50kta醋酸甲酯羰基化合成醋酐工艺设计2731.docx
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1、安徽建筑筑工业学学院毕 业 设 计计 (论论 文)专 业 化学学工程与与工艺 班 级007化工工班 学生姓名名学 号00720060440课 题 500kt/a醋酸酸甲酯羰羰基化合合成醋酐酐工艺设设计 指导教师师 葛业君君 20111年6 月 6日日50kt/a醋酸甲酯羰基化合成醋酐工艺设计摘要醋酐是一一种重要要的有机机化工原原料,主主要作为为乙酰化化剂,也也能用作作脱水剂剂和溶剂剂等。本本设计通通过比较较现有醋醋酐生产产乙醛氧氧化联产产法、醋醋酸裂解解法和醋醋酸甲酯酯羟基合合成法,醋醋酸甲酯酯羟基化化法较其其他两种种方法具具有流程程短,产产品质量量好,消消耗指标标低,三三废排放放少等优优点,
2、代代表了当当前醋酐酐生产的的先进技技术潮流流,国外外发达国国家普遍遍采用此此技术生生产醋酐酐。此工工艺需要要解决主主要问题题是实现CHH3COOOCH33和CO的高高效合成成。设计计了醋酸甲甲酯羰基基化合成成醋酐的的工艺流程程进并对对主要设设备闪蒸蒸器进行行设计。关键词:醋酐化工工原料羰羰基化闪闪蒸器醋醋酸甲酯酯ABSTTRACCTVineegarr annhyddridde iis aan iimpoortaant orgganiic cchemmicaal rraw matteriialss, mmainnly as a aacyllatiion ageent, annd ccan be
3、useed aas ddehyydraant andd soolveent, ettc. Thiis ddesiign by commparringg exxisttingg viineggar anhhydrridee accetaaldeehydde ooxiddatiion metthodd, tthe joiint prooducctioon oof aacettic aciid mmethhyl aceetatte ccracckinng mmethhod andd hyydrooxyll syynthhesiis, metthyll accetaate hyddroxxyl met
4、thodd iss beetteer tthann thhe ootheer ttwo metthodds hhavee goood quaalitty oof pprodductt, pproccesss shhortt, llow connsummptiion, waastee diischhargge iindeex wwaitt foor ffew advvanttagees, reppressentts tthe currrennt aacettic anhhydrridee waas tthe advvancced tecchnoologgy oof pprodducttionn
5、trrendd, wwideely useed iin ddeveelopped couuntrriess ass thhe ttechhnollogyy prroduuctiion vinnegaar aanhyydriide. Thhis proocesss nneedds tto ssolvve tthe maiin pprobblemm iss too reealiize effficiientt syynthhesiis CCH3COOOCH33 annd CCO. Dessignn thhe mmethhyl aceetatte ccarbbonyyl ccomppounnds i
6、ntto tthe proocesss ffloww innto thee reepayymennt pperiiod of thee maain equuipmmentt brraissingg appparratuus tto ccarrry oon tthe dessignn.Keywwordds: vinnegaar aanhyydriide cheemiccal raww maaterrialls hhydrrofoormyylattionn brraissingg appparratuus mmethhyl aceetatte目录摘要1前言5第一章文文献综述述71.1 课题的的工艺
7、背背景71.1.1 课课题的提提出71.1.2 研研究目标标81.2醋醋酐概述述91.2.1 醋醋酐产品品的性质质91.2.2 醋醋酐产品品的用途途101.2.3 醋醋酐在新新技术中中的应用用121.3国国内外醋醋酐生产产的概况况131.3.1 国国内外醋醋酐工业业现状1131.3.2 国国内外醋醋酐生产产工艺技技术1551.4醋醋酐生产产工艺流流程的选选择1771.4.1各种种醋酐生生产工艺艺的比较较171.4.2选择择合适的的生产工工艺2111.5醋醋酐闪蒸蒸工艺的的流程2221.5.1 工工艺流程程概述2221.5.2 典典型的工工艺流程程231.5.3 影影响精馏馏操作的的因素与与调节
8、2251.6醋醋酐精馏馏工段的的流程2251.6.1 精精馏工段段流程设设计2551.6.2 醋醋酐精馏馏流程225第二章醋醋酐各工工段的物物料衡算算和热量量衡算2262.1 有关物物料衡算算和热量量衡算的的知识2262.1.1 物物料衡算算的基础础262.1.2 热热量衡算算的基础础272.2.2 羰羰基反应应前后的的物料衡衡算2772.2.3 羰羰基反应应前后的的热量衡衡算2992.3 闪蒸工工段的衡衡算2992.3.1 闪闪蒸进行行的条件件302.3.2 闪闪蒸前后后的物料料衡算3302.3.3 闪闪蒸前后后的热量量衡算3302.4 第一精精馏工段段的衡算算312.4.1第一一精馏塔塔进
9、行的的条件3312.4.2 精精馏前后后的物料料衡算3312.4.3 精精馏前后后的热量量衡算3322.5 第二精精馏工段段的衡算算322.5.1 第第二精馏馏塔进行行的条件件322.5.2 精精馏前后后的物料料衡算3322.5.3 精精馏前后后的热量量衡算333第三章主主要设别别闪蒸器器的设计计343.1设设计、制制造、检检验、验验收标准准的选用用343.1.1 国国内铝制制容器标标准现状状343.1.2 国国外铝制制窖器标标准的比比较3553.1.3 确确定设计计、制造造、检验验、验收收标准规规范3553.2 闪蒸器器363.2.1 温温度3663.2.2 压压强3663.2.3 物物料流
10、量量363.2.4 估估算尺寸寸373.2.5 公公称直径径373.2.6 壳壳体厚度度373.2.7 焊焊接要求求和无损损检测3383.2.8 耐耐压试验验及校核核393.2.9 封封头的选选择3993.2.10坡坡口的选选择对焊焊接要求求的影响响40第四章结结论422参考文献献44致谢466附录477前言醋酐是一一种重要要的有机机化工原原料,主主要作为为乙酰化化剂,也也能用作作脱水剂剂和溶剂剂等。在在美国和和日本,醋醋酐主要要被用来来生产醋醋酸纤维维素,其其中三醋醋酸纤维维素是制制造高级级感光胶胶片的材材料,而而二醋酸酸纤维素素则用于于制造香香烟过滤滤嘴和塑塑料。醋醋酐还广广泛地用用于医药
11、药 染料料、农药药、轻工工、纺织织和工业业,是生生产阿斯斯匹林、维维生素BB 、醋醋酸可的的松、氯氯霉素等等几十种种常用药药品的原原料,也也是合成成许多染染色剂、燃燃料、农农药和香香料的必必备原料料。由醋醋酐制备备的过氧氧化乙酰酰是聚合合反应的的引发剂剂,也可可用作漂漂白剂,醋醋酐还可可用于金金属的电电抛光、制制造六素素精炸药药以及氯氯乙酸、氯氯乙酰和和高级酸酸酐等衍衍生物。世界醋酸酸和醋酐酐年产量量现已分分别达到到5900万t和和2000万t。我我国醋酸酸年产为为60多多万t,占占全世界界总产量量的100 。而而我国119999年醋酐酐生产仅仅5万多多t,与与世界总总产量相相比只占占2.3
12、左右右。所以以,随着着我国改改革开放放政策的的实施和和经济的的蓬勃发发展,在在化工原原材料方方面,醋醋酐远远远不能满满足国内内市场的的需求。为为了缓解解这一供供求矛盾盾,国家家不得不不拿出大大量外汇汇进口醋醋酐及其其下游产产品。仅仅以烟用用过滤嘴嘴材料二二醋酸纤纤维素丝丝束而言言,每年年进口115万tt200万t。醋酐的工工业生产产,国际际上目前前普遍采采用的是是乙醛氧氧化法、烯烯酮法和和羰基合合成法,从从发展趋趋势来看看,烯酮酮法工艺艺复杂,能能耗大、环环境污染染严重。而而乙醛氧氧化法生生产过程程中易生生成过氧氧醋酸,特特别易燃燃易爆,具具有很大大的潜在在危险,而而且规模模小、产产量低 总之
13、,乙乙醛氧化化法和烯烯酮法的的生产成成本都比比较高,经经济效益益差,环环境污染染问题多多,生产产规模也也不大,处处于逐渐渐为羰基基合成法法所取代代的过程程之中。羰羰基合成成法制醋醋酐是880年代代发展起起来的新新工艺,其其特点是是能耗小小、成本本低、无无污染,有有利于大大规模生生产,应应用该技技术生产产的醋酐酐目前每每年已达达80多多万t,占占世界总总产量的的40%以上。我我国的醋醋酐工业业发展极极其迟缓缓,目前前只有上上海、吉吉林等地地10来来个小厂厂家生产产。生产产技术也也很落后后,一直直采用传传统的丙丙酮与醋醋酸高温温裂鳃烯烯酮法和和乙醛氧氧化法,羰羰基合成成法生产产技术完完全是空空白。
14、中中国科学学院化学学研究所所从800年代初初以来,开开展了羰羰基合成成法制醋醋酸和醋醋酐的催催化剂研研究,现现已开发发出适合合我国特特点的由由醋酸甲甲酯或直直接由甲甲醇羰基基化生产产醋酐的的一系列列高教催催化剂及及其工艺艺,其催催化活性性、选择择性和使使用稳定定性均显显著优于于国内外外同类催催化剂的的技术水水平。第一章 文献综综述醋酐是最最重要的的精细化化工原料料之一,主主要用于于合成醋醋酸纤维维素,其其次用于于医药、染染料、香香料和有有机合成成中的乙乙酰化剂剂。20009年年中国有有醋酐生生产企业业17家家,总生生产能力力约为551万tta。国国内醋酐酐装置规规模较小小,工艺艺落后,今今后应
15、逐逐步淘汰汰落后装装置,实实现规模模化生产产,以降降低生产产成本,提提高经济济效益。发发展技术术先进的的羰基合合成工艺艺具有广广阔的前前景。近年来,国国内醋酐酐价格高高涨,企企业效益益大幅度度增加,经经济形势势看好,使使得许多多企业计计划新建建或扩建建醋酐装装置。塞塞拉尼斯斯(南京京)乙酰酰衍生物物有限公公司计划划在江苏苏南京六六合投资资388亿元,新新建一套套10万tta醋醋酐生产产装置,该该公司产产品主要要供应其其在中国国的合资资企业珠珠海醋酸酸纤维有有限公司司、昆明明醋酸纤纤维有限限公司等等,届时时塞拉尼尼斯将成成为中国国醋酸、醋醋酐和醋醋酸纤维维素产业业链的主主要企业业之一;江苏丹丹化
16、集团团醋酐有有限公司司拟将现现有装置置生产能能力扩建建到100万ta;山山西焦化化集团公公司拟新新建一套套10万万taa生产装装置;山山东金沂沂蒙集团团有限公公司拟投投资新建建l5万万taa羰基合合成醋酸酸项目,同同时副产产醋酸77万ta,装装置分两两期建设设,第一一期装置置的生产产能力为为5万tta。另另外,江江苏南通通醋酸纤纤维公司司也计划划将其现现有醋酐酐生产能能力进行行扩建到到19万万taa。预计计到20011年年,中国国醋酐的的总生产产能力将将有可能能达到约约60万万taa,成为为世界重重要的醋醋酐生产产国家之之一。1.1 课题的的工艺背背景1.1.1 课课题的提提出18522年,G
17、Gerhhardd首先用用苯甲酰酰氯与醋醋酸钾反反应制得得醋酐,其其后,又又用磷酰酰氯与醋醋酸钾合合成醋酐酐,并开开始工业业化。119311年,SShawwiniigann化学公公司开始始用乙醛醛氧化法法制醋酐酐,同时时,德国国Wacckerr化学公公司进行行乙烯酮酮与醋酸酸合成制制醋酐。119800年,伊伊斯曼公公司和哈哈尔康科科研开发发公司开开发醋酸酸甲酯羰羰基化生生产目前醋酐酐的工业业生产方方法主要要有乙醛醛氧化联联产法、醋醋酸裂解解法和醋醋酸甲酯酯羰基合合成法三三种。醋醋酸甲酯酯羰基化化法较其其他两种种方法具具有流程程短,产产品质量量好,消消耗指标标低,三三废排放放少等优优点,代代表了
18、当当前醋酐酐生产的的先进技技术潮流流,国外外发达国国家普遍遍采用此此技术生生产醋酐酐。20033年,江江苏丹化化集团、中中科院和和北京大大学三家家合作,建建成国内内第一套套羰基化化合成醋醋酐装置置,装置置规模为为2万t/aa醋酐。该该装置也也可以调调整生产产醋酸甲甲酯,由由兰州石石化设计计院承担担工程总总承包及及设计,生生产出的的醋酐产产品纯度度达到999.55%以上上,醋酸酸甲酯达达到999.9%以上。每每吨醋酐酐消耗定定额为甲甲醇0.3533t,醋醋酸0.6044t,CO为0.3340tt,催化化剂0.44z,蒸蒸汽4.2tt,水1447tt,电1667kwwh,仪仪表空气气3000m3。
19、装装置运行行实践证证明,我我国自行行研制的的这套醋醋酐生产产工艺是是可靠的的。羰基基化合成成醋酐工工艺,反反应器由由酯化器器和羰基基化反应应器构成成,甲醇醇和醋酸酸在酯化化器生成成醋酸甲甲酯,醋醋酸甲酯酯在羰基基化反应应器内与与CO合成成醋酐。由由于该工工艺催化化剂里有有水,生生成醋酐酐的-同时,还还生成一一部分醋醋酸。该该工艺以以生产醋醋酐为主主时,主主要原料料为甲醇醇、COO和醋酸酸。另外外,该工工艺还可可以直接接用原料料CO和甲甲醇在羰羰基化反反应器内内反应生生成醋酸酸,无需需经过酯酯化器。因因此,该该工艺可可以根据据市场需需求进行行醋酸、醋醋酸甲酯酯和醋酐酐的产品品切换。在醋酸甲甲酯羰
20、基基化合成成醋酐的的工艺上上我国还还处于刚刚起步阶阶段,因因此对该该工艺积积极进行行研究对对于我国国的醋酐酐工业的的发展具具有深远远的意义义。所以本设设计主要要是设计计醋酸甲甲酯羰基基化合成成醋酐的的工艺并并对主要要设备闪闪蒸器进进行设计计。1.1.2 研研究目标标本设计将将以醋酸酸甲酯(CH3COOCH3)和一氧化碳(CO)为原料,用醋酸甲酯羰基化的方法合成醋酐。该设计的的主要内内容包括括: 1、查查阅文献献,了解解醋酐的的基本结结构、性性质和用用途,概概述工业业上生产产醋酐的的三种方方法: 乙醛氧氧化联产产法、醋醋酸裂解解法和醋醋酸甲酯酯羰基合合成法,并并对这三三种方法法进行比比较分析析。
21、 2、对对醋酐生生产工艺艺进行深深入调研研,选择择生产工工艺流程程。 3、进进行物料料衡算。 4、生生产工艺艺流程设设计和能能量衡算算。 5、设设备工艺艺条件设设计。 6、绘绘制物料料流程图图,进行行车间布布置设计计,并绘绘制设备备平立面面布置图图。7、绘制制带控制制点的工工艺流程程图。 8、绘制规规定设备备的工艺艺条件图图。 9、在在系统检检查之后后进行论论文稿的的撰写工工作。本设计主主要是解解决以醋醋酸甲酯酯(CHH3COOOCH33)和一一氧化碳碳(COO)为原原料,用用醋酸甲甲酯羰基基化的方方法合成成醋酐的的工艺流流程问题题。本设设计主要要是对醋醋酸甲酯酯羰基化化合成醋醋酐的流流程进行
22、行设计并并对整个个流程的的的1.2 醋酐概概述1.2.1 醋醋酐产品品的性质质醋酐学名名乙酸酐酐,分子子式为CC4H60 ,为为无色易易挥发具有强强烈刺激激性气味味和腐蚀蚀性液体体。在水水中分解解成醋酸酸,与乙乙醇生成成乙酸乙乙酯。溶溶于氯仿仿、乙醚醚和苯。有有毒,对对眼及粘粘膜具有有强烈的的刺激性性,质量量浓度为为0.336 mmgm3时即对对眼有刺刺激;00.188mgm3时就就能改变变人的脑脑电图象象,还能能引起细细胞组织织蛋白质质变质其其蒸气刺刺激性更更强,极极易烧伤伤皮肤及及眼睛如经常常接触会会引起皮皮炎和慢慢性结膜膜炎。当当溅及或或粘附于于皮肤时时要立立即用清清水或22苏打打水冲洗
23、洗,全身身中毒时时应及时时就医诊诊治。空空气中最最高容许许体积分分数5 LL。在水中发发生水解解生成乙乙酸,在在热水中中立即反反应。与与醇发生生醇解反反应生成成酯和酸酸,例如如乙酸酐酐溶于乙乙醇生成成乙酸乙乙酯和乙乙酸。与与氨作用用生成乙乙酰胺,在在氢化铝铝锂作用用下,乙乙酸酐可可以还原原生成伯伯醇;与与过氧化化钠或过过氧化氢氢作用生生成过氧氧化二乙乙酰;乙乙醇钠做做催化剂剂,与苯苯甲醛发发生缩合合反应生生成肉桂桂酸。乙乙酸酐不不是氧化化物。有有易燃性性和腐蚀蚀性。无无色透明明液体,有有刺激性性气味(类类似乙酸酸),其其蒸气为为催泪毒毒气。吸吸入后对对有刺激激作用,引引起咳嗽嗽、胸痛痛、呼吸吸
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- 50 kta 醋酸 羰基化 合成 工艺 设计 2731
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