乙烯催化氧化生成乙醛工艺设计

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1、*****课程设计课 程 名 称化工工艺课设专 业 班 级学 生 姓 名班 级 序 号指 导 教 师实 验 时 间目录1.综述11.1产品性能介绍11.2产品需求11.3生产方法21.3.1乙炔水化法21.3.2乙醇氧化法41.3.3烷烃直接氧化法51.4流程叙述71.4.1反应岗位71.4.2精馏岗位81.4.3再生岗位92设计工艺计算102.1原材料和成品的技术规格102.1.1原材料102.1.2成品112.1.3生产指标112.1.4生产规模112.1.5原料来源112.1.6生产制度112.2物料衡算122.2.1基础计算122.1.2冷凝器的物料衡算142.2热量衡算172.2.1

2、.反应热172.2.2凝器热量衡算182.3设备计算202.3.1基础数据202.3.2纯醛冷凝器设备计算204.冷凝器设备CAD214.1装配图224.2附件及剖面图234.3工艺流程图24参考文献25附 录26乙烯催化氧化生成乙醛工艺设计1.综述1.1产品性能介绍乙醛（acetaldehyde）是一种醛，又名醋醛，无色易流动液体，有刺激性气味。熔点－121℃，沸点20.8℃，相对密度小于1。可与水和乙醇等一些有机物质互溶。易燃易挥发，蒸气与空气能形成爆炸性混合物，爆炸极限4.0%～57.0%（体积）。天然存在于圆柚、梨子、苹果、覆盆子、草莓、菠萝、干酪、咖啡、橙汁、朗姆酒中。具有辛辣、醚样

3、气味，稀释后具有果香、咖啡香、酒香、青香。乙醛也是一种重要的烃类衍生物，在合成工业上也是一种重要的中间体，其本身几乎没有直接的用途，完全取决于市场对它的下游产品的需求及下游产品对生产路线的选择,主要用于醋酸、醋酐、醋酸乙烯等重要的基本有机化工产品。但是随着科技的发展,原来完全以乙醛为原料的化工产品(如醋酸)可能会改变原料路线和生产方法,乙醛下游产品的市场也会发生变化,乙醛下游产品的开发会出现一些全新的产品。1.2产品需求国内乙醛生产方法有乙烯氧化法、乙醇氧化法和乙炔氧化，法烷烃直接氧化四种技术路线。生产的乙醛绝大多数都用于生产醋酸的原料，只有少量用于生产季戊四醇、醋酐、丁醇、丁酸、过氧醋酸等产

4、品。可以说国内乙醛的下游产品在某种意义上说就是乙醛经醋酸而生产的下游产品。据1994年出版的《中国化学工业统计信息》报道，1993年吉化公司等12家的乙醛产量为26.7万吨，估计国内总生产能力可达到30多万吨。然而总体来说我国醋酸生产装置数量多，装置能力小，据1993年统计，我国醋酸的总生产能力为47.26万吨，1992年产量为44.37万吨，其中乙烯法约占64％，酒精法约占33％，乙炔法约占3.2％。但由于醋酸下游产品的需求量巨大，有人预计今后几十年内我国醋酸市场将日趋紧俏，因而改进装置提高乙醛生产能力，从而增大醋酸产量以成当务之急。另外，以乙醛为原料生产其它产品的工艺在我国仍为得到较大发展

5、，如国内已生产的乙醛下游产品，除了醋酸系列产品外，还有季戊四醇、丁烯醛、丁酸、三氧乙醛等产品，但相对来看产量很少。在我国，季戊四醇的乙醛消耗量占第二位，但产量和装置能力都较低。1992年季戊四醇的实际产量为13243吨，耗乙醛约为5300吨，只占乙醛总产量的1.7%。但是可以预计随着该类产品的走俏，作为原料的乙醛需求量越来越大[1]。1.3生产方法乙醛的生产有三种，分别是乙炔水化法、乙醇氧化法、乙烯络合氧化法。1.3.1乙炔水化法在高汞离子或磷酸钙存在下,乙炔与水进行加成反应即生成乙醛。反应式为：            (1)乙炔水合法生产乙醛是一种古老的方法，我国目前基本没有用此法生产乙醛。

6、该法分为汞法和非汞法两种，汞法生产一吨乙醛要消耗0.8公斤金属汞，汞蒸汽会逸出会严重危害身体健康，污染环境。因此以前一般都用非汞法，是以可、磷酸钙为催化剂，并且以天然气乙炔为原料，采用多层塔式固定床反应器，但方法的催化剂中的镉剧毒，且强度差，消耗高，生产成本高。乙炔水合法不需要贵金属把催化剂和制氧设备及种耐酸材料,生产规模可大可小,在有天然气或煤炭和水电资源的地区因地制宜地采用乙炔水合法生产乙醛在技术经济上仍然站得住。1.德国方法是被广泛采用的方法，其反应基本上是在常压及90~100℃的温度下进行。在此过程中,除乙炔水合生成乙醛外,不可避免地还有一些副产物伴生。其中特别需要加以控制,否则将会影

7、响乙醛产率的是乙醛氧化成乙酸及乙醛精合(继而脱水)成丁烯醛(及树脂状物)。这一方法存在一些缺点,主要有：(1)在反应过程中使用大量的乙炔进行循环，一方面易使催化剂中毒,另方面有可能增加乙炔及乙醛的揖失；(2)反应放出的热量为乙醛、乙炔及水蒸汽等移出反应系杭而散失,在提汉晨乙醛时又再施以大量热能进行精韶；(3)如果乙醛的精馏于常压下进行,Rlj还需要冷冻冷凝；(4)流程相当复杂。2.窒素方法为克服德