放热反应，其主反应为：乙醛氧化生产乙酸是一个放热反应，其主反应为：副反应主要有：副反应主要有：主要副产物有甲酸、醋酸甲酯、甲醇、二氧化碳等主要副产物有甲酸、醋酸甲酯、甲醇、二氧化碳等自由基反应机理自由基反应机理自由基反应机理自由基反应机理催化自氧化催化自氧化催化自氧化催化自氧化链的引发链的引发链的引发链的引发：：CHCH3 3CHOCHO﹢﹢MnMn3 3﹢﹢ CH CH3 3COCO﹢﹢H H﹢﹢ ﹢﹢MnMn2 2 ﹢﹢．链的传递链的传递链的传递链的传递：：CHCH3 3COCO﹢﹢OO2 2 CH CH3 3COOOCOOO．．CHCH3 3COOO COOO ﹢﹢ CHCH3 3CHO CHCHO CH3 3COOOH COOOH ﹢﹢CHCH3 3COCO．．CHCH3 3COOOH COOOH ﹢﹢ CHCH3 3CHO CHO 中间复合物中间复合物中间复合物中间复合物醋酸锰醋酸锰醋酸锰醋酸锰2CH2CH3 3COOHCOOH醋酸锰醋酸锰醋酸锰醋酸锰链终止：链终止：链终止：链终止：2.2.工艺条件工艺条件工艺条件工艺条件3.3.反应器及工艺流程反应器及工艺流程液相自氧化具有以下特点：液相自氧化具有以下特点：☆☆气液相反应，氧的传递过程对氧化反应速度起着气液相反应，氧的传递过程对氧化反应速度起着￿￿￿￿重要的作用；重要的作用；☆☆强放热反应；强放热反应；☆☆介质往往具有强腐蚀性；介质往往具有强腐蚀性；☆☆原料中间产物或产物与空气或氧能形成爆炸原料中间产物或产物与空气或氧能形成爆炸￿￿￿￿混合物，而具有爆炸危险等。

混合物，而具有爆炸危险等催化自氧化催化自氧化反应温度：反应温度：70-7570-75反应时间：反应时间：3h3hX X乙醛：乙醛：97%97%催化自氧化催化自氧化氧的吸收率氧的吸收率98%醋酸选择性醋酸选择性98%氧化产物氧化产物乙醛、醋酸甲酯乙醛、醋酸甲酯甲酸、水、甲酸、水、醋酸（醋酸（50%）） 故采用的反应器必须是：故采用的反应器必须是：◆◆能提供充分的氧接触表面；能提供充分的氧接触表面；◆◆能有效地移走反应热；能有效地移走反应热；◆◆设备材料必须耐腐蚀；设备材料必须耐腐蚀；◆◆有安全装置；有安全装置；◆◆返混程度满足具体反应的要求返混程度满足具体反应的要求内冷却管内冷却管外循环冷却器外循环冷却器循环导流筒循环导流筒搅拌鼓泡釜式反应器搅拌鼓泡釜式反应器连续鼓泡床塔式反应器连续鼓泡床塔式反应器反应器反应器反应器反应器移热方式移热方式移热方式移热方式催化自氧化催化自氧化搅拌鼓泡釜式反应器搅拌鼓泡釜式反应器借搅动作用使借搅动作用使气体高度分散气体高度分散催化自氧化催化自氧化LLGG连续鼓泡床塔式反应器连续鼓泡床塔式反应器特特点点: :结结构构简简单单，，具具有有极极高高的的储储液液量量，，所所以以特特别别适适宜宜于于慢慢反反应应和和放放热热量量大大的的场场合合。

鼓鼓泡泡反反应应器器液液相相轴向返混很严重轴向返混很严重. .催化自氧化催化自氧化催化自氧化催化自氧化工业生产中采用的是全混型鼓泡塔式反应器简工业生产中采用的是全混型鼓泡塔式反应器简称氧化塔称氧化塔氧化塔有内冷却和外冷却两种形式氧化塔有内冷却和外冷却两种形式氧化塔有内冷却和外冷却两种形式氧化塔有内冷却和外冷却两种形式催化自氧化催化自氧化分段控制冷却分段控制冷却分段控制冷却分段控制冷却水和通氧量，水和通氧量，水和通氧量，水和通氧量，传热面积太小传热面积太小传热面积太小传热面积太小大规模生产中采用大规模生产中采用大规模生产中采用大规模生产中采用催化自氧化催化自氧化催化自氧化催化自氧化其他制乙酸方法。