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1、2023届毕业生毕业论文题 目: 年产18万吨醋酸生产装置初步设计 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 讲 师 2023年5月18日摘要醋酸是一种用途广泛的基本有机产品。本设计拟采用以乙醛为原料生产醋酸(180kt/a)的工艺。该工艺原料来源广泛，污染较小，工艺简朴，投资费用省，产品质量高。本设计介绍了醋酸的性质、用途、工业现状以及各种醋酸生产方法，对乙醛氧化工艺流程做了阐述。设计重点对氧化、精馏工段进行了具体的物料衡算和热量衡算，同时对重要设备进行了计算和选型，绘制了工艺流程图和重要设备装配图。关键词：乙醛氧化；醋酸；工艺设计；物料衡算；热量衡算The pr
2、eliminary design of annual output of 180,000 tons of acetic acid production plant AbstractAcetic acid is a versatile basic organic product. The project designs process of acetic acid (180kt/a) production through the oxidation of acetaldehyde. The process has the advantages of wide range of sources o
3、f raw materials, less pollution, simple equipment, low investment, higher product quality. The design described properties, application, industrial status, and manufacture methods of acetic acid, as well as process flow of acetaldehyde oxidation. The design focused on the oxidation and distillation
4、sections to detail material balance and heat balance. The process calculation and selection of main equipments were done. Finally, process flow diagrams and assembly drawings of major equipments were drawn.Keywords: Oxidation of acetaldehyde, Acetic acid, Process design, Material balance, Heat balan
5、ce目录第一章 文献综述11.1 醋酸简介11.2 醋酸性质11.3 工业现状11.4. 醋酸的制备2第二章 工艺简介42.1 产品品种、规格、质量指标及拟建规模4第三章 物料衡算53.1 氧化部分物料衡算53.2蒸发器物料衡算83.3精馏塔物料衡算93.4 醋酸回收塔物料衡算9第四章 热量衡算114.1 氧化塔热量衡算114.2 蒸发器热量衡算154.3 精馏段热量衡算16第五章 塔体设计185.1 精馏塔设计18第六章 板式塔的结构276.1 接管276.2 筒体封头和除沫器286.3 人孔及裙座286.4 塔板结构296.5 吊柱296.6 塔的立体高度29第七章 劳动安全卫生及环境保护
6、措施307.1 重要污染源以及重要污染物307.2 环保措施及重要解决方法30第八章 全厂总平面布置31参考文献32致 谢34附表35一、吉利兰图35二、史密斯关联图35三、液流收缩系数计算图35四、弓形降液管参数图36五、干筛孔流量系数图36六、充气系数关联图36第一章 文献综述1.1 醋酸简介醋 酸 又 称 乙 酸 或 者 冰 醋 酸 ，被 公 认 为 是 食 醋 的 酸 味 和 刺 激 气 味 的 来 源 ，在 自 然 界 中 广 泛 存 在 ， 是 一 种 环 境 友 好 的 有 机 酸 。在 生 活 中 ，乙 酸 的 稀 溶 液 常 被 用 作 除 垢 剂 。 工 业 方 面 ， 它
7、 被 用 于 制 造 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 ， 醋 酸 纤 维 素 和聚 乙 酸 乙 烯 酯。 在 食 品 添 加 剂 列 表 E 2 6 0 中 ，乙 酸 是 规 定 的 一 种 酸 度 调 节 剂 。1.2 醋酸性质 1.2.1 醋 酸 的 物 理 性 质 1,2乙 酸 在 常 温 下 是 一 种 有 强 烈 刺 激 性 酸 味 的 无 色 液 体 。 熔 点 为 1 6 . 6 ， 沸 点1 1 7 . 9 ， 相 对 密 度 1 . 0 5 ， 闪 点 3 9 ， 4 % 1 7 % ( 体 积 ) ， 折 光 率 1 . 3 7 1 6 。 纯 乙 酸 在1 6 . 6
8、 以 下 时 能 结 成 冰 状 的 固 体 ，所 以 常 称 为 冰 醋 酸 3 。 易 溶 于 水 、 乙 醇 、 乙 醚 和 四 氯 化 碳 。它具 有 腐 蚀 性 ， 其 蒸 汽 对 眼 和 鼻 有 刺 激 性 作 用 。 1.2.2 醋 酸 的 化 学 性 质乙 酸 在 水 溶 液 中 是 一 元 弱 酸 ， 酸 度 系 数 为 4.8，pKa=4.75 (25)，浓 度 为 1 m o l / L 的 醋 酸 溶 液 （ 类 似 于 家 用 醋 的 浓 度 ）的 p H 为 2 . 4 ，也 就 是 说 仅 有 0 . 4 % 的 醋 酸 分 子 是 解 离 的 4 。 对 于 许
9、 多 金 属 ，乙 酸 是 有 腐 蚀 性 的 ， 例 如 铁 、 镁 和 锌 ， 反 应 生 成氢 气 和 金 属 乙 酸 盐 。因 为 铝 在 空 气 中 表 面 会 形 成 氧 化 铝 保 护 层 ， 所 以 铝 制 容 器 能 用 来 运 输 乙 酸 。1.3 工业现状据 S R I 咨 询 公 司 统 计 ，2 0 0 6 年 全 球 醋 酸 总 生 产 能 力 达 到 1 1 . 0 9 9 M t / a ， 其 产 能 分 布 为 ：北 美 占 有 3 . 5 1 5 M t / a ， 南 美 占 有 1 1 2 k t / a ， 西 欧 占 有 1 . 2 2 7 M t
10、 / a ， 东 欧 占 有 4 3 0 k t / a ， 中 东 占 有 2 1 4 k t / a ， 非 洲 占 有 2 0 k t / a ， 亚 州 占 有 5 . 5 8 1 M t / a 。 近 年 来 ， 亚 洲 地 区 生 产 能 力 增 加 较 快 ， 年 均 增 长 率 为 7.2%， 高 于 世 界 3 . 8 % 的 年 均 增 长 率 。世 界 两 大 醋 酸 生 产 商 C l e a n e s e 和 英 国 B P 公 司 控 制 了 全 球 的 醋 酸 生 产 5 ， 两者 合 计 生 产 能 力 已 达 到 4 . 3 8 4 M t / a ， 约
11、 占 全 球 总 生 产 能 力 的 4 0 % 以 上 。 2 0 0 9 年 ， 统 计 表 明 我 国 采 用 甲 醇 羰 基 合 成 法 生 产 的 醋 酸 占 醋 酸 总 产 量 的 8 2 . 6 % 。 预 计 我 国 2 0 1 0 年 醋 酸 产 能 及 需 求 将 分 别 达 到 5 4 0 万 t / a 和 3 2 5 万 t / a ， 已 出 现 产 能 远 大 于 需 求 的 状 况 6 。1.4. 醋酸的制备醋 酸 的 制 备 可 以 通 过 人 工 合 成 和 细 菌 发 酵 两 种 方 法 。1.4.1 细菌发酵生 物 合 成 法 ，即 利 用 细 菌 发
12、酵 ，由 此 而 产 生 的 醋 酸 产 量 仅 占整 个 世 界 产 量 的10%，但 是 仍 然 是 生 产 醋 酸 的 最 重 要 的 方 法 ，因 为 很 多 国 家 的 食 品 安 全 法 规 规 定 用 于 食 物 的 醋 必 须 是 由 生 物 制 备 的 。 1.4.1.1 有氧发酵 在 氧 气 充 足 的 情 况 下 ， 醋 酸 杆 菌 能 够 从 含 有 酒 精 的食 物 中 生 产 出 乙 酸 。 这 些 细 菌 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ：C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O 1.4.1.2 无氧发酵 部 分 厌 氧 细 菌 ， 包 括 梭 菌
13、属 的 部 分 成 员 ， 能 够 将 糖类 直 接 转 化 为 乙 酸 而 不 需 要 乙 醇 作 为 中 间 体 7。C6H12O6 3CH3COOH 1.4.2 人工合成法1.4.2.1 甲醇羰基化法5 大 部 分 乙 酸 是 通 过 甲 基 羰 基 化 合 成 的 。 此 反 应 中 ，甲 醇 和 一 氧 化 碳 反 应 生 成 乙 酸 ， 方 程 式 如 下 ：CH3OH + CO CH3COOH 1.4.2.2 乙醇氧化法由 乙 醇 在 有 催 化 剂 的 条 件 下 和 氧 气 发 生 氧 化 反 应 制得 。 C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O 1.4.2.3
14、乙醛氧化法 乙 醛 可 以 通 过 氧 化 丁 烷 或 轻 石 脑 油 制 得 8 ，或 者 通 过 乙 烯 水 合 后 生 成 。当丁 烷 或 轻 石 脑 油 在 空 气 中 加 热 ， 并 有 多 种 金 属 离 子 及 过 氧 根 离 子 催 化 ， 会 分 解 出 乙 酸 ： 2C4H10 + 5O2 4CH3COOH + 2H2O 1.4.2.4 乙烯氧化法由乙烯在催化剂（所用催化剂为氯化钯PdCl2、氯化铜CuCl2和乙酸锰 (CH3COO)2Mn）存在的条件下，与氧气发生反映生成。1.4.2.5 低碳烃氧化法反映式：2C4H10+5O2 4CH3COOH+2H2O （催化剂：Co(Ac)2和Mn(Ac)2）1.4.2.6 丁烷氧化法丁 烷 氧 化 法 又 称 为 直 接 氧 化 法 ， 是 用 丁 烷 为 主 要 原料 ， 通 过 空 气 氧 化 而 制 得 乙 酸 的 一 种 方 法 。2CH3CH2CH2CH3 + 5O24CH3COOH + 2H2O 1.4.2.7 托普索法（合成气法或者两步法）低 压 甲 醇 羰 基 化 法 以 甲 醇 ，CO 是 由 天 然 气 或 水 煤 气 获 得 ，甲 醇 是 重要 化 工 原 料 ，其 货 源 和 价 格 波 动 较 大 9 。
